Structure moléculaire du nonoxyde d'iode

Question

Une question dans un examen était la suivante:

L'iode réagit avec l'ozone gazeux pour former un solide jaune foncé $\ce{X}.$ Soit le nombre de paires d'électrons solitaires sous forme non ionisée de $\ce{X}$ être $m,$ nombre de paires d'électrons isolées dans la fraction anionique de $\ce{X}$ être $n$ et la charge positive sur le groupement cationique de $\ce{X}$ être $p$unités. Alors quelle est la valeur de$\displaystyle\frac{m - p}{n}?$

Cette réaction de l'iode avec l'ozone est:

$$\ce{I2 + O3 -> I4O9 <=>I^3+(IO3^-)3}$$

Par conséquent, le fragment anionique est $\ce{IO3-}$ et le fragment cationique est $\ce{I^3+}$. Cependant, la première partie de la question énonce la forme non ionisée . Mon hypothèse est que c'est$\ce{I4O9}$ et ils demandent le nombre de paires isolées sur la forme moléculaire.

La réponse à cette question tient compte du fait que $\ce{I4O9}$ est un mélange équimolaire de $\ce{I2O4}$ et $\ce{I2O5}$ ce qui donne la réponse à être $2.5$

Cependant, d'après le résumé de J. Raman Spectrosc. 1985, 16 (6), 424–426 :

Le spectre Raman de $\ce{I4O9},$ formé par la réaction en phase gazeuse de $\ce{I2}$ avec $\ce{O3}$, a été mesurée. Échantillons fraîchement préparés de$\ce{I4O9}$a donné des spectres à large bande caractéristiques d'un solide amorphe. Bandes de vibration à$780,$ $740,$ $620$ et $\pu{450 cm−1}$ont été observés. Il a été établi de manière concluante que$\ce{I4O9}$ est une espèce moléculaire distincte et non un mélange de $\ce{I2O5}$ et $\ce{I2O4}.$

Si $\ce{I4O9}$ est une espèce moléculaire distincte, quelle est la structure moléculaire de $\ce{I4O9}?$

Answer 1

En ce qui concerne sa forme ionique, je ne pense pas que ce soit aussi simple que $\ce{I^3+(IO3^-)3}$. C'est beaucoup plus complexe que cela. À partir de la référence 1:

Ce composé doit également être considéré comme un $\ce{I(III,V)}$ oxyde et réagit avec l'hydroxyde alcalin pour donner $\ce{I-}$ et $\ce{IO3-}$.

$$\ce{3I4O9 + 12OH- -> I- + 11IO3- + 6H2O}$$

Structurellement, $\ce{I4O9}$ est peut-être un iodate $\ce{I3O6+IO3-}$ (plus précisément $\ce{(I3O6+)_n.nIO3-}$) dans laquelle l'isopolycation $\ce{I3O6+}$ a une structure polymère et est formulé comme $\ce{I_^{III}(I^{V}O3)2^+}$ composé de deux fois plus de pyramidales $\ce{I^{V}O3}$ groupes sous forme de plan carré $\ce{I^{III}O4}$ groupes ainsi $\ce{I4O9}$ correspondrait à $\ce{I(IO3)2^+IO3-}$ qui deviendrait $\ce{I(IO3)3}$.

Référence

1. Chimie inorganique Par Egon Wiberg, AF Holleman, Nils Wiberg, Academic Press, 2001

Answer 2

La page Wikipédia indique que

Nonoxyde de tétraiodine ($\ce{I4O9}$) a été préparé par la réaction en phase gazeuse de $\ce{I2}$ avec $\ce{O3}$ mais n'a pas été largement étudié.

Cependant, en regardant la réaction $\ce{I4O9 <=> I^3+(IO3^-)3}$ nous permet de bien deviner la structure, que j'ai dessinée ci-dessous:

Les orbitales de l'atome central sont $\mathrm{sp^3d}$ hybridé et la molécule devrait adopter une structure en forme de T:

Notez que je n'ai pas de référence pour étayer cela : comme déjà dit par Wikipedia, personne ne semble avoir fait de recherches approfondies sur cette molécule, et je n'ai trouvé aucun article mettant en évidence une étude de cette molécule (chose la plus proche que je pourrait trouver était cet article, qui énonce simplement la cinétique d'oxydation de cette molécule, plutôt que d'étudier sa structure). Si j'en rencontre un dans un proche avenir, je mettrai à jour la réponse avec les résultats.