Periodato - Periodate
 El ion metaperiodato
|
|
 El ion ortoperiodato
|
|
| Nombres | |
|---|---|
|
Nombre IUPAC sistemático
tetraoxoyodato (1−) hexaoxoyodato (5−) |
|
| Identificadores | |
|
Modelo 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Propiedades | |
| IO 4 - o IO 6 5- | |
| Ácido conjugado | Ácido periódico |
| Compuestos relacionados | |
|
Otros aniones
|
Permanganato de Perclorato Perbromato |
|
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
| Referencias de Infobox | |
Peryodato / p ə r aɪ . ə d eɪ t / es un anión compuesto de yodo y oxígeno . Es uno de varios oxianiones de yodo y es el más alto de la serie, existiendo yodo en estado de oxidación +7. A diferencia de otros perhalogenados, como el perclorato , puede existir en dos formas: metaperiodato IO-
4y ortoperiodato IO5−
6. En este sentido, es comparable al ion telurato del grupo adyacente . Puede combinarse con varios contraiones para formar peryodatos , que también pueden considerarse sales de ácido peryódico .
Los periodatos fueron descubiertos por Heinrich Gustav Magnus y CF Ammermüller; quien sintetizó por primera vez el ácido periódico en 1833.
Síntesis
Clásicamente, el peryodato se producía más comúnmente en forma de peryodato de hidrógeno y sodio (Na 3 H 2 IO 6 ). Este está disponible comercialmente, pero también se puede producir mediante la oxidación de yodatos con cloro e hidróxido de sodio . O, de manera similar, de yoduros por oxidación con bromo e hidróxido de sodio:
- NaIO 3 + Cl 2 + 4 NaOH → Na 3 H 2 IO 6 + 2 NaCl + H 2 O
- NaI + 4 Br 2 + 10 NaOH → Na 3 H 2 IO 6 + 8 NaBr + 4 H 2 O
La producción a escala industrial moderna implica la oxidación electroquímica de yodatos, en un ánodo de PbO 2 , con el siguiente potencial de electrodo estándar :
Los metaperiodatos se preparan típicamente por deshidratación de peryodato de hidrógeno de sodio con ácido nítrico , o por deshidratación de ácido ortoperiódico calentándolo a 100 ° C al vacío.
- Na 3 H 2 IO 6 + 2 HNO 3 → NaIO 4 + 2 NaNO 3 + 2 H 2 O
- H 5 IO 6 → HIO 4 + 2 H 2 O
También se pueden generar directamente a partir de yodatos mediante el tratamiento con otros agentes oxidantes fuertes como los hipocloritos :
Formas e interconversión
El periodato puede existir en una variedad de formas en medios acuosos, siendo el pH un factor de control. El ortoperiodato tiene varias constantes de disociación ácida .
H 5 IO 6 ⇌ H
4IO-
6+ H + p K a = 3,29 H
4IO-
6⇌ H
3IO2−
6+ H + p K a = 8,31 H
3IO2−
6⇌ H
2IO3-
6+ H + p K a = 11.60
Las formas orto y metaperiodato también existen en equilibrio.
-
H
4IO-
6⇌ IO-
4+ 2 H 2 O, K = 29
Por esta razón, el ortoperiodato a veces se denomina dihidrato de metaperiodato, escrito IO-
4· 2H 2 O ; sin embargo, esta descripción no es estrictamente precisa ya que la cristalografía de rayos X de H 5 IO 6 muestra 5 grupos I – OH equivalentes.
En los extremos de pH se pueden formar especies adicionales. En condiciones básicas, puede tener lugar una reacción de deshidratación para formar el diperyodato (a veces denominado mesoperyodato).
- 2 H
3IO2−
6⇌ H
2I
2O4−
10+ 2 H 2 O, K = 820
En condiciones fuertemente ácidas, el ácido peryódico puede protonarse para dar el catión ortoperiodonio .
-
H
6IO+
6⇌ H 5 IO 6 + H + , p K a = −0,8
Estructura y vinculación
Tanto en el ortoperiodato como en el metaperiodato, el yodo es hipervalente , ya que forma más enlaces de los que se permitirían clásicamente. Esto se ha explicado en términos de enlaces dativos , lo que confirma la ausencia de dobles enlaces en estas moléculas.
Las estructuras exactas varían dependiendo de los contraiones, sin embargo, en promedio, los ortoperiodatos adoptan una geometría octaédrica ligeramente deformada con difracción de rayos X que muestra longitudes de enlace I-O de 1,89 Å . Los metaperiodatos adoptan una geometría tetraédrica distorsionada con una distancia I – O promedio de 1,78 Å.
Reacciones
Reacciones de escisión
Los periodatos pueden escindir enlaces carbono-carbono en una variedad de alcanos 1,2-difuncionalizados. El ejemplo más común de esto es la escisión de diol , que también fue la primera en ser descubierta ( reacción de Malaprade ). Además de los dioles , los peryodatos pueden escindir 1,2-hidroxi cetonas , 1,2-dicetonas , α-cetoácidos , α-hidroxiácidos , aminoácidos , 1,2-aminoalcoholes , 1,2-diaminas y epóxidos para dar aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos.
.svg)
Los alquenos también se pueden oxidar y escindir en la oxidación de Lemieux-Johnson . Esto usa una carga catalítica de tetróxido de osmio que es regenerado in situ por el peryodato. El proceso global es equivalente al de la ozonólisis .
Las reacciones de escisión proceden a través de un intermedio cíclico llamado éster de peryodato. La formación de esto puede verse afectada por el pH y la temperatura, pero se ve más fuertemente afectada por la geometría del sustrato, con cis- dioles que reaccionan significativamente más rápido que trans- dioles. Las reacciones son exotérmicas y normalmente se realizan a 0 ° C. Como las sales de peryodato solo son fácilmente solubles en agua, las reacciones se realizan generalmente en medios acuosos. Cuando la solubilidad sea un problema, se puede usar ácido peryódico, ya que es soluble en alcoholes; Los catalizadores de transferencia de fase también son eficaces en mezclas de reacción bifásicas . En casos extremos, el peryodato puede cambiarse por tetraacetato de plomo que reacciona de manera similar y es soluble en disolventes orgánicos ( oxidación de Criegee ).
La escisión de periodato se utiliza a menudo en bioquímica molecular con el propósito de modificar los anillos de sacáridos , ya que muchos azúcares de cinco y seis miembros tienen dioles vecinales . Históricamente también se utilizó para determinar la estructura de los monosacáridos.
La escisión con periodato se puede realizar a escala industrial para formar almidón de dialdehído que tiene usos en la producción de papel .
Reacciones de oxidación
Los periodatos son poderosos agentes oxidantes . Pueden oxidar el catecol en 1,2-benzoquinona y la hidroquinona en 1,4-benzoquinona . Los sulfuros se pueden oxidar eficazmente a sulfóxidos . Los periodatos son lo suficientemente potentes para generar otros oxidantes inorgánicos fuertes como el permanganato , el tetróxido de osmio y el tetróxido de rutenio .
Usos de nicho
Los periodatos son grabadores altamente selectivos de ciertos óxidos a base de rutenio .
Varios agentes de tinción que se utilizan en microscopía se basan en el peryodato (p. Ej. , Tinción de ácido periódico-Schiff y tinción de Jones )
Los periodatos también se han utilizado como agentes oxidantes para uso en pirotecnia . En 2013, el Ejército de los EE. UU. Anunció que reemplazaría las sustancias químicas nocivas para el medio ambiente nitrato de bario y perclorato de potasio con metaperyodato de sodio para su uso en sus municiones trazadoras.
Otros oxianiones
El periodato es parte de una serie de oxianiones en los que el yodo puede asumir estados de oxidación de -1, +1, +3, +5 o +7. También se conocen varios óxidos de yodo neutro .
| Estado de oxidación del yodo | −1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
|---|---|---|---|---|---|
| Nombre | yoduro | hipoyodito | yodo | yodatar | periodato |
| Fórmula | Yo - | IO - |
IO- 2 |
IO- 3 |
IO- 4o IO5− 6 |
| Estructura |
|
|
 
|