Ácido periódico

El ácido periódico (per-eye-OD-ik) es el oxoácido más alto del yodo, en el que el yodo existe en estado de oxidación +7. Puede existir en dos formas: ácido ortoperiódico, con la fórmula química H₅IO₆, y ácido metaperiódico, que tiene la fórmula HIO₄.

El ácido periódico fue descubierto por Heinrich Gustav Magnus y C. F. Ammermüller en 1833.

Síntesis

La producción moderna a escala industrial implica la oxidación de una solución de yodato de sodio en condiciones alcalinas, ya sea electroquímicamente en un ánodo de PbO2 o mediante tratamiento con cloro:

IO−3 + 6 HO⁻ - 2 e⁻ → IO5 -6 + 3 H₂O (los iones omitidos para la claridad) E° = 1,6 V

IO−3 + 6 HO⁻ + Cl₂ → IO5 -6 + 2 Cl⁻ + 3 H₂O

El ácido ortoperiódico se puede deshidratar para obtener ácido metaperiódico calentándolo a 100 °C bajo presión reducida.

H₅IO₆ ⇌ HIO₄ + 2 H₂O

Un calentamiento adicional a unos 150 °C produce pentóxido de yodo (I₂O₅) en lugar del anhídrido esperado heptóxido de diyodo (I₂O₇). El ácido metaperiódico también se puede preparar a partir de diversos ortoperiodatos mediante tratamiento con ácido nítrico diluido.

Propiedades

El ácido ortoperiódico tiene varias constantes de disociación ácida. No se ha determinado el pK_a del ácido metaperiódico.

H₅IO₆ ⇌ H₄IO−6 + H⁺, pK_a = 3,29

H₄IO−6 ⇌ H₃IO2 - 26 + H⁺, pK_a = 8.31

H₃IO2 - 26 ⇌ H₂IO3 - 36 + H⁺, pK_a = 11.60

Al haber dos formas de ácido periódico, se deduce que se forman dos tipos de sales de periodato. Por ejemplo, el metaperiodato de sodio, NaIO₄, se puede sintetizar a partir de HIO₄, mientras que el ortoperiodato de sodio, Na₅IO₆ se puede sintetizar a partir de H₅IO₆.

Estructura

El ácido ortoperiódico forma cristales monoclínicos (grupo espacial P2₁/_n) que consisten en un IO₆ octaedro interconectado mediante puentes de hidrógeno. Cinco distancias de enlaces I – O están en el rango de 1,87 a 1,91 Å y un enlace I – O es de 1,78 Å. La estructura del ácido metaperiódico también incluye IO₆ octaedros, sin embargo, estos están conectados a través de cis-compartir bordes con oxígenos puente para formar cadenas infinitas unidimensionales.

Reacciones

Como todos los peryodatos, el ácido periódico se puede utilizar para escindir varios compuestos 1,2-difuncionales. En particular, el ácido periódico escinde los dioles vecinales en dos fragmentos de aldehído o cetona (reacción de Malaprade).

Esto puede resultar útil para determinar la estructura de los carbohidratos, ya que el ácido periódico se puede utilizar para abrir anillos de sacáridos. Este proceso se utiliza a menudo para marcar sacáridos con moléculas fluorescentes u otras etiquetas como la biotina. Debido a que el proceso requiere dioles vecinales, la oxidación del periodato se usa a menudo para marcar selectivamente los extremos 3' del ARN (la ribosa tiene dioles vecinales) en lugar del ADN, ya que la desoxirribosa no tiene dioles vecinales.

El ácido periódico también se utiliza como agente oxidante de fuerza moderada, como se ejemplifica en la oxidación de Babler de alcoholes alílicos secundarios que se oxidan a enonas mediante cantidades estequiométricas de ácido ortoperiódico con catalizador PCC.

Otros oxiácidos

El periodoto es parte de una serie de oxiácidos en los que el yodo puede asumir estados de oxidación de −1, +1, +3, +5 o +7. También se conocen varios óxidos de yodo neutros.