Cоединения йода

Йодоводород, йодоводородная кислота (HI)

Способы получения йодоводорода

В промышленности

• Взаимодействие йода с гидразином:

2l₂ + N₂H₄ = 4HI↑ + N₂

• Взаимодействие простых веществ происходит только при нагревании и протекает не до конца:

I₂ + H₂ = 2HI

В лаборатории

• Вытеснение HI из йодидов ортофосфорной кислотой:

КI + H₃PO₄ = НI↑ + КН₂PO₄

• гидролиз галогенидов неметаллов

РI₃ + ЗН₂O = H₃PO₃ + 3HI↑

• восстановление свободного йода:

l₂ + H₂S = 2HI↑ + S↓

Физические свойства йодоводорода

Водный раствор HI — иодоводородная кислота. Это бесцветная жидкость с резким запахом. Иодоводородная кислота является сильной кислотой.

В 100 г воды при обычном давлении и 20 °C растворяется 132 г HI, а при 100 °C — 177 г.

Химические свойства йодоводорода

Йодоводород – сильный восстановитель.

• Окисляется кислородом воздуха, приобретая бурый цвет:

4HI + O₂ → 2I₂ + 2H₂O

• Взаимодействует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода и свободного йода:

8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O

• Окисляется другими неметаллами:

2HI + S → I₂ + H₂S

• Окисляется даже слабыми окислителями:

2HI + 2FeCl₃ → I₂ + 2FeCl₂ + 2HCl

2HI + Fe₂(SO₄)₃ → 2FeSO₄ + I₂ + H₂SO₄

2HI + NO₂ → I₂ + NO + H₂O

• Присоединяется к кратным связям органических соединений (реакция электрофильного присоединения):

HI + CH₃ – CH = CH₂ → CH₃ – CHI – CH₃

• Образуют полииоды, присоединяя элементарный иод:

RI + I₂ = R(I₃)_x

Кислородные кислоты и окислы иода

Иодноватистая кислота (HIO)

Иодноватистая кислота HIO — существует только в очень разбавленных растворах, окрашена в зеленоватый цвет. Очень неустойчива.

Получение йодноватистой кислоты

Образуется при взаимодействии иода с водой. Реакция обратима, а равновесие сильно сдвинуто в сторону исходных веществ:

I₂ + H₂O = HI + HIO₃

Химические свойства йодноватистой кислоты

• Проявляет амфотерные свойства – слабая кислота и слабое основание. Диссоциирует и как кислота, и как основание:

HIO = H+ + IO-

HIO = I+ + OH-

• Разлагается при комнатной температуре с течением времени:

5HIO = HIO₃ + 2I₂↓ + 2H₂O

• Разлагается щелочами:

3HIO + 3NaOH = 2NaI + NaIO₃ + 3H₂O

Соли иодноватистой кислоты называют гипоиодитами.

Иодноватая кислота (HIO₃)

Йодноватая кислота HIO₃ — белое кристаллическое вещество со стеклянным блеском и горьковато-кислым вкусом. При обычной температуре устойчива. Сильная одноосновная кислота, имеющая склонность к полимеризации в концентрированных растворах

Получение иодноватой кислоты

Получают в водных растворах при окислении иода хлором, пероксидом водорода либо дымящей азотной кислотой:

I₂ + 5Cl₂ + 6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl

I₂ + 5H₂O₂ = 2HIO₃ + 4H₂O

I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O

Химические свойства йодноватой кислоты

• хорошо растворима в воде:

nHIO₃ = (HIO₃)n

• При медленном нагревании до 110ºС она частично плавится, частично образует ангидроиодноватую кислоту HI₃O₈.

При нагревании HIO₃ выше 230°C образует порошок иодноватого ангидрида I₂O₅, при растворении в воде, которого вновь образуется иодноватая кислота:

2HIO₃ = I₂O₅ + H₂O

• Нейтрализуется щелочами:

HIO₃ + NaOH = NaIO₃ + H₂O

• Проявляет окислительные свойства:

HIO₃ + 5HI = 3I₂ + 3H₂O

• При электролизе йодноватой кислоты образуется йодная кислота:

HIO₃ + 3H₂O = H₂↑(катод) + H₅IO₆(анод)

Соли иодноватой кислоты — иодаты

• Они довольно устойчивы и разлагаются при температуре выше 400 °C.

2NaIO₃ = 2NaI + 3O₂

• Обладают сильными окислительными свойствами в кислой среде:

2NaIO₃ + 12HCl = I₂↓ + 5Cl₂↑ + 2NaCl + 6H₂O

 2NaIO₃ + 3H₂SO₄ + 5NaI = 3I₂↓ + 3Na₂SO₄ + 3H₂O

• При электролизе раствора иодаты распадаются на водород и периодаты:

NaIO₃ + H₂O = H₂↑ (катод) + NaIO₄(анод)

Иодная кислота (HIO₄)

Иодная кислота HIO₄ — белое гигроскопичное кристаллическое вещество. В водном растворе Н₅IO₆ является слабой кислотой. В растворах образует гидраты состава mHIO₄•nН₂О, например, H₃IO₅, H₄I₂O₉, H₅IO₆ и т. д Их устойчивость зависит от концентрации раствора. Проявляет сильные окислительные свойства

Получение йодной кислоты

• При воздействии хлорной кислоты на иод в присутствии катализатора:

2HClO₄ + I₂ = 2HIO₄ + Cl₂

• Электролизом раствора иодноватой кислоты:

NaIO₃ + H₂O = H₂↑ (катод) + NaIO₄(анод)

Химические свойства йодной кислоты

• При растворении в воде образует гидраты:

НIO₄ + 2Н₂O ⇔ Н₅IO₆

• НIO₄ разлагается при нагревании выше 122ºС:

2HIO₄ = H₂O + I₂O₅ + O₂

• Щелочами нейтрализуется не полностью:

H₅IO₆ + 3NaOH = Na₃H₂IO₆↓ + 2NaNO₃

• Сильные окислительные свойства:

H₅IO₆ + 2NO₂ = HIO₃ + 2HNO₃ + H₂O

H₅IO₆ + 2MnSO₄ = 5HIO₃ + 2HMnO₄ + 2H₂SO₄ + 7H₂O

Cоли йодной кислоты — периодаты

Йодная кислота может образовать соли, содержащие ионы, IO₆⁵⁻, IO₅³⁻, IO₄^— и I₂O₉⁴⁻ — соответственно орто-, мезо-, мета- и дипериодаты.

Получение периодатов

Периодаты можно получить при окислении иодатов сильными окислителями в щелочной среде:

NaIO₃ + 2NaOH + Cl₂ = NaIO₄ + 2NaCl + H₂O

Химические свойства периодатов

• Периодаты — сильные окислители, при нагревании выше 300ºС разлагаются с выделением кислорода:

2NaIO₄ = 2NaIO₃ + O₂

• Разлагаются концентрированными кислотами:

NaIO₄ + HNO₃ + 2H₂O = H₅IO₆ + NaNO₃

• Разлагаются концентрированными щелочами:

NaIO₄ + 2NaOH = Na₃H₂IO₆

• Проявляют окислительные свойства:

5NaIO₄ + 3H₂O + 2MnSO₄ = 5NaIO₃ + 2HMnO₄ + 2H₂SO₄

Оксиды йода

Пентаоксид (пятиокись) иода, йодноватый ангидрид (I₂O₅)

Иодноватый ангидрид I₂O₅ – белое, гигроскопичное вещество. На свету темнеет из-за частичного разложения.

Получение пентаоксида йода

Получают при медленном нагревании йодноватой или йодной кислоты

2НIO₃ → I₂O₅ + Н₂O

2Н₅IO₆ → I₂O₅ + 5Н₂O + O₂

Химические свойства пентаоксида йода

• На свету разлагается:

2I₂O₅ = 2I₂ + 5O₂

• Как кислотный оксид реагирует с водой, со щелочами:

I₂O₅ + H₂O = 2HIO₃

I₂O₅ + NaOH = 2NaIO₃ + H₂O

• Легко фторируется:

2I₂O₅ + 2F₂ = 4IO₂F + O₂

• Восстанавливается монооксидом углерода:

I₂O₅ + 5CO = 5CO₂ + I₂