Ácido yodoso (HIO2): propiedades y usos
El ácido yodoso es un compuesto químico de f’ormula HIO2. Dicho ácido, así como sus sales (conocidas como yoditos), son compuestos en extremo inestables que han sido observados pero nunca aislados.
Es un ácido débil, lo que significa que no se disocia completamente. En el anión, el yodo se encuentra en estado de oxidación III y presenta una estructura análoga al ácido cloroso o ácido bromoso, tal como se ilustra en la figura 1.
A pesar de que el compuesto sea inestable, el ácido yodoso y sus sales de yodito se han detectado como intermediarios en la conversión entre yoduros (I–) y yodatos (IO3–).
Su inestabilidad es debida a una reacción de dismutación (o desproporción) para formar ácido hipoyodoso y ácido yódico, lo cual es análogo a los ácidos cloroso y bromoso de la siguiente manera:
2HIO2 ——> HIO + HIO3
En Nápoles en el año 1823, el científico Luigi Sementini le escribió una carta a E. Daniell, secretario de la institución real de Londres, donde le explicaba un método para la obtención del ácido yodoso.
En la carta, él decía que considerando que la formación del ácido nitroso era, combinando ácido nítrico con lo que él llamaba gas nitroso (posiblemente N2O), el ácido yodoso se podía formar de la misma manera haciendo reaccionar el ácido yódico con óxido de yodo, compuesto que según él había descubierto.
Al hacerlo, obtenía un líquido de tonalidad ámbar amarillento que perdía su color al contacto con la atmósfera (sir David Brewster, 1902).
Posteriormente, el científico M. Wöhler descubrió que el ácido de Sementini es una mezcla de cloruro de yodo y yodo molecular, puesto que el óxido de yodo utilizado en la reacción se preparaba con clorato de potasio (Brande, 1828).
Índice del artículo
Como se mencionó anteriormente, el ácido yodoso es un compuesto inestable que no se ha aislado, por lo que sus propiedades físicas y químicas son obtenidas teóricamente mediante cálculos y simulaciones computacionales (Royal Society of Chemistry, 2015).
El ácido yodoso posee un peso molecular de 175,91 g/mol, una densidad de 4,62 g/ml en estado sólido, un punto de fusión de 110 grados centígrados (iodous acid, 2013-2016).
También posee una solubilidad en agua de 269 g/100 ml a 20 grados centígrados (siendo un ácido débil), tiene un pKa de 0,75, y tiene una susceptibilidad magnética de −48,0·10−6 cm3/mol (National Center for Biotechnology Information, s.f.).
Dado que el ácido yodoso es un compuesto inestable que no se ha aislado, no existe ningún tipo de riesgo en su manejo. Se ha encontrado mediante cálculos teóricos que el ácido yodoso no es inflamable.
El ácido yodoso se usa como nucleófilo en reacciones de acilación nucleofílica. El ejemplo se da con la acilación de trifluoroacetílos como el bromuro de 2,2,2 trifluoroacetilo, el cloruro de 2,2,2 trifluoroacetilo, el fluoruro de 2,2,2 trifluoroacetilo y el ioduro de 2,2,2 trifluoroacetilo para formar el yodosil 2,2,2 trifluoroacetato com o ilustra la figura 2.1, 2.2, 2.3 y 2.4 respectivamente.
El ácido yodoso también es usado como nucleófilo para la formación del yodosil acetato al hacerlo reaccionar con el bromuro de acetilo, el cloruro de acetilo, el fluoruro de acetilo y el yoduro de acetilo como muestra las figuras 3.1, 3.2, 3.3 y 3.4 respectivamente (GNU Free Documentation, s.f.).
Las reacciones de dismutación o desproporción son un tipo de reacción de óxido reducción, donde la sustancia que se oxida es la misma que se reduce.
En el caso de los halógenos, como tienen estados de oxidación de -1, 1, 3, 5 y 7, se pueden obtener distintos productos de reacciones de dismutación dependiendo de las condiciones empleadas.
En el caso del ácido yodoso, anteriormente se mencionó el ejemplo de cómo reacciona para formar ácido hipoyodoso y ácido yódico de la forma.
2HIO2 —-> HIO + HIO3
En estudios recientes se ha analizado la reacción de dismutación del ácido yodoso midiendo las concentraciones de protones (H+), yodato (IO3–) y el catión ácido de hipoyodito (H2IO+) para así entender mejor el mecanismo de dismutación del ácido yodoso (Smiljana Marković, 2015).
Se preparó una solución que contenía la especie intermedia I3+. Se preparó una mezcla de especies de yodo (I) y de yodo (III) disolviendo yodo (I2) y yodato de potasio (KIO3), en la relación 1: 5, en ácido sulfúrico concentrado (96%). En esta solución procede una reacción compleja, que puede ser descrita por la reacción:
I2 + 3IO3– + 8H+ —–> 5IO+ + H2O
Las especies I3+ son estables solo en presencia de yodato añadido en exceso. El yodo impide la formación de I3+. El ion IO+ obtenido en forma de sulfato de yodo (IO) 2SO4), se descompone rápidamente en solución acuosa ácida y forma I3+, representado como el ácido HIO2 o la especie iónica IO3–. Posteriormente se realizó un análisis espectroscópico para determinar el valor de las concentraciones de los iones de interés.
Esto presentó un procedimiento para la evaluación de concentraciones de pseudo-equilibrio de hidrógeno, yodato y de iones H2OI+, especies cinética y catalítica importantes en el proceso de desproporción de ácido yodoso, HIO2.
Un reloj químico o una reacción de oscilación es una mezcla compleja de compuestos químicos que reaccionan, en los que la concentración de uno o más componentes presenta cambios periódicos, o cuando ocurren cambios repentinos de propiedades después de un tiempo de inducción predecible.
Son una clase de reacciones que sirven como ejemplo de termodinámica de no equilibrio, resultando en el establecimiento de un oscilador no lineal. Las mismas son teóricamente importantes porque muestran que las reacciones químicas no tienen que ser dominadas por el comportamiento termodinámico de equilibrio.
La reacción de Bray-Liebhafsky es un reloj químico descrito por primera vez por William C. Bray en 1921 y es la primera reacción de oscilación en una solución homogénea agitada.
El ácido yodoso es usado experimentalmente para el estudio de este tipo de reacciones cuando se oxida con peróxido de hidrógeno, encontrándose una mejor concordancia entre el modelo teórico y observaciones experimentales (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).
- Brande, W. T. (1828). A manual of chemistry, on the basis of Professor Brande’s. Boston: University of Harvard.
- GNU Free Documentation. (s.f.). iodous acid. Retrieved from chemsink.com: chemsink.com
- iodous acid. (2013-2016). Retrieved from molbase.com: molbase.com
- Ljiljana Kolar-Anić, G. S. (1992). Mechanism of the Bray–Liebhafsky reaction: effect of the oxidation of iodous acid by hydrogen peroxide. Chem. Soc., Faraday Trans 1992,88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
- National Center for Biotechnology Information. (n.d.). PubChem Compound Database; CID=166623. Retrieved from pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Iodous acid ChemSpider ID145806. Retrieved from ChemSpider: chemspider.com
- sir David Brewster, R. T. (1902). The London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. london: university of london.
- Smiljana Marković, R. K. ( 2015). Disproportionation reaction of iodous acid, HOIO. Determination of the concentrations of the relevant ionic species H+, H2OI+, and IO3 −.