حمض الدوري (HIO4): الهيكل والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و حمض الدوري هو oxyacid، والتي تتطابق مع حالة الأكسدة السابع من اليود. يوجد في شكلين: orthoperiodic (H ₅ IO ₆) وحمض metaperiodic (HIO ₄). تم اكتشافه في عام 1838 من قبل الكيميائيين الألمان HG Magnus و CF Ammermüller.

في المحاليل المائية المخففة ، يكون الحمض الدوري بشكل أساسي على شكل حمض ميتا بيوديك وأيون الهيدرونيوم (H ₃ O ⁺). وفي الوقت نفسه ، في المحاليل المائية المركزة ، يظهر الحمض الدوري على شكل حمض أورثوبيوديك.

بلورات استرطابية لحمض أورثوبيوديك. المصدر: Leiem، from Wikimedia Commons

كلا الشكلين من الحمض الدوري موجودان في توازن كيميائي ديناميكي ، الشكل السائد يعتمد على الرقم الهيدروجيني الموجود في المحلول المائي.

تُظهر الصورة العلوية حمض أورثوبيوديك ، الذي يتكون من بلورات استرطابية عديمة اللون (لهذا السبب تبدو مبللة). على الرغم من أن الصيغ والتركيبات بين H ₅ IO ₆ و HIO ₄ مختلفة جدًا للوهلة الأولى ، إلا أن الاثنين مرتبطان ارتباطًا مباشرًا بدرجة الماء.

يمكن التعبير عن H ₅ IO ₆ كـ HIO ₄ 2H ₂ O ، وبالتالي يجب تجفيفه للحصول على HIO ₄ ؛ يحدث الشيء نفسه في الاتجاه المعاكس ، عند ترطيب HIO ₄ ، _{يتم إنتاج} H ₅ IO ₆.

هيكل الحمض الدوري

حمض ميتابيروديك. المصدر: Benjah-bmm27 عبر ويكيبيديا.

توضح الصورة العلوية التركيب الجزيئي لحمض metaperiodic ، HIO ₄. هذا هو الشكل الأكثر شرحًا في نصوص الكيمياء ؛ ومع ذلك ، فهو الأقل استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية.

كما يمكن رؤيته ، فهو يتألف من رباعي الوجوه في وسطه توجد ذرة اليود (الكرة الأرجواني) ، وذرات الأكسجين (الكرات الحمراء) في قممها. تشكل ثلاث من ذرات الأكسجين رابطة مزدوجة مع اليود (I = O) ، بينما تشكل إحداها رابطة واحدة (I-OH).

هذا الجزيء حمضي بسبب وجود مجموعة OH ، حيث يكون قادرًا على التبرع بأيون H ⁺ ؛ وحتى أكثر من ذلك عندما تكون الشحنة الجزئية الموجبة لـ H أكبر بسبب ذرات الأكسجين الأربعة المرتبطة باليود. لاحظ أن HIO ₄ يمكن أن يشكل أربعة روابط هيدروجينية: واحد من خلال OH (دونات) وثلاثة من خلال ذرات الأكسجين (يقبل).

أظهرت الدراسات البلورية أن اليود يمكنه في الواقع قبول اثنين من الأكسجين من جزيء HIO ₄ المجاور. عند القيام بذلك ، يتم الحصول على اثنين IO ₆ octahedra ، مرتبطين برابطة اثنين IOI في مواقع رابطة الدول المستقلة ؛ أي أنهما على نفس الجانب ولا يتم فصلهما بزاوية 180 درجة.

ترتبط هذه الثماني وجوه IO ₆ بطريقة ينتهي بها الأمر بإنشاء سلاسل لا نهائية ، بحيث عندما تتفاعل مع بعضها البعض فإنها "تسلح" بلورة HIO ₄.

حمض الأورثوبيوديك

حمض الأورثوبيوديك. المصدر: Benjah-bmm27 عبر ويكيبيديا.

توضح الصورة أعلاه الشكل الأكثر استقرارًا ورطوبة للحمض الدوري: حمض أورثوبيوديك ، H ₅ IO ₆. ألوان هذا النموذج من القضبان والمجالات هي نفسها المستخدمة في HIO ₄ الموضحة للتو. هنا يمكنك أن ترى بشكل مباشر كيف يبدو مثمن IO ₆.

لاحظ أن هناك خمس مجموعات OH ، تتوافق مع أيونات H ⁺ الخمس التي يمكنها نظريًا إطلاق جزيء H ₅ IO ₆. ومع ذلك ، نظرًا لزيادة التنافر الإلكتروستاتيكي ، فإنه لا يمكنه إطلاق سوى ثلاثة من هؤلاء الخمسة ، مما ينشئ توازنًا مختلفًا للانفصال.

هذه المجموعات الخمس OH تسمح لـ H ₅ IO ₆ بقبول جزيئات الماء المختلفة ، ولهذا السبب تكون بلوراتها ماصة للرطوبة ؛ أي أنها تمتص الرطوبة الموجودة في الهواء. أيضًا ، هذه مسؤولة عن درجة انصهارها العالية جدًا لمركب ذي طبيعة تساهمية.

تشكل جزيئات H ₅ IO ₆ العديد من الروابط الهيدروجينية مع بعضها البعض ، وبالتالي فهي تمنح مثل هذا الاتجاه الذي يسمح أيضًا بترتيبها في مساحة منظمة. نتيجة لهذا الترتيب ، تشكل H ₅ IO ₆ بلورات أحادية الميل.

الخصائص

الأوزان الجزيئية

-حمض الميتابيروديك: 190.91 جم / مول.

- حمض أورثوبيوديك: 227.941 جم / مول.

مظهر جسماني

مادة صلبة بيضاء أو صفراء شاحبة ، لـ HIO ₄ ، أو بلورات عديمة اللون ، لـ H ₅ IO ₆.

نقطة الانصهار

128 درجة مئوية (263.3 درجة فهرنهايت ، 401.6 درجة فهرنهايت).

نقطة الاشتعال

140 درجة مئوية.

المزيد

مستقر. مؤكسد قوي. قد يؤدي التلامس مع المواد القابلة للاحتراق إلى نشوب حريق. استرطابي. غير متوافق مع المواد العضوية وعوامل الاختزال القوية.

الرقم الهيدروجيني

1.2 (محلول 100 جم / لتر من الماء عند 20 درجة مئوية).

التفاعلية

يمكن للحمض الدوري أن يكسر رابطة الديول المتجاورة الموجودة في الكربوهيدرات والبروتينات السكرية والجليكوليبيدات وما إلى ذلك ، مما ينتج عنه شظايا جزيئية مع مجموعات الألدهيدات الطرفية.

تُستخدم خاصية الحمض الدوري هذه لتحديد بنية الكربوهيدرات ، بالإضافة إلى وجود المواد المتعلقة بهذه المركبات.

يمكن أن تتفاعل الألدهيدات الناتجة عن هذا التفاعل مع كاشف شيف ، وتكشف عن وجود الكربوهيدرات المعقدة (تتحول إلى اللون الأرجواني). يقترن الحمض الدوري وكاشف شيف في كاشف يختصر PAS.

التسمية

تقليدي

حمض الدوري له اسمه لأن اليود يعمل بأعلى قيم التكافؤ: +7 ، (VII). هذه هي طريقة تسميته بالتسمية القديمة (التقليدية).

في كتب الكيمياء ، يضعون دائمًا HIO ₄ كممثل وحيد للحمض الدوري ، كونه مرادفًا لحمض metaperiodic.

يعود اسم حمض Metaperiodic إلى حقيقة أن أنهيدريد اليود يتفاعل مع جزيء الماء ؛ أي درجة ترطيبها هي الأدنى:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

أثناء تكوين حمض الأورثوبيوديك ، يجب أن يتفاعل I ₂ O ₇ مع كمية أكبر من الماء:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

يتفاعل بخمسة جزيئات ماء بدلاً من جزيء واحد.

يستخدم المصطلح ortho- حصريًا للإشارة إلى H ₅ IO ₆ ، وبالتالي يشير الحمض الدوري فقط إلى HIO ₄.

النظاميات والمخزون

الأسماء الأخرى الأقل شيوعًا للحمض الدوري هي:

- رباعي أكسيد الهيدروجين (VII).

- حمض التتراوكسويوديك (السابع)

التطبيقات

الأطباء

تلطيخ PAS. المصدر: لم يتم تقديم مؤلف يمكن قراءته آليًا. يفترض KGH (بناءً على مطالبات حقوق النشر).

تستخدم البقع الأرجواني PAS الناتجة عن تفاعل الحمض الدوري مع الكربوهيدرات في تأكيد مرض تخزين الجليكوجين ؛ على سبيل المثال ، مرض فون جيريك.

يتم استخدامها في الحالات الطبية التالية: مرض باجيت ، ساركوما الجزء الرخو من البصر ، الكشف عن تكتلات الخلايا الليمفاوية في الفطريات الفطرية ومتلازمة سيزاني.

كما أنها تستخدم في دراسة الكريات الحمر ، وهو سرطان الدم غير الناضج في خلايا الدم الحمراء. تلطخ الخلايا لون الفوشيا اللامع. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام الالتهابات الفطرية الحية في الدراسة ، وتلطيخ جدران الفطريات بلون أرجواني.

في المختبر

- يستخدم في التحديد الكيميائي للمنجنيز ، بالإضافة إلى استخدامه في التركيب العضوي.

- يستخدم حمض البريوديك كمؤكسد انتقائي في مجال تفاعلات الكيمياء العضوية.

- يمكن أن ينتج حمض البريوديك إطلاق الأسيتالديهيد والألدهيدات الأعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للحمض الدوري إطلاق الفورمالديهايد للكشف والعزل ، وكذلك إطلاق الأمونيا من أحماض الهيدروكسي أمينو.

- تستخدم محاليل الأحماض الدورية في دراسة وجود الأحماض الأمينية التي تحتوي على مجموعات OH و NH ₂ في المواضع المجاورة. يتم استخدام محلول الحمض الدوري مع كربونات البوتاسيوم. في هذا الصدد ، سيرين هو أبسط حمض هيدروكسي أمينو.

المراجع

1. جافيرا خوسيه إم فاليجو. (24 أكتوبر 2017). معنى البادئات meta و pyro و ortho في التسمية القديمة. تم الاسترجاع من: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 آذار 2016). حمض دوري. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
3. ويكيبيديا. (2018). حمض دوري. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. Kraft، T. and Jansen، M. (1997)، Crystal Structure Determination of Metaperiodic Acid، HIO4، with Combined X-Ray and Neutron Diffraction. انجيو. كيم. Int. Ed. Engl. ، 36: 1753-1754. دوى: 10.1002 / anie.199717531
5. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
6. مارتن ، إيه جيه ، آند سينج ، آر إل (1941). بعض تطبيقات الحمض الدوري لدراسة أحماض الهيدروكسي أمينو لتحلل البروتين: تحرير الأسيتالديهيد والألدهيدات الأعلى بواسطة الحمض الدوري. 2. الكشف عن وعزل الفورمالديهايد المحررة بواسطة الحمض الدوري. 3. تنقسم الأمونيا من أحماض الهيدروكسي أمينو بواسطة حمض دوري. 4. جزء حمض الهيدروكسي أمينو من الصوف. 5. ؛ Hydroxylysine 'مع ملحق بواسطة Florence O. Bell Textile Physics Laboratory ، جامعة ليدز. مجلة الكيمياء الحيوية، 35 (3) ، 294-314.1.
7. عصيمة. Chatterjee و SG Majumdar. (1956). استخدام الحمض الدوري لكشف وتحديد موقع عدم التشبع الإثيليني. الكيمياء التحليلية 1956 28 (5) ، 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.