História iodo, propriedades, estrutura, obtenção, risco, usa

Ele iodo É um elemento não -metálico reativo que pertence ao grupo 17 da tabela periódica (halogênios) e é representada pelo símbolo químico I. Em essência, é um elemento bem conhecido no nível popular, da água iodizada, ao hormônio da tirosina.

No estado sólido, o iodo é cinza escuro com um brilho metálico (imagem inferior), capaz de sublimação para produzir um vapor violeta que, ao se condensar em uma superfície fria, deixa um resíduo escuro. Numerosos e atraentes têm sido experimentos para demonstrar essas características.

Cristais de iodo robustos. Fonte: Bungee [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

Este elemento foi isolado pela primeira vez por Bernard Curtois no ano de 1811, enquanto obteve compostos que serviram de matéria -prima para a fabricação de salgadinhos. No entanto, Curtois não identificou iodo como um elemento, mérito compartilhado por Joseph Gay-Lussac e Humphry Davy. Gay-Lussac identificou o elemento como "iode", um termo que veio da palavra grega "ioides" com a qual a cor violeta foi designada.

O iodo elementar, como os outros halogênios, é uma molécula diatômica, formada por dois átomos de iodo unidos por uma ligação covalente. A interação de van der Waals entre moléculas de iodo é a mais forte entre os halogênios. Isso explica por que o iodo é halogênio com os maiores pontos de fusão e ebulição. Além disso, é o menos reagente dos halogênios e aquele com menos eletronegatividade.

O iodo é um elemento essencial que exige ser ingerido, pois é necessário para o crescimento corporal; desenvolvimento cerebral e mental; Metabolismo em geral, etc., recomendando uma ingestão diária de 110 µg/dia.

A deficiência de iodo no estado fetal de uma pessoa está associada ao aparecimento de cretinismo, uma condição caracterizada pela desaceleração do crescimento do corpo; bem como desenvolvimento mental e intelectual insuficientes, estrabismo etc.

Enquanto isso, uma deficiência de iodo em qualquer idade do indivíduo está associada ao aparecimento de um bócio, caracterizado por uma hipertrofia da tireóide. O bócio é uma doença endêmica, pois está confinada a certas áreas geográficas com características alimentares próprias.

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História

Descoberta

O iodo foi descoberto pelo químico francês Bernard Curtois, no ano de 1811, enquanto trabalhava com seu pai na produção de Salitre, exigindo que o carbonato de sódio.

Este composto foi isolado de algas marinhas coletadas na costa da Normandia e Brittany. Para esse fim, as algas queimadas e as cinzas foram lavadas com água, destruindo o resíduo resultante com a adição de ácido sulfúrico.

Em uma ocasião, talvez devido a um erro fortuito, Curtois acrescentou um excesso de ácido sulfúrico e um vapor roxo foi formado que cristalizou em superfícies frias, depositando como cristais escuros. Curtois suspeitava que ele estava na presença de um novo elemento e o chamou de "Substância X".

Curtois descobriu que essa substância quando misturada com amônia formou um sólido marrom (nitrogênio triacuro) que explorou o contato mínimo.

No entanto, Curtois tinha limitações para continuar sua pesquisa e decidiu entregar sinais de sua substância a Charles Desormes, Nicolas Clément, Joseph Gay-Lussac e André-Marie Ampère, a fim de obter sua colaboração.

Surgimento do nome

Em novembro de 1813, Desormes e Clément tornaram o público a descoberta de Curtois. Em dezembro do mesmo ano, Gay-Lussac disse que a nova substância poderia ser um novo elemento, sugerindo o nome de "iode" da palavra grega "ioides", designada para a violeta.

Sir Humphry Davy, que recebeu uma parte da amostra entregue à Ampère por Curtois, fez experimentos com a amostra e notou uma semelhança com o cloro. Em dezembro de 1813, a Royal Society of London participou da identificação de um novo elemento.

Embora tenha surgido um argumento entre Gay-Lussac e Davy sobre a identificação de iodo, ambos reconheceram que Curtois foi o primeiro a isolá-lo. Em 1839, Curtois Final.

Usos históricos

Em 1839, Louis Daguerre deu ao iodo seu primeiro uso comercial, por invenção de um método para produzir imagens fotográficas chamadas daguerreótipos, em folhas finas de metal.

Em 1905, o patologista americano David Marine, investigou a deficiência de iodo em certas doenças e recomendou sua ingestão.

Propriedades físicas e químicas

Aparência

Sublimação de cristais de iodo. Fonte: Ershova Elizaveta [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

Brilho metálico cinza escuro. Quando sublima seus vapores, eles são coloração violeta (imagem superior).

Peso atômico padrão

126.904 u

Número atômico (Z)

53

Ponto de fusão

113,7 ºC

Ponto de ebulição

184.3 ºC

Densidade

Temperatura ambiente: 4.933 g/cm³

Solubilidade

Na água, ele se dissolve para causar soluções marrons de uma concentração de 0,03% a 20 ºC.

Essa solubilidade aumenta consideravelmente se houver íons iodeto dissolvidos anteriormente, como um equilíbrio entre o i é estabelecido^- e eu₂ Para formar as espécies aniônicas i₃^-, que é resolvido melhor que o iodo.

Em solventes orgânicos como clorofórmio, tetracloreto de carbono e dissulfeto de carbono, o iodo se dissolve dando uma coloração roxa. Também se dissolve em compostos de nitrogênio, como piridina, quinolina e amônia, para formar uma solução marrom, novamente.

A diferença de coloração está no fato de que o iodo é dissolvido como moléculas solvatadas i₂, ou como complexos de transferência de carga; Os últimos aparecem quando eles lidam.

Pode atendê -lo: sulfeto de sódio (Na2s)

Cheiro

Acre, irritante e característico. Limiar de cheiro: 90 mg/m³ e limiar de cheiro irritante: 20 mg/m³.

Coeficiente de partição de octanol/água

Log p = 2,49

Decomposição

Quando ele é aquecido para decomposição, ele emite uma fumaça de iodeto de hidrogênio e vários compostos de iodeto.

Gosma

2,27 cp a 116 ºC

Ponto Triplo

386,65 K e 121 KPa

Ponto crítico

819 K e 11,7 MPA

Calor de fusão

15,52 kJ/mol

Calor de vaporização

41,57 KJ/mol

Capacidade calórica molar

54.44 J/(mol · k)

Pressão de vapor

O iodo tem uma pressão de vapor moderada e, quando o recipiente que contém é aberto, é lentamente sublimado a um vapor violeta, irritante para os olhos, nariz e garganta.

Números de oxidação

Os números de oxidação para iodo são: -1 (i^-), +1 (i⁺), +3 (eu³⁺), +4 (eu⁴⁺), +5 (eu⁵⁺), +6 (eu⁶⁺) e +7 (eu⁷⁺). Em todos os sais de iodeto, como o caso do Ki, o iodo encontra um número de oxidação de -1, porque temos ânion i^-.

O iodo adquire números de oxidação positiva quando combinados com mais elementos eletronegativos do que ele; Por exemplo, em seus óxidos (eu₂QUALQUER₅ e eu₄QUALQUER₉) ou compostos interhalogenados (i-f, i-cl e i-br).

Eletro-negatividade

2.66 na escala Pauling

Energia de ionização 

Primeiro: 1.008.4 KJ/mol/mol

Segundo: 1.845 kJ/mol

Terceiro: 3.180 kJ/mol

Condutividade térmica

0,449 W/(M · K)

Resistividade elétrica

1.39 · 10⁷ Ω · m a 0 ºC

Ordem magnética

Diamagnético

Reatividade

O iodo é combinado com a maioria dos metais para formar iodetos e também com elementos não -metálicos, como fósforo e outros halogênios. O íons iodeto é um forte agente redutor, que libera espontaneamente um elétron. A oxidação de iodeto produz um corante acastanhado de iodo.

O iodo, pelo contrário do iodeto, é um agente oxidante fraco; mais fraco que o bromo, cloro e fluoreto.

O iodo com número de oxidação +1 pode ser combinado com outros halogênios com o número de oxidação -1, para originar os halogenetos de iodo; Por exemplo: brometo de iodo. Também é combinado com hidrogênio para causar iodeto de hidrogênio, que após a dissolução em água é chamado de ácido iarídico.

O ácido yodhórico é um ácido muito forte capaz de formar iodetos por reação com metais ou seus óxidos, hidróxidos e carbonatos. O iodo tem um estado de oxidação +5 no ácido yodium (Hio₃), que é desidratado para produzir pentóxido de iodo (i₂QUALQUER₅).

Estrutura e configuração eletrônica

- Átomo de iodo e seus links

Molécula diatômica de iodo. Fonte: Benjah-BMM27 via Wikipedia.

O iodo em seu estado basal consiste em um átomo que possui sete elétrons de Valencia, apenas um de ser capaz de completar seu octeto e se tornar isoletrônico com gás de xenônio nobre. Esses sete elétrons estão organizados em seus orbitais 5s e 5p, de acordo com sua configuração eletrônica:

[KR] 4D¹⁰ 5s² 5 p⁵

Portanto, os átomos eu mostro uma forte tendência de vincular covalentemente para que cada um deles tenha oito elétrons em sua camada mais externa. Assim, dois átomos eu me aproximo e formando o link i-i, que define a molécula diatômica I₂ (imagem superior); Unidade molecular de iodo em seus três estados físicos em condições normais.

Na imagem, a molécula I é observada₂ representado por um modelo de preenchimento de espaço. Não é apenas uma molécula diatômica, mas também homonuclear e apolar; Então suas interações intermoleculares (i₂ - Yo₂) Eles são governados pelas forças de dispersão de Londres, que são diretamente proporcionais à sua massa molecular e tamanho do átomo.

Este link I-I, no entanto, é mais fraco em comparação com o dos outros halogênios (F-F, Cl-CL e BR-BR-BR). Isso se deve em teoria à pobre sobreposição de suas Spo³.

- Cristais

A massa molecular do eu₂ Ele permite que suas forças dispersivas sejam suficientemente direcionais e fortes para estabelecer um vidro ortorrômbico à pressão ambiente. Seu alto teor de elétrons faz da luz promover sinfinas de transição energética, que produz cristais de iodo.

No entanto, quando o iodo sublima seus vapores exibe uma coloração violeta. Isso já é indicativo de uma transição mais específica dentro dos orbitais moleculares do i₂ (Aqueles com maior energia ou antienlace).

Célula ortorrômbica unitária centrada na base para cristal de iodo. Fonte: Benjah-BMM27 [Domínio Público].

As moléculas que são mostradas acima₂, Representado por um modelo de esferas e bares, ordenado dentro da célula ortorrômbica.

Pode -se observar que existem duas camadas: a dos abaixo com cinco moléculas e a do meio com quatro. Observe que uma molécula de iodo está localizada na base da célula. O cristal é construído periodicamente essas camadas nas três dimensões.

Em turnê na direção paralela aos links I-I, verifica-se que os orbitais de iodo se sobrepõem para gerar uma banda de direção, que retorna a esse elemento um semicondutor; No entanto, sua capacidade de conduzir eletricidade desaparece se a direção perpendicular às camadas for seguida.

Link distâncias

O link I-I parece ter sido adiado; E, de fato, é, porque a duração de seu link aumenta a partir das 266 da tarde (estado gasoso), 272 pm (estado sólido).

Isso pode ser devido ao fato de que, no gás, as moléculas i₂ Eles são muito distanciados, sendo suas forças intermoleculares quase insignificantes; Enquanto no sólido, essas forças (i-i-i-i) se tornam tangíveis, atraindo os átomos de iodo de duas moléculas vizinhas em relação a si mesmas e de acordo com a distância intermolecular (ou interatômica, de outra forma vista).

Pode atendê -lo: relacionamento de química com outras ciências

Então, quando o vidro de iodo sublimal, os títulos I-I contratam na fase gasosa, pois as moléculas vizinhas não exercem mais a mesma força de atração (dispersiva) sobre o ambiente. E também, logicamente, a distância I₂ - Yo₂ aumenta.

- Fases

Foi mencionado acima que o link I-I é mais fraco em comparação com o dos outros halogênios. Na fase gasosa a uma temperatura de 575 ºC, 1% das moléculas I₂ Eles se desintegram em individuais e átomos. Há tanta energia térmica que apenas dois e re -joa são separados, e assim por diante.

Da mesma forma, essa quebra de link pode ocorrer se grandes pressões em cristais de iodo forem aplicadas. Ao comprimi -lo demais (sob pressão centenas de milhares de vezes maior que atmosférico), as moléculas i₂ Eles são reorganizados como uma fase I monoatômica, e é dito que o iodo exibe características de metal.

No entanto, existem outras fases cristalinas, como: Orthrome centrado no corpo.

Onde está e obtenha

O iodo tem uma proporção de peso, em relação à crosta terrestre, 0,46 ppm, ocupando o local 61 em abundância. Os minerais de Yoduro são escassos, e depósitos de iodo que são exploráveis ​​comercialmente são Yodatos.

Os minerais de iodo encontram em rochas ígneas com uma concentração de 0,02 mg/kg a 1,2 mg/kg e em rochas magmáticas com uma concentração de 0,02 mg a 1,9 mg/kg. Também pode ser encontrado no Kimmeridge Lutita, com uma concentração de 17 mg/kg de peso.

Além disso, os minerais de iodo são encontrados em rochas de fosfato com uma concentração variando entre 0,8 e 130 mg/kg. A água do mar tem uma concentração de iodo que varia de 0,1 a 18 µg/L. Algas, esponjas e ostras marinhas eram as principais fontes de iodo.

No entanto, no entanto, as principais fontes são caliche, depósitos de nitrato de sódio no deserto de Atacama (Chile) e nas Salmuelas, principalmente as do campo de gás japonês em Minami Kanto, a leste de Tóquio e a bacia de campo a gás de Anadarko em Oklahoma (EUA ).

O caliche

O iodo é extraído de iodinus caliche e é tratado com bissulfito de sódio para reduzi -lo ao iodeto. Então, a solução está reagindo com o Yodato recém -extraído para facilitar sua filtração. O caliche era a principal fonte de iodo no século XIX e início do século XX.

A salmoura

Após sua purificação, a salmoura é tratada com ácido sulfúrico, que produz iodeto.

Esta solução de iodeto está reagindo posteriormente com o cloro para produzir uma solução de iodo diluída, que evapora por meio de uma corrente de ar que é desviada a uma torre absorvente de dióxido de enxofre, produzindo a seguinte reação:

Yo₂  +  2 h₂Ou +SO₂    => 2 oi +h₂SW₄

Posteriormente, o gás iodeto de hidrogênio reage com cloro para liberar iodo em um estado gasoso:

2 oi +cl₂  => I₂  +  2 hcl

E, finalmente, filtros de iodo, purifica e embalagens para uso.

Artigo biológico

- Dieta recomendada

O iodo é um elemento essencial, pois intervém em inúmeras funções em seres vivos, que são especialmente conhecidos em humanos. A única maneira de entrar no iodo para o homem são os alimentos que ele ingere.

A dieta de iodo recomendada varia com a idade. Assim, um garoto de 6 meses requer uma ingestão de 110 µg/dia; Mas a partir dos 14 anos, a dieta recomendada é de 150 µg/dia. Além disso, note -se que a ingestão de iodo não deve exceder 1.100 µg/dia.

- Hormônios da tireóide

O hormônio estimulante da tireóide (TSH) é secretado pela hipófise e estimula o iodo com os folículos da tireóide. O iodo é transportado dentro dos folículos da tireóide, conhecidos como colóides, onde se liga ao aminoácido tirosina para formar monoyodotirosina e diiodotirosina.

No colóide folicular, uma monoyodirosina₃). Por outro lado, duas moléculas de diiodotirosina podem ser unidas, formando tetrário (T₄). O t₃ e T₄ Eles são os hormônios da tireóide tão chamados.

Hormônios T₃ e T₄ Eles são secretados para o plasma, onde estão se ligando às proteínas plasmáticas; Entre eles a proteína transportadora dos hormônios da tireóide (TBG). A maioria dos hormônios da tireóide é transportada no plasma como T₄.

No entanto, a forma ativa dos hormônios da tireóide é t₃, Então o t₄ Nos "órgãos brancos" dos hormônios da tireóide, experiências e se transforma em t₃ Para exercer sua ação hormonal.

Efeitos

Os efeitos da ação dos hormônios da tireóide são múltiplos, sendo capazes de apontar o seguinte: aumento do metabolismo e síntese de proteínas; promoção do crescimento corporal e desenvolvimento cerebral; Aumento da pressão arterial e freqüência cardíaca, etc.

- Deficiência

A deficiência de iodo e, portanto, dos hormônios da tireóide, conhecida como hipotireoidismo, tem inúmeras consequências que são influenciadas pela idade da pessoa.

Se a deficiência de iodo ocorrer durante o estado fetal de uma pessoa, a consequência mais relevante é o Creatinism. Essa condição é caracterizada por sinais como deterioração da função mental, atraso no desenvolvimento físico, estrudismo e maturação sexual tardia.

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Uma deficiência de iodo pode induzir um bócio, independentemente da idade em que a deficiência ocorre. Um bócio é um desenvolvimento excessivo da tireóide, causado pela estimulação excessiva da glândula pelo hormônio TSH, liberado da glândula pituitária como conseqüência da deficiência de iodo.

O tamanho excessivo da tireóide (bócio) pode comprimir a traquéia, limitando a passagem do ar através dele. Além disso, pode causar danos aos nervos laringeais que podem ter como resultado rum.

Riscos

Um envenenamento devido à ingestão excessiva de iodo pode causar queimaduras na boca, garganta e febre. Também dor abdominal, náusea, vômito, diarréia, pulso fraco e coma.

Um excesso de iodo produz alguns dos sintomas observados em uma deficiência: há uma inibição da síntese de hormônios da tireóide, de modo que a liberação de TSH aumenta, o que resulta em uma hipertrofia da tireóide; isto é, um bócio.

Existem estudos que indicam que a ingestão excessiva de iodo pode causar câncer papilar da tireóide. Além disso, a ingestão excessiva de iodo pode interagir com os medicamentos limitando sua ação.

A ingestão excessiva de iodo com medicamentos antitireoidianos, como o metimazol, usado para tratar o hipertireoidismo, pode ter um efeito aditivo e causar hipotireoidismo.

A angiotensina (ECA) converte inibidores de enzimas, como o Benazepril, é usada no tratamento de hipertensão. Tomar uma quantidade excessiva de iodeto de potássio aumenta o risco de hipercalemia e hipertensão.

Formulários

Médicos

O iodo atua como um desinfetante da pele ou feridas. Possui ação antimicrobiana quase instantânea, penetrando nos microorganismos e interagindo com aminoácidos de enxofre, nucleotídeos e ácidos graxos, o que causa morte celular.

Ele exerce sua ação antiviral fundamentalmente sobre os vírus cobertos, postulando que ataca a superfície dos vírus cobertos.

O iodeto de potássio em solução concentrado é usado no tratamento da tireotoxicose. Também é usado para controlar os efeitos de uma radiação de ¹³¹I Ao bloquear a união do isótopo radioativo para a tireóide.

O iodo é usado no tratamento da ceratite dendrítica. Para isso, a córnea para vapores de água saturada com iodo é exposta, o epitélio da córnea está perdendo temporariamente; Mas há uma recuperação completa em dois ou três dias.

O iodo também tem efeitos benéficos no tratamento da fibrose sinusal humana. Da mesma forma, foi apontado que o ¹³¹Eu poderia ser um tratamento opcional ao câncer de tireóide.

Reações e ação catalítica

O iodo é usado para detectar a presença de amido, dando uma coloração azul. A reação do iodo com amido também é usada para detectar a presença de bilhetes falsos impressos em papel contendo amido.

O tetrayodomercor de potássio (ii), também conhecido como reagente Nessler, é usado na detecção de amônia. Da mesma forma, uma solução de iodo alcalino é usada no teste de iodofórmio, para mostrar a presença de metilcetono.

Iodeto inorgânico. Em um estágio do processo, os tetrayoduros desses metais devem ser formados.

O iodo serve como estabilizador para Colfonia, petróleo e outros produtos de madeira.

O iodo é usado como catalisador em reações de síntese orgânica de metilação, isomerização e desidrogenação. Enquanto isso, o ácido iarclorico é usado como um catalisador para a produção de ácido acético nos processos de Monsanto e Cativa.

O iodo atua como um catalisador na condensação e alposração de aminas aromáticas, bem como nos processos de sulfatização e sulfanação, e para a produção de borrachas sintéticas.

Fotografia e óptica

Silver Yoduro é um componente essencial do filme fotográfico tradicional. O iodo é usado na fabricação de instrumentos eletrônicos, como prismas exclusivos de vidro, polarizando instrumentos ópticos e um vidro capaz de transmitir raios infravermelhos.

Outros usos

O iodo é usado na elaboração de pesticidas, anilina e corantes de phtaleína. Além disso, é usado na síntese de corantes e é um agente de extinção de fumaça. E, finalmente, o iodeto de prata serve como um núcleo de condensação de vapor de água nas nuvens, a fim de causar chuva.

Referências

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