yodo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Apariencia de una sustancia simple. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
cristal de yodo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades del átomo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre, símbolo, número | Yodo / Yodo (I), 53 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo , período , bloque |
17 (obsoleto 7), 5, elemento p |
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Masa atómica ( masa molar ) |
126.90447(3) [1] a. m.e. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [Kr] 4d 10 5s 2 5p 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio del átomo | 136 horas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades químicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
radio covalente | 133 horas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de iones | (+7e) 50 (-1e) 220h | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 2,66 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potencial de electrodo | +0,535 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | -1, 0, +1, +3, +5, +7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de ionización (primer electrón) |
1008,3 (10,45) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad (en n.a. ) | 4,93 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura de fusión | 113,5°C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura de ebullición | 184,35°C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. calor de fusión | 15,52 (I—I) kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. calor de evaporacion | 41,95 (I—I) kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Capacidad calorífica molar | 54,44 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 25,7 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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La red cristalina de una sustancia simple. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura de celosía | ortorrómbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Parámetros de celosía | a=7,18 b=4,71 c=9,81 [3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
relación c / a | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras características | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | (300 K) (0,45) W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
número CAS | 7553-56-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
isótopos de vida más larga | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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53 | yodo |
yo126.9045 | |
4d 10 5s 2 5p 5 |
El yodo [4] ( el nombre común es yodo [5] ; del griego ἰώδης - "violeta ( violeta )", también del latín I odum ) es un elemento químico del grupo 17 (según la clasificación obsoleta - el principal subgrupo de el séptimo grupo, VIIA), el quinto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 53.
Una sustancia simple de yodo (en condiciones normales ) son cristales (fórmula - I 2 ) de color negro grisáceo con un brillo metálico púrpura , que muestran propiedades no metálicas y emiten un olor característico. Forma fácilmente vapores violetas con un olor acre . El yodo elemental es altamente tóxico .
El nombre del elemento fue propuesto por Gay-Lussac y proviene de otro griego. ἰο-ειδής (literalmente, "como violeta"), en referencia al color del vapor observado por el químico francés Bernard Courtois mientras calentaba una salmuera madre de cenizas de algas con ácido sulfúrico concentrado. En medicina y biología, este elemento y sustancia simple suele denominarse yodo , por ejemplo, “solución de yodo”, de acuerdo con la versión antigua del nombre que existió en la nomenclatura química hasta mediados del siglo XX.
La nomenclatura química moderna utiliza el nombre yodo . La misma posición existe en algunos otros idiomas, por ejemplo en alemán: Jod común y Iod terminológicamente correcto . Simultáneamente con el cambio de nombre del elemento en la década de 1950 por parte de la Unión Internacional de Química General y Aplicada , el símbolo del elemento J fue reemplazado por I [6] .
El yodo fue descubierto en 1811 por Courtois . Cuando se hirvió ácido sulfúrico con salmuera de cenizas de algas, observó la evolución de un vapor violeta que, al enfriarse, se convertía en cristales oscuros con un brillo brillante.
La naturaleza elemental del yodo fue establecida en 1811-1813 por L. J. Gay-Lussac (y un poco más tarde, por H. Davy ). Gay-Lussac también recibió muchos derivados ( HI , HIO 3 , I 2 O 5 , ICl, etc.). La fuente natural más importante de yodo es el agua de perforación de pozos de petróleo y gas.
A principios del siglo XX, los principales proveedores mundiales de yodo eran los titulares de las salitreras chilenas "Iodine Association" e "International Syndicate", que limitaban la extracción de yodo, utilizando sólo 30 de las 160 fábricas (700 toneladas por año). año de un potencial de 4000) para mantener precios altos en el mercado mundial. En el Reino Unido, Japón y Noruega, el yodo se producía a partir de algas marinas. En 1914, las empresas británicas compraron y cerraron las fábricas de yodo noruegas. Rusia importó yodo chileno a través de intermediarios alemanes y estadounidenses hasta 1917, cuando una comisión especial zarista aprobó el establecimiento de una planta en Arkhangelsk para la extracción de yodo de las algas del Mar Blanco para las necesidades del frente. Hacia 1923, debido a la dificultad de recolectar materias primas, la planta dejó de ser rentable y se disolvió. Sus empleados abrieron una nueva planta de Zhizhginsky con el apoyo del departamento de yodo del Instituto de Investigación Industrial de Arkhangelsk e involucrando a Pomors en la recolección de materias primas. Comenzando con 50 kg de yodo en 1923, en 1929 los trabajadores de la fábrica recibieron la primera tonelada de yodo. Con la demanda anual de la URSS en 115 toneladas, el Comité Estatal de Planificación de la RSFSR asignó fondos adicionales para la construcción de otras 20 plantas en el Mar Blanco, y también consideró la posibilidad de extraer yodo de las fuentes de petróleo de la península de Apsheron [ 7] . En 1964, sobre la base del depósito Slavyansko-Troitskoye (el único depósito industrial de aguas de yodo-bromo en Rusia), se inauguró la planta de yodo Troitsk con una capacidad de reservas operativas de 200 toneladas de yodo por año. Con el colapso de la URSS y la aparición del yodo barato de Chile en el mercado interno a mediados de la década de 1990, la empresa dejó de ser rentable; YuzhPharm" [8] .
El yodo es un elemento raro. Su clark es de sólo 0,5 mg/kg . Sin embargo, está extremadamente disperso en la naturaleza y, lejos de ser el elemento más común, está presente en casi todas partes. El yodo se encuentra en forma de yoduros en el agua de mar ( 20-30 mg por tonelada de agua de mar). Está presente en los organismos vivos, sobre todo en las algas (hasta 3 g por tonelada de algas secas [9] - algas kelp ). También se conoce en la naturaleza en forma libre, como mineral , pero tales hallazgos son raros: en las fuentes termales del Vesubio y en la isla de Vulcano ( Italia ). Las reservas de yoduros naturales se estiman en 15 millones de toneladas , el 99% de las reservas se encuentran en Chile y Japón . Actualmente en estos países se realiza una extracción intensiva de yodo, por ejemplo, la chilena Atacama Minerals produce más de 720 toneladas de yodo al año. El más famoso de los minerales de yodo es la lautarita Ca(IO 3 ) 2 . Algunos otros minerales de yodo son yodobromito Ag (Br, Cl, I), embolita Ag (Cl, Br), miersita CuI 4AgI.
La materia prima para la producción industrial de yodo en Rusia es el agua de extracción de petróleo [10] , mientras que en países extranjeros que no cuentan con yacimientos de petróleo se utilizan algas, así como soluciones madre de nitrato (sódico) chileno, lejía de potasa y industrias de nitrato, lo que aumenta considerablemente el costo de producción de yodo a partir de dichas materias primas [11] .
La concentración típica de yodo en salmueras subterráneas (donde suele existir en forma de yoduro de sodio) es de 30...150 ppm . Las reservas estimadas de yodo en salmuera son de 5 millones de toneladas en Japón, 0,25 millones de toneladas en EE. UU., 0,1 millones de toneladas en Indonesia y 0,36 millones de toneladas en total en Turkmenistán, Azerbaiyán y Rusia. Las reservas de yodo en los yacimientos chilenos de caliche (depósitos secundarios calcáreos con impurezas de nitratos, cloruros, yodatos y otras sales solubles en el Desierto de Atacama , donde se presenta en forma de yodato de calcio Ca(IO 3 ) 2 ) son de 1,8 millones de toneladas Además, se apunta la posibilidad de extraer yodo de las algas (reservas de unas 4 mil toneladas en Japón). La estimación total de las reservas de yodo es de 7,5 millones de toneladas, sin contar el agua de mar (34,5 millones de toneladas), cuya extracción directa de yodo no es económicamente rentable debido a su baja concentración, inferior a 0,05 ppm [12] .
La configuración electrónica completa del átomo de yodo es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5
El yodo natural es un elemento monoisotópico , contiene solo un isótopo: yodo-127 (ver Isótopos de yodo ). La configuración de la capa electrónica exterior es 5 s 2 p 5 . En los compuestos presenta estados de oxidación −1, 0, +1, +3, +5 y +7 (valencias I, III, V y VII).
El radio del átomo de yodo neutro es 0,136 nm , los radios iónicos I - , I 5+ y I 7+ son, respectivamente, 0,206; 0,058-0,109 ; 0,056-0,067 nm . Las energías de ionización sucesiva de un átomo de yodo neutro son, respectivamente: 10,45; 19.10; 33 eV . Afinidad electrónica −3,08 eV . Según la escala de Pauling , la electronegatividad del yodo es de 2,66, el yodo es un no metal.
El yodo en condiciones normales es una sustancia sólida, cristales de color negro grisáceo o púrpura oscuro con un ligero brillo metálico y un olor específico.
Los vapores tienen un color púrpura característico , al igual que las soluciones en solventes orgánicos no polares, como el benceno , en contraste con una solución marrón en etanol polar . Ligeramente soluble en agua ( 0,28 g/l ), mejor soluble en soluciones acuosas de yoduros de metales alcalinos con formación de triyoduros (por ejemplo, triyoduro de potasio KI 3 ).
Cuando se calienta a presión atmosférica, el yodo se sublima (sublima), convirtiéndose en un vapor violeta; cuando se enfría a presión atmosférica, el vapor de yodo se cristaliza y pasa por alto el estado líquido. Esto se usa en la práctica para purificar el yodo de impurezas no volátiles.
El yodo líquido se puede obtener calentándolo a presión.
Hay 37 isótopos conocidos de yodo con números de masa de 108 a 144. De estos , solo 127 I es estable ; los isótopos individuales se utilizan con fines terapéuticos y de diagnóstico.
El nucleido radiactivo 131 I decae con la emisión de partículas β (las energías máximas más probables son 0,248, 0,334 y 0,606 MeV ), así como con la emisión de cuantos γ con energías de 0,08 a 0,723 MeV [14] .
El yodo pertenece al grupo de los halógenos .
La fórmula electrónica ( Configuración electrónica ) del yodo es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .
Forma una serie de ácidos: yodhídrico (HI) , yodhídrico ( HIO ) , yódico (HIO 2 ) , yodhídrico (HIO 3 ) , yódico (HIO 4 ) .
Químicamente, el yodo es bastante activo, aunque en menor medida que el cloro y el bromo .
Una solución de yodo en alcohol al 5% se usa para desinfectar la piel alrededor de una lesión (laceración, corte u otra herida), pero no para la administración oral en caso de deficiencia de yodo en el cuerpo. Los productos de adición de yodo al almidón (el llamado " Yodo azul " - Iodinol , Yoks , Betadine , etc.) son antisépticos más suaves .
Con una gran cantidad de inyecciones intramusculares, se hace una malla de yodo en su lugar para el paciente : se dibuja una malla con yodo en el área en la que se realizan las inyecciones (por ejemplo, en las nalgas ). Esto es necesario para disolver rápidamente los "bultos" formados en los sitios de inyecciones intramusculares.
En estudios tomográficos y de rayos X, los agentes de contraste que contienen yodo son ampliamente utilizados .
El yodo-131 , como algunos isótopos radiactivos del yodo ( 125I , 132I ), se utiliza en medicina para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades de la tiroides [2] . El isótopo se usa ampliamente en el tratamiento del bocio tóxico difuso (enfermedad de Graves), algunos tumores. De acuerdo con las normas de seguridad radiológica NRB-99/2009 adoptadas en Rusia, se permite el alta de la clínica de un paciente tratado con yodo-131 cuando la actividad total de este nucleido en el cuerpo del paciente disminuye a un nivel de 0,4 GBq [19] .
En medicina forense, el vapor de yodo se utiliza para detectar huellas dactilares en superficies de papel, como los billetes.
El yodo se utiliza en fuentes de luz :
El yodo se utiliza como componente del electrodo positivo (agente oxidante) en las baterías de iones de litio para automóviles.
Fusión láserAlgunos compuestos de organoyodo se utilizan para la producción de láseres de gas de alta potencia basados en átomos de yodo excitados (investigación en el campo de la fusión termonuclear láser).
El consumo mundial de yodo en 2016 fue de aprox. 33 mil toneladas. Cerca del 18% (6 mil toneladas) proviene del reciclaje. Más del 95% de la producción mundial de yodo se extrae en 6 países: Japón, EE. UU., Turkmenistán, Azerbaiyán, Indonesia (en todos ellos, de salmueras subterráneas) y Chile (de depósitos naturales de yodatos en Atacama ). La mayor parte del yodo estadounidense se produce a partir de salmueras bombeadas de pozos profundos en el norte de Oklahoma . En Japón, el yodo se extrae como subproducto de las salmueras que contienen yodo de los pozos de gas. En Azerbaiyán y Turkmenistán, las salmueras se extraen de pozos especialmente perforados que no están asociados con la producción de petróleo o gas. En Indonesia, los depósitos de salmueras que contienen yodo se explotan en Mojokerto (Java Oriental), la producción es principalmente para consumo doméstico [12] .
Alrededor del 3% de la producción mundial de yodo se utiliza para satisfacer las necesidades nutricionales humanas como elemento traza (aditivo de la sal de mesa y aditivos alimentarios individuales). Alrededor del 8% se gasta en complementos alimenticios para animales. El 22 % se destina a la producción de agentes radiopacos utilizados en diagnósticos médicos, el 13 % a otros productos farmacéuticos, el 7 % a desinfectantes (como la tintura de yodo), el 4 % a biocidas añadidos a las pinturas para suprimir el crecimiento de moho en la superficie pintada. El yodo al 12% se utiliza para la producción de películas polarizantes para pantallas de cristal líquido (en forma de poliyoduros I−
3y yo−
5). El 4% se consume en forma de yoduro de cobre (I) y otros yoduros como aditivos a las poliamidas ( kapron , nailon y otros) para estabilizarlas frente al calor, la luz y el oxígeno [12] .
El yodo pertenece a los oligoelementos [20] [21] [22] y está presente en todos los organismos vivos. Su contenido en las plantas depende de la presencia de sus compuestos en el suelo y el agua. Algunas algas ( algas , kelp , fucus y otras) acumulan hasta un 1% de yodo. Las plantas acuáticas de la familia de las lentejas de agua son ricas en yodo . El yodo está incluido en la proteína esquelética de las esponjas y en las proteínas esqueléticas de los gusanos poliquetos marinos .
En animales y humanos, el yodo es parte de las llamadas hormonas tiroideas producidas por la glándula tiroides : tiroxina y triyodotironina , que tienen un efecto multifacético en el crecimiento, desarrollo y metabolismo del cuerpo.
El cuerpo humano (peso corporal 70 kg ) contiene 12-200 mg de yodo; el contenido de yodo en el cuerpo humano (total) es de aproximadamente 0,0001%. La necesidad humana diaria de yodo está determinada por la edad, el estado fisiológico y el peso corporal. Para una persona de mediana edad de constitución normal (normosténica), la dosis diaria de yodo es de 0,15 mg [23] .
La ausencia o carencia de yodo en la dieta (que es típica de algunas zonas) conduce a enfermedades ( bocio endémico , cretinismo , hipotiroidismo ). En este sentido , a la sal de mesa se le añade yoduro de potasio , yoduro de sodio o yodato de potasio ( sal yodada ) , que sale a la venta en zonas con deficiencia geoquímica natural de yodo, con carácter preventivo .
La falta de yodo conduce a enfermedades de la glándula tiroides (por ejemplo, enfermedad de Graves , cretinismo ). Además, con una ligera falta de yodo, se notan fatiga, dolor de cabeza, estado de ánimo deprimido, pereza natural, nerviosismo e irritabilidad; la memoria y el intelecto se debilitan. Con el tiempo, aparece arritmia, aumenta la presión arterial y disminuye el nivel de hemoglobina en la sangre.
El cuerpo suele tolerar fácilmente el exceso de yodo en los alimentos, pero en algunos casos, en personas con hipersensibilidad, este exceso también puede provocar trastornos de la tiroides [24] .
El yodo en forma de sustancia libre es venenoso. Dosis semiletal ( DL50 ) - 3 g . Provoca daños en los riñones y el sistema cardiovascular. Cuando se inhala el vapor de yodo, aparece dolor de cabeza, tos, secreción nasal y puede haber edema pulmonar . Cuando entra en contacto con la mucosa de los ojos, aparecen lagrimeo, dolor ocular y enrojecimiento. Cuando se ingiere, aparecen debilidad general, dolor de cabeza, fiebre, vómitos, diarrea, capa marrón en la lengua, dolor en el corazón y aumento del ritmo cardíaco. Un día después, aparece sangre en la orina. A los 2 días aparece insuficiencia renal y miocarditis . Sin tratamiento, se produce la muerte [25] .
MPC de yodo en agua es 0,125 mg/dm³, en aire 1 mg/m³. El yodo pertenece a la clase II de toxicidad (altamente peligroso) según GOST 12.1.007-76 [26] .
El yodo-131 radiactivo (radioyodo), que es un emisor beta y gamma, es especialmente peligroso para el cuerpo humano, ya que los isótopos radiactivos no difieren bioquímicamente de los estables. Por lo tanto, casi todo el yodo radiactivo, como el yodo común, se concentra en la glándula tiroides, lo que conduce a su exposición y disfunción. Las principales fuentes de contaminación atmosférica con yodo radiactivo son las centrales nucleares y la producción farmacológica [27] . Al mismo tiempo, esta propiedad del yodo radiactivo permite usarlo para combatir tumores tiroideos y diagnosticar enfermedades tiroideas (ver arriba).
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