高碘酸
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高碘酸 | |||
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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 |
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InChI |
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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)([1]) | ||
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 | |||
相關物質 | |||
其他陰離子 | |||
其他陽離子 | |||
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pKa尚未確定。
- H
5IO
6 ⇌ H
4IO−
6 + H+
, pKa = 3.29
- H
4IO−
6 ⇌ H
3IO2−
6 + H+
, pKa = 8.31
- H
3IO2−
6 ⇌ H
2IO3−
6 + H+
, pKa = 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)。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Periodate_cleavage.svg/650px-Periodate_cleavage.svg.png)
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:
化學性質相似的化合物:
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).
- ^ 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.
- ^ Parsons, Roger. Handbook of electrochemical constants. Butterworths Scientific Publications Ltd. 1959: 71.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Burgot, Jean-Louis. Ionic equilibria in analytical chemistry. New York: Springer. 2012-03-30: 358. ISBN 978-1441983824.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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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