Il iodio È un elemento reattivo non metallico che appartiene al gruppo 17 della tavola periodica (alogeni) ed è rappresentato dal simbolo chimico I.In sostanza, è un elemento abbastanza diffuso, dall'acqua iodata all'ormone tirosina.
Allo stato solido, lo iodio è grigio scuro con una lucentezza metallica (immagine inferiore), in grado di sublimarsi per produrre un vapore violetto che, condensato su una superficie fredda, lascia un residuo scuro. Numerosi e attraenti sono stati gli esperimenti per dimostrare queste caratteristiche.
Questo elemento fu isolato per la prima volta da Bernard Curtois nell'anno 1811, ottenendo composti che servivano come materia prima per la fabbricazione del salnitro. Tuttavia, Curtois non ha identificato lo iodio come elemento, un merito condiviso da Joseph Gay-Lussac e Humphry Davy. Gay-Lussac ha identificato l'elemento come "iode", un termine che deriva dalla parola greca "ioides" con cui è stato designato il colore viola..
Lo iodio elementare, come gli altri alogeni, è una molecola biatomica, composta da due atomi di iodio legati da un legame covalente. L'interazione di Van der Waals tra le molecole di iodio è la più forte tra gli alogeni. Questo spiega perché lo iodio è l'alogeno con i punti di fusione e di ebollizione più elevati. Inoltre, è il meno reattivo degli alogeni e quello con l'elettronegatività più bassa..
Lo iodio è un elemento essenziale che deve essere ingerito, poiché è necessario per la crescita del corpo; cervello e sviluppo mentale; metabolismo in generale, ecc., raccomandando un'assunzione giornaliera di 110 µg / giorno.
La carenza di iodio nello stato fetale di una persona è associata alla comparsa di cretinismo, una condizione caratterizzata dal rallentamento della crescita corporea; così come insufficiente sviluppo mentale e intellettuale, strabismo, ecc..
Nel frattempo, una carenza di iodio a qualsiasi età dell'individuo è associata alla comparsa di un gozzo, caratterizzato da un'ipertrofia della tiroide. Il gozzo è una malattia endemica, poiché circoscritta a determinate aree geografiche con proprie caratteristiche nutrizionali.
Indice articolo
Lo iodio fu scoperto dal chimico francese Bernard Curtois, nell'anno 1811, mentre lavorava con suo padre nella produzione di salnitro, che richiedeva carbonato di sodio per questo..
Questo composto è stato isolato dalle alghe raccolte al largo delle coste della Normandia e della Bretagna. A tal fine le alghe venivano bruciate e le ceneri lavate con acqua, distruggendo i residui risultanti con l'aggiunta di acido solforico..
In un'occasione, forse per un errore fortuito, Curtois aggiunse un eccesso di acido solforico e si formò un vapore violaceo che si cristallizzò sulle superfici fredde, depositandosi come cristalli scuri. Curtois sospettava di essere in presenza di un nuovo elemento e lo chiamava "Sostanza X".
Curtois scoprì che questa sostanza, mescolata con l'ammoniaca, formava un solido marrone (triioduro di azoto) che esplodeva al minimo contatto.
Tuttavia, Curtois aveva dei limiti per continuare la sua ricerca e ha deciso di dare campioni della sua sostanza a Charles Desormes, Nicolas Clément, Joseph Gay-Lussac e André-Marie Ampère, al fine di ottenere la loro collaborazione..
Nel novembre 1813, Desormes e Clément resero pubblica la scoperta di Curtois. Nel dicembre dello stesso anno, Gay-Lussac fece notare che la nuova sostanza poteva essere un nuovo elemento, suggerendo il nome "iode" dal greco "ioides", designato per viola..
Sir Humphry Davy, che ha ricevuto una parte del campione dato ad Ampère da Curtois, ha sperimentato il campione e ha notato una somiglianza con il cloro. Nel dicembre 1813, la Royal Society of London fu coinvolta nell'identificazione di un nuovo elemento.
Sebbene sia sorta una discussione tra Gay-Lussac e Davy sull'identificazione dello iodio, entrambi hanno riconosciuto che Curtois è stato il primo a isolarlo. Nel 1839 Curtois ricevette finalmente il Montyn Prize dalla Royal Academy of Sciences in riconoscimento dell'isolamento dello iodio..
Nel 1839, Louis Daguerre diede allo iodio il suo primo uso commerciale, inventando un metodo per produrre immagini fotografiche chiamate dagherrotipi, su sottili fogli di metallo..
Nel 1905, il patologo americano David Marine, indagò sulla carenza di iodio in alcune malattie e ne raccomandò l'assunzione.
Grigio scuro solido con lucentezza metallica. Quando sublimato, i suoi vapori sono di colore viola (immagine in alto).
126.904 u
53
113,7 ºC
184,3 ºC
Temperatura ambiente: 4,933 g / cm3
Si dissolve in acqua per produrre soluzioni marroni con una concentrazione dello 0,03% a 20 ºC..
Questa solubilità è notevolmente aumentata se sono presenti ioni ioduro precedentemente disciolti, poiché viene stabilito un equilibrio tra I- e ioDue per formare la specie anionica I3-, che solvata meglio dello iodio.
In solventi organici come cloroformio, tetracloruro di carbonio e disolfuro di carbonio, lo iodio si dissolve dando una tinta viola. Allo stesso modo, si dissolve in composti azotati, come piridina, chinolina e ammoniaca, per formare di nuovo una soluzione marrone.
La differenza nelle colorazioni sta nel fatto che lo iodio viene sciolto come molecole solvatate IDue, o come complessi di trasferimento del carico; questi ultimi compaiono quando sono solventi polari (acqua tra questi), che si comportano come basi di Lewis donando elettroni allo iodio.
Pungente, irritante e caratteristico. Soglia di odore: 90 mg / m3 e soglia di odore irritante: 20 mg / m3.
Log P = 2,49
Quando viene riscaldato fino alla decomposizione, emette un fumo di ioduro di idrogeno e vari composti di ioduro..
2,27 cP a 116 ºC
386,65 K e 121 kPa
819 K e 11,7 MPa
15,52 kJ / mol
41,57 kJ / mol
54,44 J / (mol K)
Lo iodio ha una pressione di vapore moderata e quando il contenitore viene aperto si sublima lentamente in un vapore violetto, irritante per gli occhi, il naso e la gola..
I numeri di ossidazione dello iodio sono: -1 (I-), +1 (I.+), +3 (I3+), +4 (I.4+), +5 (I5+), +6 (I.6+) e +7 (I.7+). In tutti i sali di ioduro, come nel caso del KI, lo iodio ha un numero di ossidazione di -1, poiché in essi abbiamo l'anione I-.
Lo iodio acquisisce numeri di ossidazione positivi quando è combinato con elementi più elettronegativi di esso; per esempio, nei suoi ossidi (I.DueO5 e io4O9) o composti interalogenati (I-F, I-Cl e I-Br).
2.66 della scala Pauling
Primo: 1.008,4 kJ / mol
Secondo: 1.845 kJ / mol
Terzo: 3.180 KJ / mol
0,449 W / (m · K)
1.39 107 Ω · ma 0 ºC
Diamagnetico
Lo iodio si combina con la maggior parte dei metalli per formare ioduri e anche con elementi non metallici come il fosforo e altri alogeni. Lo ione ioduro è un forte agente riducente, che rilascia spontaneamente un elettrone. L'ossidazione dello ioduro produce una tinta brunastra di iodio.
Lo iodio, a differenza dello ioduro, è un debole agente ossidante; più debole del bromo, del cloro e del fluoro.
Lo iodio con numero di ossidazione +1 può combinarsi con altri alogeni con numero di ossidazione -1, per dare alogenuri di iodio; ad esempio: iodio bromuro, IBr. Allo stesso modo, si combina con l'idrogeno per dare origine all'idrogeno ioduro, che dopo la dissoluzione in acqua viene chiamato acido idroiodico..
L'acido idroiodico è un acido molto forte in grado di formare ioduri per reazione con metalli o loro ossidi, idrossidi e carbonati. Lo iodio ha uno stato di ossidazione +5 nell'acido iodico (HIO3), che viene disidratato per produrre pentossido di iodio (I.DueO5).
Lo iodio nel suo stato fondamentale è costituito da un atomo che ha sette elettroni di valenza, solo uno in grado di completare il suo ottetto e diventare isoelettronico con il gas nobile xeno. Questi sette elettroni sono disposti nei loro orbitali 5s e 5p secondo la loro configurazione elettronica:
[Kr] 4d10 5sDue 5 p5
Pertanto, gli atomi mostrano una forte tendenza a legarsi in modo covalente in modo che ciascuno abbia otto elettroni individualmente nel suo guscio più esterno. Pertanto, due atomi di I si avvicinano e formano il legame I-I, che definisce la molecola biatomica I.Due (immagine in alto); unità molecolare dello iodio nei suoi tre stati fisici in condizioni normali.
L'immagine mostra la molecola I.Due rappresentato da un modello di riempimento spaziale. Non è solo una molecola biatomica, ma anche omonucleare e apolare; quindi le loro interazioni intermolecolari (I.Due - ioDue) sono governate dalle forze di dispersione di Londra, che sono direttamente proporzionali alla loro massa molecolare e alla dimensione degli atomi.
Questo legame I-I, tuttavia, è più debole rispetto a quello degli altri alogeni (F-F, Cl-Cl e Br-Br). Ciò è teoricamente dovuto alla scarsa sovrapposizione dei loro orbitali ibridi sp3.
La massa molecolare di I.Due consente alle sue forze dispersive di essere direzionali e abbastanza forti da stabilire un cristallo ortorombico a pressione ambiente. Il suo alto contenuto di elettroni fa sì che la luce promuova transizioni di energia infinite, che fanno macchiare di nero i cristalli di iodio.
Tuttavia, quando lo iodio sublima i suoi vapori mostrano una colorazione violacea. Questo è già indicativo di una transizione più specifica all'interno degli orbitali molecolari dell'IDue (quelli con la più alta energia o anti-link).
Le molecole I sono mostrate sopraDue, rappresentato da un modello di sfere e barre, disposte all'interno della cella unitaria ortorombica.
Si può vedere che ci sono due strati: quello inferiore con cinque molecole e quello centrale con quattro. Nota anche che una molecola di iodio si trova alla base della cellula. Il vetro viene costruito distribuendo periodicamente questi strati in tutte e tre le dimensioni..
Percorrendo la direzione parallela ai legami I-I, si trova che gli orbitali dello iodio si sovrappongono per generare una banda di conduzione, che rende questo elemento un semiconduttore; tuttavia, la sua capacità di condurre l'elettricità scompare se viene seguita la direzione perpendicolare agli strati.
Il collegamento I-I sembra essersi espanso; e infatti lo è, poiché la lunghezza del suo legame aumenta da 266 pm (stato gassoso), a 272 pm (stato solido).
Ciò può essere dovuto al fatto che nel gas le molecole IDue sono molto distanti, le loro forze intermolecolari sono quasi trascurabili; mentre nel solido queste forze (I-I - I-I) diventano tangibili, attirando gli atomi di iodio di due molecole vicine l'una verso l'altra e di conseguenza accorciando la distanza intermolecolare (o interatomica, vista in altro modo).
Quindi, quando il cristallo di iodio sublima, il legame I-I si contrae nella fase gassosa, poiché le molecole vicine non esercitano più la stessa forza attrattiva (dispersiva) sull'ambiente circostante. E anche, logicamente, la distanza IDue - ioDue aumenta.
È stato detto in precedenza che il legame I-I è più debole rispetto agli altri alogeni. Nella fase gassosa alla temperatura di 575 ºC, l'1% delle molecole IDue si suddividono in singoli atomi di I. C'è così tanta energia termica che solo due I si uniscono di nuovo e si separano, e così via.
Allo stesso modo, questa rottura del legame può verificarsi se viene applicata un'enorme pressione ai cristalli di iodio. Comprimendolo troppo (sotto pressione centinaia di migliaia di volte superiore a quella atmosferica), le molecole IDue sono riorganizzati come una fase monoatomica I, e si dice che lo iodio mostri caratteristiche metalliche.
Tuttavia, ci sono altre fasi cristalline, come: ortorombica centrata sul corpo (fase II), tetragonale centrata sul corpo (fase III) e cubica centrata sulla faccia (fase IV).
Lo iodio ha un rapporto in peso, in relazione alla crosta terrestre, di 0,46 ppm, classificandosi al 61 ° posto in abbondanza. I minerali di ioduro sono scarsi e i depositi di iodio commercialmente sfruttabili sono iodati..
I minerali di iodio si trovano nelle rocce ignee con una concentrazione da 0,02 mg / kg a 1,2 mg / kg e nelle rocce magmatiche con una concentrazione da 0,02 mg a 1,9 mg / kg. Si trova anche nello scisto Kimmeridge, con una concentrazione di 17 mg / kg di peso.
Inoltre, i minerali di iodio si trovano nelle rocce fosfatiche con una concentrazione compresa tra 0,8 e 130 mg / kg. L'acqua di mare ha una concentrazione di iodio che varia da 0,1 a 18 µg / L. Le alghe, le spugne e le ostriche erano in passato le principali fonti di iodio.
Attualmente, tuttavia, le fonti principali sono caliche, depositi di nitrato di sodio nel deserto di Atacama (Cile) e salamoie, principalmente dal giacimento di gas giapponese a Minami Kanto, a est di Tokyo, e dal giacimento di gas di Anadarko. Bacino in Oklahoma (USA).
Lo iodio viene estratto dalle caliche sotto forma di iodato e viene trattato con bisolfito di sodio per ridurlo a ioduro. La soluzione viene quindi fatta reagire con iodato appena estratto per facilitarne la filtrazione. Caliche era la principale fonte di iodio nel XIX e all'inizio del XX secolo..
Dopo la purificazione, la salamoia viene trattata con acido solforico, che produce ioduro..
Questa soluzione di ioduro viene successivamente fatta reagire con cloro per produrre una soluzione di iodio diluito, che viene evaporata da un flusso d'aria che viene deviato verso una torre assorbente di anidride solforosa, producendo la seguente reazione:
ioDue + 2 hDueO + COSÌDue => 2 HI + HDueSW4
Successivamente, l'idrogeno ioduro gassoso reagisce con il cloro per rilasciare lo iodio allo stato gassoso:
2 HI + ClDue => IDue + 2 HCl
Infine, lo iodio viene filtrato, purificato e confezionato per l'uso..
Lo iodio è un elemento essenziale, poiché interviene in numerose funzioni negli esseri viventi, che sono particolarmente note nell'uomo. L'unico modo per far entrare lo iodio nell'uomo è attraverso il cibo che mangia.
La dieta raccomandata per lo iodio varia con l'età. Pertanto, un bambino di 6 mesi richiede un'assunzione di 110 µg / giorno; ma a partire dai 14 anni, la dieta consigliata è di 150 µg / giorno. Inoltre, si afferma che l'assunzione di iodio non deve superare i 1.100 µg / giorno.
L'ormone stimolante la tiroide (TSH) è secreto dalla ghiandola pituitaria e stimola l'assorbimento di iodio da parte dei follicoli tiroidei. Lo iodio viene trasportato nei follicoli tiroidei, noti come colloidi, dove si lega all'amminoacido tirosina per formare monoiodotirosina e diiodotirosina..
Nel colloide follicolare, una molecola di monoiodotironina si combina con una molecola di diiodotironina per formare una molecola chiamata triiodotironina (T3). D'altra parte, due molecole di diiodotirosina possono unirsi, formando tetraiodotironina (T4). Il t3 e il T4 sono chiamati ormoni tiroidei.
Ormoni T.3 e T4 sono secreti nel plasma dove si legano alle proteine plasmatiche; compresa la proteina trasportatrice dell'ormone tiroideo (TBG). La maggior parte degli ormoni tiroidei viene trasportata nel plasma come T4.
Tuttavia, la forma attiva degli ormoni tiroidei è T3, quindi il T4 negli "organi bianchi" degli ormoni tiroidei subisce deiodinazione e si trasforma in T3 per esercitare la sua azione ormonale.
Gli effetti dell'azione degli ormoni tiroidei sono molteplici, si possono evidenziare: aumento del metabolismo e della sintesi proteica; promozione della crescita del corpo e dello sviluppo del cervello; aumento della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca, ecc..
La carenza di iodio e, quindi, degli ormoni tiroidei, nota come ipotiroidismo, ha numerose conseguenze che sono influenzate dall'età della persona.
Se la carenza di iodio si verifica durante lo stato fetale di una persona, la conseguenza più rilevante è il cretinismo. Questa condizione è caratterizzata da segni come funzione mentale compromessa, sviluppo fisico ritardato, strabismo e maturazione sessuale ritardata..
Una carenza di iodio può indurre un gozzo, indipendentemente dall'età in cui si manifesta la carenza. Un gozzo è uno sviluppo eccessivo della tiroide, causato da un'eccessiva stimolazione della ghiandola da parte dell'ormone TSH, rilasciato dall'ipofisi a causa della carenza di iodio..
L'eccessiva dimensione della tiroide (gozzo) può comprimere la trachea, limitando il passaggio dell'aria attraverso di essa. Inoltre, può causare danni ai nervi laringei che possono portare a raucedine..
L'avvelenamento da un'eccessiva assunzione di iodio può causare ustioni alla bocca, alla gola e alla febbre. Anche dolore addominale, nausea, vomito, diarrea, polso debole e coma.
Un eccesso di iodio produce alcuni dei sintomi osservati in una carenza: c'è un'inibizione della sintesi degli ormoni tiroidei, che aumenta il rilascio di TSH, che si traduce in un'ipertrofia della tiroide; cioè un gozzo.
Ci sono studi che indicano che un'assunzione eccessiva di iodio può causare tiroidite e cancro della tiroide papillare. Inoltre, un eccessivo apporto di iodio può interagire con i farmaci, limitandone l'azione..
Un consumo eccessivo di iodio in combinazione con farmaci antitiroidei, come il metimazolo, usato per trattare l'ipertiroidismo, può avere un effetto additivo e causare ipotiroidismo..
Gli inibitori dell'enzima di conversione dell'angiotensina (ACE), come il benazepril, sono usati per trattare l'ipertensione. L'assunzione di una quantità eccessiva di ioduro di potassio aumenta il rischio di iperkaliemia e ipertensione.
Lo iodio agisce come disinfettante per la pelle o per le ferite. Ha un'azione antimicrobica quasi istantanea, penetrando all'interno dei microrganismi e interagendo con amminoacidi solforati, nucleotidi e acidi grassi, che provoca la morte cellulare.
Esercita la sua azione antivirale principalmente sui virus ricoperti, postulando che attacchi le proteine sulla superficie dei virus ricoperti..
Lo ioduro di potassio sotto forma di soluzione concentrata viene utilizzato nel trattamento della tireotossicosi. Viene anche utilizzato per controllare gli effetti delle radiazioni da 131Bloccando il legame dell'isotopo radioattivo alla tiroide.
Lo iodio è utilizzato nel trattamento della cheratite dendritica. Per fare ciò, la cornea viene esposta a vapori d'acqua saturi di iodio, perdendo temporaneamente l'epitelio della cornea; ma c'è una piena guarigione in due o tre giorni.
Anche lo iodio ha effetti benefici nel trattamento della fibrosi cistica del seno umano. Allo stesso modo, è stato sottolineato che il file 131Potrei essere un trattamento opzionale per il cancro alla tiroide.
Lo iodio viene utilizzato per rilevare la presenza di amido, dando una sfumatura blu. La reazione dello iodio con l'amido viene utilizzata anche per rilevare la presenza di banconote contraffatte stampate su carta contenente amido..
Il tetraiodomercurato di potassio (II), noto anche come reagente di Nessler, viene utilizzato nella rilevazione dell'ammoniaca. Allo stesso modo, una soluzione di iodio alcalino viene utilizzata nel test iodoformio, per mostrare la presenza di metilchetoni..
Gli ioduri inorganici sono utilizzati nella purificazione di metalli, come titanio, zirconio, afnio e torio. In una fase del processo, i tetraioduri di questi metalli devono essere formati.
Lo iodio funge da stabilizzante per colofonia, olio e altri prodotti in legno.
Lo iodio è utilizzato come catalizzatore nelle reazioni di sintesi organica di metilazione, isomerizzazione e deidrogenazione. Nel frattempo, l'acido idroiodico viene utilizzato come catalizzatore per la produzione di acido acetico nei processi Monsanto e Cativa..
Lo iodio funge da catalizzatore nella condensazione e alchilazione di ammine aromatiche, nonché nei processi di solfatazione e sulfanazione e per la produzione di gomme sintetiche.
Lo ioduro d'argento è un componente essenziale delle tradizionali pellicole fotografiche. Lo iodio viene utilizzato nella fabbricazione di strumenti elettronici come prismi a cristallo singolo, strumenti ottici polarizzanti e vetri in grado di trasmettere raggi infrarossi..
Lo iodio è utilizzato nella produzione di pesticidi, coloranti all'anilina e ftaleina. Inoltre, è utilizzato nella sintesi di coloranti ed è un agente estinguente del fumo. Infine, lo ioduro d'argento funge da nucleo di condensazione per il vapore acqueo nelle nuvole, al fine di provocare la pioggia..
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