Iodo: histórico, propriedades, estrutura, compras, riscos, usos

O iodo é um não reactivo – elemento de metal pertencente ao grupo 17 da tabela periódica (halogeos) e é representada pelo símbolo químico I. É, essencialmente, um elemento bastante popularmente conhecido a partir da água de iodo até hormona tirosina .

No estado sólido, o iodo é cinza escuro com um brilho metálico (imagem inferior), capaz de sublimar para produzir um vapor violeta que, quando condensado em uma superfície fria, deixa um resíduo escuro. Numerosos e atraentes foram os experimentos para demonstrar essas características.

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Cristais robustos de iodo. Fonte: BunGee [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Este elemento foi isolado pela primeira vez por Bernard Curtois no ano de 1811, ao obter compostos que serviram de matéria-prima para a produção de salitre. No entanto, Curtois não identificou o iodo como um elemento, mérito compartilhado por Joseph Gay-Lussac e Humphry Davy.Gay-Lussac identificou o elemento como “iodo”, 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 ligados por uma ligação covalente. A interação de Van der Waals entre as moléculas de iodo é a mais forte entre os halogênios.Isso explica por que o iodo é o halogênio com os mais altos pontos de fusão e ebulição. Além disso, é o menos reativo dos halogênios e o de menor eletronegatividade.

O iodo é um elemento essencial que precisa ser ingerido, pois é necessário para o crescimento do corpo; desenvolvimento cerebral e mental; o 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 diminuição do crescimento do corpo; bem como desenvolvimento mental e intelectual insuficiente, 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 determinadas áreas geográficas com características nutricionais próprias.

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 carbonato de sódio.

Este composto foi isolado de algas marinhas coletadas na costa da Normandia e Bretanha. Para isso, as algas foram queimadas e as cinzas foram lavadas com água, destruindo os resíduos resultantes com a adição de ácido sulfúrico.

Em uma ocasião, talvez devido a um erro fortuito, Curtois adicionou um excesso de ácido sulfúrico e um vapor roxo se formou que cristalizou nas superfícies frias, depositando-se como cristais escuros. Curtois suspeitava que ele estivesse na presença de um novo elemento e o chamou de “Substância X”.

Curtois descobriu que essa substância, quando misturada com amônia, formava um sólido marrom (triiodeto de nitrogênio) que explodia ao mínimo contato.

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

Nome em ascensão

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

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

Embora tenha surgido uma discussão entre Gay-Lussac e Davy sobre a identificação do iodo, ambos reconheceram que foi Curtois quem o isolou primeiro. Em 1839, Curtois finalmente recebeu o Prêmio Montyn da Royal Academy of Sciences em reconhecimento ao isolamento do iodo.

Usos históricos

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

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Sublimação de cristais de iodo. Fonte: Ershova Elizaveta [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Brilho metálico sólido cinza escuro. Quando sublima seus vapores são de cor violeta (imagem acima).

Peso atômico padrão

126.904 u

Número atômico (Z)

53

Ponto de fusão

113.7 ° C

Ponto de ebulição

184.3 ° C

Densidade

Temperatura ambiente: 4.933 g / cm 3

Solubilidade

Dissolve-se na água para causar soluções marrons com uma concentração de 0,03% a 20 ° C.

Essa solubilidade é consideravelmente aumentada se houver íons iodeto dissolvidos anteriormente, uma vez que é estabelecido um equilíbrio entre I e I 2 para formar a espécie aniônica I 3 , que é solvatada melhor que o iodo.

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

A diferença de cor reside no fato de o iodo ser dissolvido como moléculas solvatadas I 2 ou como complexos de transferência de carga; estes aparecem quando são solventes polares (a água entre eles), que se comportam como bases de Lewis doando elétrons ao iodo.

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Cheiro

Ácido, irritante e característico. Limiar de odor: 90 mg / m 3 e limiar de odor irritante: 20 mg / m 3 .

Coeficiente de partição octanol / água

Log P = 2,49

Decomposição

Quando aquecido até a decomposição, emite uma fumaça de iodeto de hidrogênio e vários compostos de iodeto.

Viscosidade

2,27 cP a 116 ° C

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 de calorias molares

54,44 J / (mol · K)

Pressão de vapor

O iodo tem uma pressão moderada de vapor e, quando o recipiente é aberto, sublima lentamente para um vapor violeta, irritando os olhos, nariz e garganta.

Números de oxidação

Os números de oxidação do iodo são: 1 (I ), +1 (I + ), +3 (I 3+ ), +4 (I 4+ ), +5 (I 5+ ), +6 ( I 6+ ) e +7 (I 7+ ). Em todos os sais de iodeto, como no caso do KI, o iodo é encontrado com um número de oxidação de -1, pois neles temos o ânion I .

O iodo adquire números positivos de oxidação quando combinado com mais elementos eletronegativos do que ele; por exemplo, em seus óxidos (I 2 O 5 e I 4 O 9 ) ou compostos inter-halogenados (IF, I-Cl e I-Br).

Eletronegatividade

2,66 na escala de Pauling

Energia de ionização

Primeiro: 1.008,4 kJ / mol

Segundo: 1.845 kJ / mol

Terceiro: 3.180 KJ / mol

Condutividade térmica

0,449 W / (mK)

Resistividade elétrica

1,39 x 10 7 Ω · m a 0 ° C

Ordem magnética

Diamagnetic

Reatividade

O iodo combina-se com a maioria dos metais para formar iodetos, e também com elementos não metálicos, como fósforo e outros halogênios. O íon iodeto é um forte agente redutor, que libera espontaneamente um elétron. A oxidação do iodeto produz uma tonalidade acastanhada de iodo.

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

O iodo com número de oxidação +1 pode ser combinado com outros halogênios com número de oxidação -1, para causar halogenetos de iodo; por exemplo: brometo de iodo, IBr. Também combina com hidrogênio para causar iodeto de hidrogênio, que após a dissolução na água é chamado de iodeto.

O ácido clorídrico é um ácido muito forte capaz de formar iodetos por reação com metais ou seus óxidos, hidróxidos e carbonatos. O iodo possui um estado de oxidação +5 no ácido iódico (HIO 3 ), que é desidratado para produzir pentóxido de iodo (I 2 O 5 ).

Estrutura e configuração eletrônicas

– Átomo de iodo e suas ligações

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Molécula de iodo diatômico. Fonte: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

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

[Kr] 4d 10 5s 2 5p 5

Portanto, os átomos mostram uma forte tendência a se ligar covalentemente, de modo que cada um individualmente tenha oito elétrons em sua camada mais externa. Assim, dois átomos I se aproximam e formam o elo II, que define a molécula diatômica I 2 (imagem superior); unidade molecular de iodo em seus três estados físicos em condições normais.

A imagem mostra a molécula I2 representada por um modelo de preenchimento espacial. Não é apenas uma molécula diatômica, mas também homonuclear e apolar; Portanto, suas interações intermoleculares (I 2 – I 2 ) são governadas pelas forças de dispersão de Londres, que são diretamente proporcionais à sua massa molecular e ao tamanho dos átomos.

Esse vínculo II, no entanto, é mais fraco comparado ao dos outros halogênios (FF, Cl-Cl e Br-Br). Este é, em teoria, o pobre sobreposição das suas orbitais híbridos sp 3 .

– Cristais

A massa molecular de I 2 permite que suas forças dispersivas sejam direcionais e fortes o suficiente para estabelecer um cristal ortorrômbico à pressão ambiente. Seu alto conteúdo de elétrons faz com que a luz promova transições de energia sem fim, o que faz com que os cristais de iodo manchem de preto.

No entanto, quando o iodo sublima seus vapores exibem uma coloração violeta. Isso já é indicativo de uma transição mais específica dentro dos orbitais moleculares de I 2 (os de maior energia ou de ligação).

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Célula ortorrômbica unitária centrada na base do cristal de iodo. Fonte: Benjah-bmm27 [Domínio público].

Acima estão as moléculas I 2 , representadas por um modelo de esferas e barras, dispostas dentro da célula unitária ortorrômbica.

Pode-se ver que existem duas camadas: a que contém cinco moléculas abaixo e a que possui quatro camadas. Observe também que uma molécula de iodo está localizada na base da célula. O vidro é construído distribuindo periodicamente essas camadas nas três dimensões.

Percorrendo a direção paralela às ligações II, verifica-se que os orbitais de iodo se sobrepõem para gerar uma banda de condução, que retorna a esse elemento um semicondutor; no entanto, sua capacidade de conduzir eletricidade desaparece se a direção perpendicular às camadas for seguida.

Distâncias do link

O link II parece ter se dilatado; e, de fato, é porque o comprimento do seu link aumentou de 266 pm (estado gasoso) para 272 pm (estado sólido).

Isso pode ser devido ao fato de que no gás as moléculas de I2 estão muito distantes, suas forças intermoleculares são quase desprezíveis; enquanto no sólido, essas forças (II – II) tornam-se tangíveis, atraindo os átomos de iodo de duas moléculas vizinhas uma para a outra e, assim, diminuindo a distância intermolecular (ou interatômica, vista de outra maneira).

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Então, quando o cristal de iodo se sublima, a ligação II se contrai na fase gasosa, já que as moléculas vizinhas não exercem mais a mesma força de atração (dispersiva) em seu entorno. E, logicamente, a distância I 2 – I 2 aumenta.

– Fases

Foi mencionado anteriormente que o link II é mais fraco comparado ao dos outros halogênios. fase gasosa, a uma temperatura de 575 ° C, 1% de moléculas I 2 abrandar em átomos individuais I. Há tanta energia térmica que apenas duas voltam a juntar-se, e assim por diante.

Da mesma forma, essa quebra de ligação pode ocorrer se enormes pressões forem aplicadas nos cristais de iodo. Quando comprimidas demais (sob uma pressão centenas de milhares de vezes maior que a atmosférica), as moléculas I 2 são rearranjadas como uma fase monatômica I, e diz-se que o iodo exibe características metálicas.

No entanto, existem outras fases cristalinas, como: ortorrômbico centralizado no corpo (fase II), tetragonal centralizado no corpo (fase III) e cúbico centralizado na face (fase IV).

Onde você está e chegar

O iodo possui uma relação de peso, em relação à crosta terrestre, de 0,46 ppm, ocupando o 61º lugar em abundância. Os minerais de iodeto são escassos e os depósitos de iodo comercialmente exploráveis ​​são iodados.

Os minerais de iodo são encontrados 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 xisto de Kimmeridge, com uma concentração de 17 mg / kg de peso.

Além disso, minerais iodados são encontrados em rochas fosfáticas com uma concentração variando de 0,8 a 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 anteriormente as principais fontes de iodo.

Atualmente, no entanto, as principais fontes são caliche, depósitos de nitrato de sódio no deserto de Atacama (Chile) e salmoura, principalmente as do campo de gás japonês em Minami Kanto, leste de Tóquio, e o campo de Anadarko. Bacia em Oklahoma (EUA).

Caliche

O iodo é extraído do caliche na forma de iodato e tratado com bissulfito de sódio para reduzi-lo ao iodeto. Em seguida, a solução é reagida com iodato extraído recentemente para facilitar a filtração. O caliche foi a principal fonte de iodo no século XIX e no início do século XX.

Salmoura

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

Esta solução de iodeto é subsequentemente reagida com cloro para produzir uma solução diluída de iodo, que é evaporada por uma corrente de ar que é desviada para uma torre absorvente de dióxido de enxofre, produzindo a seguinte reação:

I 2 + 2 H 2 O + SO 2 => 2 HI + H 2 SO 4

Posteriormente, o gás iodeto de hidrogênio reage com o cloro para liberar o iodo no estado gasoso:

2 HI + Cl 2 => I 2 + 2 HCl

E, finalmente, o iodo é filtrado, purificado e embalado para uso.

Papel biológico

– dieta recomendada

O iodo é um elemento essencial, pois intervém em inúmeras funções nos seres vivos, especialmente conhecidas nos seres humanos. A única via de entrada de iodo para o homem é a comida que ele come.

A dieta recomendada de iodo varia com a idade. Assim, uma criança de 6 meses de idade requer uma ingestão de 110 µg / dia; mas após 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.

– Hormonas da tiróide

O hormônio estimulador da tireóide (TSH) é secretado pela glândula pituitária e estimula a captação de iodo pelos folículos da tireóide. O iodo é absorvido pelos folículos da tireoide, conhecidos como colóides, onde se liga ao aminoácido tirosina para formar monoiodotirosina e diiodotirosina.

No colóide folicular, uma molécula de monoiodotirosina combina-se com uma molécula de diiodotirosina para formar uma molécula chamada triiodotironina ( T3 ). Por outro lado, duas moléculas de diiodotirosina podem ser unidas, formando a tetraiodotironina (T 4 ). T 3 e T 4 são chamados hormônios da tireóide.

Hormonas T 3 e T 4 s segregados para o plasma onde se ligam às proteínas do plasma; entre eles a proteína transportadora de hormônio tireoidiano (TBG). A maioria dos hormônios da tireóide é transportada no plasma como T 4 .

No entanto, a forma ativa dos hormônios da tireóide é o T 3 , de modo que o T 4 nos “órgãos brancos” dos hormônios da tireoide sofre desiodação e se transforma em T 3 para exercer sua ação hormonal.

Efeitos

Os efeitos da ação dos hormônios tireoidianos são múltiplos e podem ser observados os seguintes: aumento do metabolismo e síntese proteica; promoção do crescimento do corpo e desenvolvimento do cérebro; pressão sanguínea aumentada e frequência cardíaca, etc.

– deficiência

A deficiência de iodo e, portanto, os hormônios da tireóide, conhecidos como hipotireoidismo, têm 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 cretinismo. Esta condição é caracterizada por sinais como deterioração da função mental, atraso no desenvolvimento físico, estrabismo e maturação sexual tardia.

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 hipófise como resultado da deficiência de iodo.

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O tamanho excessivo da tireoide (bócio) pode comprimir a traquéia, limitando a passagem de ar através dela. Além disso, pode causar danos aos nervos laríngeos que podem resultar em rouquidão.

Riscos

O 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, o que aumenta a liberação de TSH, o que resulta em uma hipertrofia da tireóide; isto é, um bócio.

Existem estudos que indicam que a ingestão excessiva de iodo pode causar tireoidite e câncer de tireóide papilar. Além disso, a ingestão excessiva de iodo pode interagir com medicamentos que limitam sua ação.

A ingestão excessiva de iodo em conjunto com medicamentos antitireoidianos, como o metimazol, usado no tratamento do hipertireoidismo, pode ter um efeito aditivo e causar hipotireoidismo.

Inibidores da enzima conversora de angiotensina (ECA), como o benazepril, são usados ​​no tratamento da hipertensão. Tomar uma quantidade excessiva de iodeto de potássio aumenta o risco de hipercalemia e hipertensão.

Usos

Médicos

O iodo atua como desinfetante da pele ou ferida. Possui ação antimicrobiana quase instantânea, penetrando no interior dos microrganismos e interagindo com aminoácidos sulfurados, nucleotídeos e ácidos graxos, causando morte celular.

Ele exerce sua ação antiviral principalmente sobre os vírus cobertos, postulando que ataca as proteínas da superfície dos vírus cobertos.

O iodeto de potássio na forma de uma solução concentrada é usado no tratamento da tireotoxicose. Também é usado para controlar os efeitos de uma radiação 131 I, bloqueando a ligação do isótopo radioativo à tireóide.

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

O iodo também tem efeitos benéficos no tratamento da fibrose cística da mama humana. Também foi observado que 131 I poderia ser um tratamento opcional para o câncer de tireóide.

Reações e ação catalítica

O iodo é usado para detectar a presença de amido, dando uma cor azul. A reação do iodo com o amido também é usada para detectar a presença de notas falsas impressas em papel contendo amido.

O tetraiodomercurato de potássio (II), também conhecido como reagente de Nessler, é usado na detecção de amônia. Além disso, uma solução de iodo alcalino é usada no teste de iodofórmio, para mostrar a presença de metil cetonas.

Os iodetos inorgânicos são utilizados na purificação de metais, como titânio, zircônio, háfnio e tório. Em uma etapa do processo, os tetraiodetos desses metais devem ser formados.

O iodo serve como estabilizador de resina, óleo e outros produtos de madeira.

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

O iodo atua como catalisador na condensação e alquilação de aminas aromáticas, bem como nos processos de sulfatação e sulfatação, e na produção de borrachas sintéticas.

Fotografia e óptica

O iodeto de prata é um componente essencial do filme fotográfico tradicional. O iodo é usado na fabricação de instrumentos eletrônicos, como prismas de cristal único, instrumentos ópticos de polarização e um vidro capaz de transmitir raios infravermelhos.

Outros usos

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

Referências

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