高碘酸

高碘酸
別名	碘(VII)酸
識別
CAS編號	10450-60-9（正高碘酸） ; 13444-71-8（偏高碘酸）
ChemSpider	23622 （正高碘酸）, 58684 （偏高碘酸）
SMILES	OI(=O)(O)(O)(O)O;
InChI	I=1S/H5IO6/c2-1(3,4,5,6)7/h(H5,2,3,4,5,6,7);
InChIKey	TWLXDPFBEPBAQB-UHFFFAOYSA-N
UN編號	UN3085
性質
化學式	HIO; 4（偏高碘酸）; H; 5IO; 6（正高碘酸）
摩爾質量	190.91 g/mol (HIO; 4); 227.941 g/mol (H; 5IO; 6) g·mol⁻¹
外觀	無色晶體
熔點	128.5 °C（402 K）（）
溶解性	溶於水、醇
危險性
	GHS危險性符號;
GHS提示詞	Danger
H-術語	H271, H314, H372, H400
P-術語	P210, P260, P273, P303+361+353, P305+351+338
NFPA 704	0 3 0
相關物質
其他陰離子	高氯酸 HClO; 4; 高溴酸 HBrO; 4; 高錳酸 HMnO; 4; 碲酸 Te(OH); 6; 氙酸 H; 4XeO; 6;
其他陽離子	高碘酸鈉; 高碘酸鉀;
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

高碘酸是碘的最高含氧酸，其中碘以+7氧化態存在。它可以以兩種形式存在：化學式為H₅IO₆的正高碘酸和化學式為HIO₄的偏高碘酸。

高碘酸由海因里希·古斯塔夫·馬格努斯和CF Ammermüller於1833年發現。^[2]

合成[編輯]

現代工業規模生產涉及碘酸鈉溶液在鹼性條件下的氧化，或者在PbO
2 陽極上進行電化學氧化，或者通過氯處理：^[3]

IO−
3 + 6 HO−
- 2 e−
→ IO5−
6 + 3 H
2O （為方便省略抗衡離子） E° = -1.6 V^[4]

IO−
3 + 6 HO−
+ Cl
2 → IO5−
6 + 2 Cl−
+ 3 H
2O

原高碘酸在減壓下加熱至100℃可脫水得到偏高碘酸。

H
5IO
6 ⇌ HIO
4 + 2 H
2O

進一步加熱至約150 °C得到五氧化二碘（I
2O
5），而不是預期的酸酐［七氧化二碘（I
2O
7）］。偏高碘酸也可由各種正高碘酸鹽經稀硝酸處理製得。^[5]

性質[編輯]

正高碘酸有多個酸解離常數。^[6]^[7] 偏高碘酸的pK_a尚未確定。

H
5IO
6 ⇌ H
4IO−
6 + H+
, pK_a = 3.29

H
4IO−
6 ⇌ H
3IO2−
6 + H+
, pK_a = 8.31

H
3IO2−
6 ⇌ H
2IO3−
6 + H+
, pK_a = 11.60

存在兩種形式的高碘酸，因此形成兩種類型的高碘酸鹽。例如，偏高碘酸鈉NaIO₄可以由HIO₄合成，而正高碘酸鈉Na₅IO₆可以由H₅IO₆合成。

結構[編輯]

正高碘酸形成單斜晶體（空間群P2₁/_n），由一個輕微變形的IO
6八面體通過橋接氫相互連接組成。五個I-O鍵距離在1.87-1.91 Å範圍內，一個I-O鍵距離為 1.78 Å。^[8]^[9] 偏高碘酸的結構還包括IO
6八面體，但是它們通過順共棱與橋氧連接形成一維無限鏈。^[10]

反應[編輯]

像所有高碘酸鹽一樣，高碘酸可用於裂解各種1,2-雙官能基化合物。高碘酸會將鄰二醇裂解成兩個醛或酮片段（馬拉普拉德反應）。

這可用於確定碳水化合物的結構，因為高碘酸可用於打開糖環。該過程通常用於用熒光分子或其他標籤（如生物素）標記糖類。由於該過程需要連位二醇，因此高碘酸鹽氧化通常用於選擇性標記RNA的 3'-末端（核糖具有連位二醇）而不是DNA，因為去氧核糖沒有連位二醇。

高碘酸也被用作中等強度的氧化劑，例如在仲烯丙醇的Babler氧化反應中，通過化學計量的正高碘酸與催化劑 PCC將其氧化成烯酮。^[11]

參見[編輯]

具有相似結構的化合物：

高溴酸、高氯酸相關的高鹵酸
碲酸、氙酸，碲和氙的等電子含氧酸

化學性質相似的化合物：

四乙酸鉛（克里格反應）

參考資料[編輯]

^ Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. Inorganic chemistry 1st English ed., [edited] by Nils Wiberg. San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. 2001: 453. ISBN 0123526515.
^ Ammermüller, F.; Magnus, G. Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure. Annalen der Physik und Chemie. 1833, 104 (7): 514–525 [2022-07-17]. Bibcode:1833AnP...104..514A. doi:10.1002/andp.18331040709. （原始內容存檔於2022-06-07）（German）.
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[1] Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. Inorganic chemistry 1st English ed., [edited] by Nils Wiberg. San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. 2001: 453. ISBN 0123526515.

[2] Ammermüller, F.; Magnus, G. Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure. Annalen der Physik und Chemie. 1833, 104 (7): 514–525 [2022-07-17]. Bibcode:1833AnP...104..514A. doi:10.1002/andp.18331040709. （原始內容存檔於2022-06-07）（German）.

[3] Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the elements 2nd. Butterworth-Heinemann. 1997: 872. ISBN 978-0-7506-3365-9. doi:10.1016/C2009-0-30414-6.

[4] Parsons, Roger. Handbook of electrochemical constants. Butterworths Scientific Publications Ltd. 1959: 71.

[Brauer-5] Riley. Brauer, Georg , 編. Handbook of preparative inorganic chemistry. Volume 1. 由Scripta Technica, Inc.翻譯. Translation editor Reed F. 2nd. New York, N.Y.: Academic Press. 1963: 323–324. ISBN 012126601X.

[6] Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. Inorganic chemistry 1st English ed., [edited] by Nils Wiberg. San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. 2001: 454. ISBN 0123526515.

[7] Burgot, Jean-Louis. Ionic equilibria in analytical chemistry. New York: Springer. 2012-03-30: 358. ISBN 978-1441983824.

[8] Feikema, Y. D. The crystal structures of two oxy-acids of iodine. I. A study of orthoperiodic acid, H₅IO₆, by neutron diffraction. Acta Crystallographica. 10 June 1966, 20 (6): 765–769. doi:10.1107/S0365110X66001828.

[9] Fábry, J.; Podlahová, J.; Loub, J.; Langer, V. Structure of the 1:1 adduct of orthoperiodic acid and urea. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 1982, 38 (3): 1048–1050. doi:10.1107/S0567740882004932.

[10] Kraft, Thorsten; Jansen, Martin. Crystal Structure Determination of Metaperiodic Acid, HIO₄, with Combined X-Ray and Neutron Diffraction. Angewandte Chemie International Edition in English. 1 September 1997, 36 (16): 1753–1754. doi:10.1002/anie.199717531.

[11] Killoran, Patrick M.; Rossington, Steven B.; Wilkinson, James A.; Hadfield, John A. Expanding the scope of the Babler–Dauben oxidation: 1,3-oxidative transposition of secondary allylic alcohols. Tetrahedron Letters. 2016, 57 (35): 3954–3957 [2022-07-17]. doi:10.1016/j.tetlet.2016.07.076. （原始內容存檔於2018-07-01）（英語）.

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