ACIDE PÉRIODIQUE (HIO4): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

L' acide périodique est un oxyacide, qui correspond à l'état d'oxydation VII de l'iode. Il existe sous deux formes: l'acide orthopériodique (H ₅ IO ₆) et l'acide métapériodique (HIO ₄). Il a été découvert en 1838 par les chimistes allemands HG Magnus et CF Ammermüller.

Dans les solutions aqueuses diluées, l'acide périodique se présente principalement sous forme d'acide métapériodique et d'ion hydronium (H ₃ O ⁺). Pendant ce temps, dans les solutions aqueuses concentrées, l'acide périodique apparaît sous forme d'acide orthopériodique.

Cristaux hygroscopiques d'acide orthopériodique. Source: Leiem, de Wikimedia Commons

Les deux formes d'acide périodique sont présentes dans un équilibre chimique dynamique, la forme prédominante dépendant du pH existant dans la solution aqueuse.

L'image du haut montre l'acide orthopériodique, qui se compose de cristaux hygroscopiques incolores (pour cette raison, ils semblent humides). Bien que les formules et les structures entre H ₅ IO ₆ et HIO ₄ soient à première vue très différentes, les deux sont directement liées au degré d'hydratation.

H ₅ IO ₆ peut être exprimé en HIO ₄ ∙ 2H ₂ O et doit donc être déshydraté pour obtenir HIO ₄; il en est de même dans le sens inverse, lors de l'hydratation de HIO ₄, H ₅ IO _{6 est produit}.

Structure de l'acide périodique

Acide métaperiodique. Source: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

L'image du haut montre la structure moléculaire de l'acide métaperiodique, HIO ₄. C'est la forme la plus expliquée dans les textes de chimie; cependant, il est le moins stable thermodynamiquement.

Comme on peut le voir, il se compose d'un tétraèdre au centre duquel se trouve l'atome d'iode (sphère violette), et les atomes d'oxygène (sphères rouges) à ses sommets. Trois des atomes d'oxygène forment une double liaison avec l'iode (I = O), tandis que l'un d'eux forme une simple liaison (I-OH).

Cette molécule est acide en raison de la présence du groupe OH, étant capable de donner un ion H ⁺; et encore plus lorsque la charge partielle positive de H est plus grande en raison des quatre atomes d'oxygène liés à l'iode. Notez que HIO ₄ peut former quatre liaisons hydrogène: une à travers l'OH (beignet) et trois à travers ses atomes d'oxygène (accepte).

Des études cristallographiques ont montré que l'iode peut en fait accepter deux oxygènes d'une molécule HIO ₄ voisine. Ce faisant, on obtient deux octaèdres IO ₆, liés par deux liaisons IOI en position cis; c'est-à-dire qu'ils sont du même côté et ne sont pas séparés d'un angle de 180 °.

Ces octaèdres IO ₆ sont liés de telle manière qu'ils finissent par créer des chaînes infinies, que lorsqu'ils interagissent les uns avec les autres, ils «arment» le cristal HIO ₄.

Acide orthopériodique

Acide orthopériodique. Source: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

L'image ci-dessus montre la forme d'acide périodique la plus stable et la plus hydratée: l'acide orthopériodique, H ₅ IO ₆. Les couleurs pour ce modèle de barres et de sphères sont les mêmes que pour le HIO _{4 qui} vient d'être expliqué. Ici vous pouvez voir directement à quoi ressemble un octaèdre IO ₆.

Notez qu'il existe cinq groupes OH, correspondant aux cinq ions H ⁺ qui pourraient théoriquement libérer la molécule H ₅ IO ₆. Cependant, en raison de l'augmentation des répulsions électrostatiques, il ne peut en libérer que trois de ces cinq, établissant différents équilibres de dissociation.

Ces cinq groupes OH permettent à H ₅ IO _{6 d'} accepter diverses molécules d'eau, et c'est pour cette raison que ses cristaux sont hygroscopiques; c'est-à-dire qu'ils absorbent l'humidité présente dans l'air. Ils sont également responsables de son point de fusion considérablement élevé pour un composé de nature covalente.

Les molécules H ₅ IO ₆ forment de nombreuses liaisons hydrogène entre elles, et donc elles accordent une telle directionnalité qui leur permet également d'être disposées dans un espace ordonné. Du fait de cet agencement, H ₅ IO ₆ forme des cristaux monocliniques.

Propriétés

Poids moléculaires

-Acide métaperiodique: 190,91 g / mol.

-Acide orthopériodique: 227,941 g / mol.

Apparence physique

Solide blanc ou jaune pâle, pour HIO ₄, ou cristaux incolores, pour H ₅ IO ₆.

Point de fusion

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Point d'allumage

140 ° C

Stabilité

Stable. Oxydant puissant. Le contact avec des matériaux combustibles peut provoquer un incendie. Hygroscopique. Incompatible avec les matières organiques et les agents réducteurs puissants.

pH

1,2 (solution de 100 g / L d'eau à 20 ºC).

Réactivité

L'acide périodique est capable de rompre la liaison des diols vicinaux présents dans les glucides, les glycoprotéines, les glycolipides, etc., à l'origine de fragments moléculaires avec des groupes aldéhydes terminaux.

Cette propriété de l'acide périodique est utilisée pour déterminer la structure des glucides, ainsi que la présence de substances liées à ces composés.

Les aldéhydes formés par cette réaction peuvent réagir avec le réactif de Schiff, détectant la présence de glucides complexes (ils deviennent violets). L'acide périodique et le réactif de Schiff sont couplés dans un réactif abrégé PAS.

Nomenclature

Traditionnel

L'acide périodique a son nom parce que l'iode fonctionne avec la plus haute de ses valences: +7, (VII). C'est la manière de le nommer selon l'ancienne nomenclature (la traditionnelle).

Dans les livres de chimie, ils placent toujours HIO ₄ comme le seul représentant de l'acide périodique, synonyme d'acide métaperiodique.

L'acide métaperiodique doit son nom au fait que l'anhydride iodique réagit avec une molécule d'eau; c'est-à-dire que son degré d'hydratation est le plus bas:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Alors que pour la formation d'acide orthopériodique, I ₂ O ₇ doit réagir avec une plus grande quantité d'eau:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Réagir avec cinq molécules d'eau au lieu d'une.

Le terme ortho-, est utilisé exclusivement pour désigner H ₅ IO ₆, et par conséquent acide périodique se réfère uniquement à HIO ₄.

Systématique et stock

D'autres noms moins courants pour l'acide périodique sont:

-Tétraoxoiodate d'hydrogène (VII).

-Acide tétraoxoïodique (VII)

Applications

Médecins

Coloration PAS. Source: Aucun auteur lisible par machine fourni. KGH supposé (sur la base des revendications de droits d'auteur).

Les colorations PAS violettes obtenues par réaction d'acide périodique avec des glucides sont utilisées pour confirmer la maladie de stockage du glycogène; par exemple, la maladie de Von Gierke.

Ils sont utilisés dans les conditions médicales suivantes: maladie de Paget, sarcome de la partie molle à la vue, détection d'agrégats lymphocytaires dans la mycose fongoïde et dans le syndrome de Sezany.

Ils sont également utilisés dans l'étude de l'érythroleucémie, une leucémie des globules rouges immatures. Les cellules tachent le fuchsia brillant. En outre, des infections fongiques vivantes sont utilisées dans l'étude, colorant les parois des champignons d'une couleur magenta.

Dans le laboratoire

-Il est utilisé dans le dosage chimique du manganèse, en plus de son utilisation en synthèse organique.

-L'acide périodique est utilisé comme oxydant sélectif dans le domaine des réactions de chimie organique.

-L'acide périodique peut produire la libération d'acétaldéhyde et d'aldéhydes supérieurs. De plus, l'acide périodique peut libérer du formaldéhyde pour la détection et l'isolement, ainsi que la libération d'ammoniac à partir d'acides hydroxyamino.

-Les solutions d'acides périodiques sont utilisées dans l'étude de la présence d'acides aminés qui ont des _groupes OH et NH ₂ en positions adjacentes. Une solution d'acide périodique est utilisée en conjonction avec du carbonate de potassium. À cet égard, la sérine est l'acide hydroxyamino le plus simple.

Références

1. Gavira José M Vallejo. (24 octobre 2017). Signification des préfixes meta, pyro et ortho dans l'ancienne nomenclature. Récupéré de: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 mars 2016). Acide périodique. Chimie LibreTexts. Récupéré de: chem.libretexts.org
3. Wikipédia. (2018). Acide périodique. Récupéré de: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. et Jansen, M. (1997), Détermination de la structure cristalline de l'acide métaperiodique, HIO4, avec diffraction combinée des rayons X et des neutrons. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ et Synge, RL (1941). Quelques applications de l'acide périodique à l'étude des hydroxyamino-acides des hydrolysats de protéines: La libération d'acétaldéhyde et d'aldéhydes supérieurs par l'acide périodique. 2. Détection et isolement du formaldéhyde libéré par l'acide périodique. 3. L'ammoniac est séparé des hydroxyamino-acides par l'acide périodique. 4. La fraction hydroxyamino-acide de la laine. 5.; Hydroxylysine 'avec une annexe par Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, Université de Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee et SG Majumdar. (1956). Utilisation d'acide périodique pour détecter et localiser l'insaturation éthylénique. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.