Иодная кислота

Ио́дная кислота́ или периодная кислота, высшая оксокислота йода, в которой йод находится в степени окисления +7. Существует в двух формах $\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ — метапериодная кислота и гексаоксоиодат (VII) водорода, или ортопериодная кислота $\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6$ или $\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\cdot 2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ — слабая неорганическая кислота, гигроскопичное кристаллическое вещество.

Свойства

Иодная кислота хорошо растворима в воде. В водном растворе ортопериодная кислота $\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6$ — слабая кислота и последовательно диссоциируется на ионы:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+},p\mathrm{K}\mathrm{a}=3\text{,}{\phantom{A}}_{29}$;

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{-}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+},p\mathrm{K}\mathrm{a}=8\text{,}{\phantom{A}}_{31}$;

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{2-}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{3-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+},p\mathrm{K}\mathrm{a}=11\text{,}{\phantom{A}}_{60}$.

По другим данным K_a1 = 2,45Шаблон:E, pK_a1=1,61; K_a2 = 4,3Шаблон:E,pK_a2=8,37; K_a3 = 10⁻¹⁵, pK_a3 = 15; при температуре 25 °С. Константа кислотной диссоциации метапериодной кислоты не определена.

В растворах существует ряд гидратов состава $m\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\cdot n\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$ которые можно рассматривать как представителей ряда многоосновных кислот $\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_5,$ $\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_9,$ $\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6$ и т. д. Их устойчивость зависит от концентрации раствора. В ионе $\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{5-}$ достигается характерное для элементов 5-го периода координационное число по кислороду равное шести; ион $\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{5-}$ имеет октаэдрическую структуру (длина связи $\mathrm{I}-\mathrm{O}$ равна 185 нм).

Кислотные свойства $\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ выражены несравненно слабее, чем у $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3,$ в то время как она проявляет более сильные окислительные свойства(окислительный потенциал $\mathrm{E}{\phantom{A}}_0$ системы $\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4/\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3>$ Шаблон:Nobr Отвечающий кислоте ангидрид неизвестен. При нагревании $\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ разлагается по уравнению:

$2\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Получение

Иодную кислоту можно получить действием хлорной кислоты на иод в присутствии катализатора:

$2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$.

В промышленных условиях получают электрохимически окислением иодата натрия на аноде из $\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ в щелочном растворе.

Периодаты

В зависимости от условий реакции (концентрация, рН) иодная кислота образует ряд солей, содержащих разные ионы: $\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{5-}$, $\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_5{\phantom{A}}^{3-}$, $\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$ и $\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_9{\phantom{A}}^{4-}$ — называемые соответственно орто-, мезо-, мета- и дипериодаты.

Соли иодной кислоты (периодаты) являются сильными окислителями, при нагревании разлагаются с выделением кислорода и иодида:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Периодаты могут быть получены окислением иодатов в щелочной среде сильными окислителями, например хлором:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Применение

Иодная кислота и её соли применяются в аналитической химии как окислители и при анализе молекулярной структуры углеводов.

Иодную кислоту или её соли также используют для окислительного расщепления вицинальных диолов до альдегидов. Последовательная обработка алкенов $\mathrm{O}\mathrm{s}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ и $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ (реакция Малапрада) применяется в современном органическом синтезе для окисления алкенов до альдегидов (на первой стадии образуется вицинальный диол, на второй он расщепляется).

Литература

• Шаблон:Книга