Yodo

El yodo es un elemento químico con el símbolo I y número atómico 53. El más pesado de los halógenos estables , existe como un sólido no metálico brillante, de color negro violáceo en condiciones estándar que se derrite para formar un líquido violeta intenso a 114 grados Celsius . y hierve a un gas violeta a 184 grados Celsius. El elemento fue descubierto por el químico francés Bernard Courtois en 1811, y dos años más tarde fue nombrado por Joseph Louis Gay-Lussac , en honor al griego ἰώδης "color violeta".

Yodo,  ₅₃ I

Yodo
Pronunciación	/ Aɪ ə d aɪ n , - d ɪ n , - d i n / ​ ( OJO -ə-dyn, -⁠din, -⁠deen )
Apariencia	Sólido gris metálico brillante, líquido negro / violeta, gas violeta
Peso atómico estándar A r, estándar (I).mw-parser-output .nobold{font-weight:normal}	126.904 47 (3) [1]
Yodo en la tabla periódica
Hidrógeno Helio Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Hierro Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Br ↑ I ↓ En telurio ← yodo → xenón
Número atómico ( Z )	53
Grupo	grupo 17 (halógenos)
Período	período 5
Cuadra	bloque p
Configuración electronica	[ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 5
Electrones por capa	2, 8, 18, 18, 7
Propiedades físicas
Fase en  STP	sólido
Punto de fusion	(I 2 ) 386,85  K (113,7 ° C, 236,66 ° F)
Punto de ebullición	(I 2 ) 457,4 K (184,3 ° C, 363,7 ° F)
Densidad (cerca de  rt )	4.933 g / cm 3
Triple punto	386,65 K, 12,1 kPa
Punto crítico	819 K, 11,7 MPa
Calor de fusión	(I 2 ) 15,52  kJ / mol
Calor de vaporización	(I 2 ) 41,57 kJ / mol
Capacidad calorífica molar	(I 2 ) 54,44 J / (mol · K)
Presión de vapor (rómbica) P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en  T  (K) 260 282 309 342 381 457
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	−1 , +1 , +3 , +4, +5 , +6, +7 (unóxidofuertemente ácido )
Electronegatividad	Escala de Pauling: 2,66
Energías de ionización	1 °: 1008,4 kJ / mol 2do: 1845,9 kJ / mol 3ro: 3180 kJ / mol
Radio atómico	empírico: 140  pm
Radio covalente	139 ± 3 pm
Radio de Van der Waals	198 pm
Líneas espectrales de yodo
Otras propiedades
Ocurrencia natural	primordial
Estructura cristalina	​ortorrómbico
Conductividad térmica	0,449 W / (m⋅K)
Resistividad electrica	1,3 × 10 7  Ω⋅m (a 0 ° C)
Orden magnético	diamagnético [2]
Susceptibilidad magnética molar	−88,7 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K) [3]
Módulo de volumen	7,7 GPa
Número CAS	7553-56-2
Historia
Descubrimiento y primer aislamiento	Bernard Courtois (1811)
Isótopos principales del yodo
Isótopo Abundancia Vida media ( t 1/2 ) Modo de decaimiento Producto 123 yo syn 13 h ε , γ 123 Te 124 Yo syn 4.176 días ε 124 Te 125 yo syn 59,40 días ε 125 Te 127 yo 100% estable 129 Yo rastro 1,57 × 10 7  y β - 129 Xe 131 Yo syn 8.02070 d β - , γ 131 Xe 135 yo syn 6,57 horas β - 135 Xe
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El yodo se presenta en muchos estados de oxidación, incluidos el yoduro (I ^- ), el yodato ( IO^-
₃) y los diversos aniones periodato . Es el menos abundante de los halógenos estables , siendo el sexagésimo primer elemento más abundante. Es el nutriente mineral esencial más pesado . El yodo es esencial en la síntesis de hormonas tiroideas . ^[4] La deficiencia de yodo afecta a unos dos mil millones de personas y es la principal causa prevenible de discapacidad intelectual .

Los productores dominantes de yodo en la actualidad son Chile y Japón . El yodo y sus compuestos se utilizan principalmente en nutrición . Debido a su alto número atómico y la facilidad de unión a compuestos orgánicos , también ha sido favorecido como material de radiocontraste no tóxico . Debido a la especificidad de su captación por el cuerpo humano, los isótopos radiactivos del yodo también se pueden usar para tratar el cáncer de tiroides . El yodo también se utiliza como catalizador en la producción industrial de ácido acético y algunos polímeros .

En 1811, el yodo fue descubierto por el químico francés Bernard Courtois , ^{[5] [6]} que nació en un fabricante de salitre (un componente esencial de la pólvora ). En el momento de las guerras napoleónicas , el salitre tenía una gran demanda en Francia . El salitre producido a partir de lechos de salitre francés requería carbonato de sodio , que podía aislarse de las algas recolectadas en las costas de Normandía y Bretaña . Para aislar el carbonato de sodio, se quemaron algas y se lavó la ceniza con agua. Los residuos restantes se destruyeron mediante la adición de ácido sulfúrico . Courtois una vez añadió un exceso de ácido sulfúrico y se elevó una nube de vapor púrpura. Observó que el vapor cristalizaba en superficies frías, formando cristales oscuros. ^[7] Courtois sospechaba que este material era un elemento nuevo, pero carecía de fondos para seguir adelante. ^[8]

Courtois dio muestras a sus amigos, Charles Bernard Desormes (1777–1838) y Nicolas Clément (1779–1841), para que continuaran la investigación. También le dio parte de la sustancia al químico Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) y al físico André-Marie Ampère (1775-1836). El 29 de noviembre de 1813, Desormes y Clément hicieron público el descubrimiento de Courtois. Describieron la sustancia en una reunión del Instituto Imperial de Francia . ^[9] El 6 de diciembre, Gay-Lussac anunció que la nueva sustancia era un elemento o un compuesto de oxígeno . ^{[10] [11] [12]} Fue Gay-Lussac quien sugirió el nombre "iode" , de la palabra griega ἰοειδής ^[13] ( ioeidēs ) para violeta (debido al color del vapor de yodo). ^{[5] [10]} Ampère le había dado parte de su muestra al químico inglés Humphry Davy (1778-1829), quien experimentó con la sustancia y notó su similitud con el cloro . ^[14] Davy envió una carta fechada el 10 de diciembre a la Royal Society de Londres declarando que había identificado un nuevo elemento. ^[15] Surgieron discusiones entre Davy y Gay-Lussac sobre quién identificó primero el yodo, pero ambos científicos reconocieron a Courtois como el primero en aislar el elemento. ^[8]

En 1873, el investigador médico francés Casimir Joseph Davaine (1812-1882) descubrió la acción antiséptica del yodo. ^[16] Antonio Grossich (1849-1926), un cirujano nacido en Istria, fue uno de los primeros en utilizar la esterilización del campo operatorio. En 1908, introdujo la tintura de yodo como una forma de esterilizar rápidamente la piel humana en el campo quirúrgico. ^[17]

En las primeras tablas periódicas , al yodo a menudo se le daba el símbolo J , para Jod , su nombre en alemán . ^[18]

Vapor de yodo violeta en un matraz.

El yodo es el cuarto halógeno y pertenece al grupo 17 de la tabla periódica, por debajo del flúor , el cloro y el bromo ; es el miembro estable más pesado de su grupo. (Los halógenos quinto y sexto, el astato radiactivo y el tennessine , no están bien estudiados debido a su costo e inaccesibilidad en grandes cantidades, pero parecen mostrar varias propiedades inusuales para el grupo debido a efectos relativistas ). El yodo tiene una configuración electrónica de [Kr] 4d ¹⁰ 5s ² 5p ⁵ , siendo los siete electrones de la quinta y más externa capa sus electrones de valencia . Al igual que los otros halógenos, tiene un electrón menos de un octeto completo y, por lo tanto, es un agente oxidante fuerte, que reacciona con muchos elementos para completar su capa externa, aunque de acuerdo con las tendencias periódicas , es el agente oxidante más débil entre los estables. halógenos: tiene la electronegatividad más baja entre ellos, solo 2.66 en la escala de Pauling (compare el flúor, el cloro y el bromo en 3.98, 3.16 y 2.96 respectivamente; el astato continúa la tendencia con una electronegatividad de 2.2). Por tanto, el yodo elemental forma moléculas diatómicas con la fórmula química I ₂ , donde dos átomos de yodo comparten un par de electrones para que cada uno logre un octeto estable por sí mismos; a altas temperaturas, estas moléculas diatómicas disocian reversiblemente un par de átomos de yodo. De manera similar, el anión yoduro, I ^- , es el agente reductor más fuerte entre los halógenos estables, siendo el que se oxida más fácilmente de nuevo a I ₂ diatómico . ^[19] (Astatine va más allá, siendo de hecho inestable como At ^- y se oxida fácilmente a At ⁰ o At ⁺ , aunque la existencia de At ₂ no está establecida) ^[20].

Los halógenos se oscurecen a medida que desciende el grupo: el flúor es un gas amarillo muy pálido, el cloro es amarillo verdoso y el bromo es un líquido volátil marrón rojizo. El yodo se ajusta a la tendencia predominante, siendo un sólido cristalino negro brillante que se funde a 114 ° C y hierve a 183 ° C para formar un gas violeta. Esta tendencia se produce porque las longitudes de onda de la luz visible absorbida por los halógenos aumentan en el grupo (aunque el astato puede no ajustarse a él, dependiendo de lo metálico que resulte). ^[19] En concreto, el color violeta de resultados de gases de yodo de la transición de electrones entre el más alto ocupado antienlazante π _g orbital molecular y la antienlazante vacante más bajo σ _u orbital molecular. ^[21]

El yodo elemental es ligeramente soluble en agua, disolviéndose un gramo en 3450 ml a 20 ° C y 1280 ml a 50 ° C; Puede añadirse yoduro de potasio para aumentar la solubilidad mediante la formación de iones triyoduro , entre otros poliyoduros. ^[21] Los disolventes no polares como el hexano y el tetracloruro de carbono proporcionan una mayor solubilidad. ^[22] Las soluciones polares, como las soluciones acuosas, son de color marrón, lo que refleja el papel de estos solventes como bases de Lewis ; por otro lado, las soluciones apolares son violetas, el color del vapor de yodo. ^[21] Los complejos de transferencia de carga se forman cuando el yodo se disuelve en disolventes polares, por lo que cambia el color. El yodo es violeta cuando se disuelve en tetracloruro de carbono e hidrocarburos saturados, pero de color marrón oscuro en alcoholes y aminas , disolventes que forman aductos de transferencia de carga. ^[23]

I ₂ • Complejos de transferencia de carga PPh ₃ en CH ₂ Cl ₂ . De izquierda a derecha: (1) I ₂ disuelto en diclorometano, sin complejo CT. (2) Unos pocos segundos después _{de que} se añadió un exceso de PPh _3, se está formando el complejo CT. (3) Un minuto después _{de que} se añadió un exceso de PPh _{3, se} formó el complejo CT [Ph ₃ PI] ⁺ I ^- . (4) Inmediatamente después _de añadir un exceso de I ₂ , que contiene [Ph ₃ PI] ⁺ [I ₃ ] ^- . ^[24]

Los puntos de fusión y ebullición del yodo son los más altos entre los halógenos, de acuerdo con la tendencia creciente hacia abajo del grupo, ya que el yodo tiene la nube de electrones más grande entre ellos y es la que se polariza con mayor facilidad, lo que hace que sus moléculas tengan las interacciones de van der Waals más fuertes . entre los halógenos. De manera similar, el yodo es el menos volátil de los halógenos. ^[19] Debido a que tiene el radio atómico más grande entre los halógenos, el yodo tiene la primera energía de ionización más baja, la afinidad electrónica más baja, la electronegatividad más baja y la reactividad más baja de los halógenos. ^[19]

Estructura del yodo sólido

El enlace interhalógeno en el diyodo es el más débil de todos los halógenos. Como tal, el 1% de una muestra de yodo gaseoso a presión atmosférica se disocia en átomos de yodo a 575 ° C. Se requieren temperaturas superiores a 750 ° C para que el flúor, el cloro y el bromo se disocien en un grado similar. La mayoría de los enlaces al yodo son más débiles que los enlaces análogos a los halógenos más ligeros. ^[19] El yodo gaseoso se compone de I ₂ moléculas con una longitud de enlace I – I de 266,6 pm. El enlace I – I es uno de los enlaces sencillos más largos que se conocen. Es incluso más largo (271,5 pm) en yodo cristalino ortorrómbico sólido , que tiene la misma estructura cristalina que el cloro y el bromo. (El récord lo tiene el xenón vecino del yodo : la longitud del enlace Xe-Xe es 308,71 pm.) ^[25] Como tal, dentro de la molécula de yodo, ocurren interacciones electrónicas significativas con los dos vecinos más cercanos de cada átomo, y estas interacciones dan lugar, en el yodo a granel, a un aspecto brillante y propiedades semiconductoras . ^[19] El yodo es un semiconductor bidimensional con una banda prohibida de 1,3 eV (125 kJ / mol): es un semiconductor en el plano de sus capas cristalinas y un aislante en la dirección perpendicular. ^[19]

Isótopos

De los treinta y siete isótopos conocidos del yodo , solo uno se encuentra en la naturaleza, el yodo-127. Los demás son radiactivos y tienen vidas medias demasiado cortas para ser primordiales . Como tal, el yodo es tanto monoisotópico como mononuclídico y su peso atómico se conoce con gran precisión, ya que es una constante de la naturaleza. ^[19]

El isótopo radiactivo más longevo del yodo es el yodo-129 , que tiene una vida media de 15,7 millones de años y se desintegra a través de la desintegración beta a xenón -129 estable . ^[26] Se formó algo de yodo-129 junto con yodo-127 antes de la formación del Sistema Solar, pero ahora se ha desintegrado por completo, lo que lo convierte en un radionúclido extinto que, sin embargo, sigue siendo útil para fechar la historia del Sistema Solar temprano. o aguas subterráneas muy antiguas, debido a su movilidad en el medio ambiente. Su anterior presencia se puede determinar por un exceso de su hija xenon-129. ^{[27] [28] [29] [30] [31]} Hoy en día todavía existen rastros de yodo-129, ya que también es un nucleido cosmogénico , formado a partir de la espalación de rayos cósmicos del xenón atmosférico: estos rastros componen ^10-14 a 10 ⁻¹⁰ de todo el yodo terrestre. También se produce a partir de pruebas nucleares al aire libre y no es peligroso debido a su vida media increíblemente larga, la más larga de todos los productos de fisión. En el pico de las pruebas termonucleares en las décadas de 1960 y 1970, el yodo-129 todavía constituía solo alrededor de ^10-7 de todo el yodo terrestre. ^{[32] Los} estados excitados de yodo-127 y yodo-129 se utilizan a menudo en la espectroscopia de Mössbauer . ^[19]

Los otros radioisótopos de yodo tienen vidas medias mucho más cortas, no más de días. ^[26] Algunos de ellos tienen aplicaciones médicas que involucran la glándula tiroides , donde el yodo que ingresa al cuerpo se almacena y se concentra. El yodo-123 tiene una vida media de trece horas y se desintegra por captura de electrones a telurio-123 , emitiendo radiación gamma ; se utiliza en imágenes de medicina nuclear , incluida la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) y la tomografía computarizada de rayos X ( TC de rayos X). ^[33] El yodo-125 tiene una vida media de cincuenta y nueve días, decayendo por captura de electrones a telurio-125 y emitiendo radiación gamma de baja energía; el segundo radioisótopo de yodo de vida más larga, tiene usos en ensayos biológicos , imágenes de medicina nuclear y en radioterapia como braquiterapia para tratar una serie de afecciones, que incluyen cáncer de próstata , melanomas uveales y tumores cerebrales . ^[34] Finalmente, el yodo-131 , con una vida media de ocho días, decae a un estado excitado de xenón-131 estable que luego se convierte al estado fundamental emitiendo radiación gamma. Es un producto de fisión común y, por lo tanto, está presente en altos niveles en la lluvia radiactiva . Luego, puede absorberse a través de alimentos contaminados y también se acumulará en la tiroides. A medida que se descompone, puede dañar la tiroides. El riesgo principal de la exposición a niveles altos de yodo-131 es la posibilidad de aparición de cáncer de tiroides radiogénico en una etapa posterior de la vida. Otros riesgos incluyen la posibilidad de crecimientos no cancerosos y tiroiditis . ^[35]

El medio habitual de protección contra los efectos negativos del yodo-131 es saturar la glándula tiroides con yodo-127 estable en forma de tabletas de yoduro de potasio , que se toman diariamente para una profilaxis óptima. ^[36] Sin embargo, el yodo-131 también se puede usar con fines medicinales en la radioterapia por esta misma razón, cuando se desea la destrucción del tejido después de la absorción de yodo por el tejido. ^[37] El yodo-131 también se utiliza como marcador radiactivo . ^{[38] [39] [40] [41]}

El yodo es bastante reactivo, pero es mucho menos reactivo que los otros halógenos. Por ejemplo, mientras que el cloro gaseoso halogenará monóxido de carbono , óxido nítrico y dióxido de azufre (a fosgeno , cloruro de nitrosilo y cloruro de sulfurilo, respectivamente), el yodo no lo hará. Además, la yodación de metales tiende a producir estados de oxidación más bajos que la cloración o la bromación; por ejemplo, el renio metálico reacciona con el cloro para formar hexacloruro de renio , pero con el bromo forma solo pentabromuro de renio y el yodo solo puede lograr tetrayoduro de renio . ^[19] De la misma manera, sin embargo, dado que el yodo tiene la energía de ionización más baja entre los halógenos y es el que se oxida más fácilmente, tiene una química catiónica más significativa y sus estados de oxidación más altos son bastante más estables que los del bromo y cloro, por ejemplo en heptafluoruro de yodo . ^[21]

I _{2 se} disocia en luz con una absorbancia a una longitud de onda de 578 nm.

Complejos de transferencia de carga

La molécula de yodo, I ₂ , se disuelve en CCl ₄ e hidrocarburos alifáticos para dar soluciones violetas brillantes. En estos disolventes, el máximo de la banda de absorción se produce en la región de 520 - 540 nm y se asigna a una transición de π ^* a σ ^* . Cuando I ₂ reacciona con las bases de Lewis en estos disolventes, se observa un desplazamiento azul en el pico de I ₂ y surge el nuevo pico (230 - 330 nm) debido a la formación de aductos, que se denominan complejos de transferencia de carga. ^[42]

Yoduro de hidrógeno

El compuesto más simple de yodo es el yoduro de hidrógeno , HI. Es un gas incoloro que reacciona con el oxígeno para dar agua y yodo. Aunque es útil en reacciones de yodación en el laboratorio, no tiene usos industriales a gran escala, a diferencia de otros haluros de hidrógeno. Comercialmente, generalmente se elabora haciendo reaccionar yodo con sulfuro de hidrógeno o hidracina : ^[43]

2 I ₂ + N ₂ H ₄ H ₂ O⟶4 HI + N ₂

A temperatura ambiente, es un gas incoloro, como todos los haluros de hidrógeno excepto el fluoruro de hidrógeno , ya que el hidrógeno no puede formar enlaces de hidrógeno fuertes con el átomo de yodo grande y solo levemente electronegativo. Se derrite a -51,0 ° C y hierve a -35,1 ° C. Es un compuesto endotérmico que puede disociarse exotérmicamente a temperatura ambiente, aunque el proceso es muy lento a menos que esté presente un catalizador : la reacción entre hidrógeno y yodo a temperatura ambiente para dar yoduro de hidrógeno no se completa. La energía de disociación del enlace H-I es igualmente la más pequeña de los haluros de hidrógeno, a 295 kJ / mol. ^[44]

El yoduro de hidrógeno acuoso se conoce como ácido yodhídrico , que es un ácido fuerte. El yoduro de hidrógeno es excepcionalmente soluble en agua: un litro de agua disolverá 425 litros de yoduro de hidrógeno, y la solución saturada tiene solo cuatro moléculas de agua por molécula de yoduro de hidrógeno. ^[45] El ácido yodhídrico "concentrado" comercial contiene habitualmente entre un 48% y un 57% de HI en masa; la solución forma un azeótropo con punto de ebullición de 126,7 ° C a 56,7 g HI por 100 g de solución. Por tanto, el ácido yodhídrico no se puede concentrar más allá de este punto mediante la evaporación del agua. ^[44]

A diferencia del fluoruro de hidrógeno , el yoduro de hidrógeno líquido anhidro es difícil de trabajar como solvente, porque su punto de ebullición es bajo, tiene un rango líquido pequeño, su constante dieléctrica es baja y no se disocia apreciablemente en H ₂ I ⁺ y HI.^-
₂iones - estos últimos, en cualquier caso, son mucho menos estables que los iones bifluoruro ( HF^-
₂) debido al enlace de hidrógeno muy débil entre el hidrógeno y el yodo, aunque sus sales con cationes muy grandes y débilmente polarizados como Cs ⁺ y NR⁺
₄(R = Me , Et , Bu ⁿ ) todavía se puede aislar. El yoduro de hidrógeno anhidro es un mal solvente, capaz de disolver solo compuestos de pequeño peso molecular como el cloruro de nitrosilo y el fenol , o sales con energías reticulares muy bajas como los haluros de tetraalquilamonio. ^[44]

Otros yoduros binarios

Casi todos los elementos de la tabla periódica forman yoduros binarios. Las excepciones son decididamente minoritarias y se derivan en cada caso de una de tres causas: extrema inercia y renuencia a participar en reacciones químicas (los gases nobles ); inestabilidad nuclear extrema que dificulta la investigación química antes de la desintegración y la transmutación (muchos de los elementos más pesados ​​más allá del bismuto ); y tener una electronegatividad superior a la del yodo ( oxígeno , nitrógeno y los tres primeros halógenos), de modo que los compuestos binarios resultantes no son formalmente yoduros sino más bien óxidos, nitruros o haluros de yodo. (No obstante, el triyoduro de nitrógeno se denomina yoduro, ya que es análogo a los otros trihaluros de nitrógeno). ^[46]

Dado el gran tamaño del anión yoduro y el débil poder oxidante del yodo, los estados de oxidación elevados son difíciles de conseguir en los yoduros binarios, siendo el máximo conocido en los pentayoduros de niobio , tantalio y protactinio . Los yoduros se pueden preparar mediante la reacción de un elemento o su óxido, hidróxido o carbonato con ácido yodhídrico, y luego se deshidratan mediante temperaturas ligeramente altas combinadas con gas yoduro de hidrógeno anhidro o de baja presión. Estos métodos funcionan mejor cuando el producto de yoduro es estable a la hidrólisis; de lo contrario, las posibilidades incluyen yodación oxidativa a alta temperatura del elemento con yodo o yoduro de hidrógeno, yodación a alta temperatura de un óxido metálico u otro haluro con yodo, un haluro metálico volátil, tetrayoduro de carbono o un yoduro orgánico. Por ejemplo, el óxido de molibdeno (IV) reacciona con yoduro de aluminio (III) a 230 ° C para dar yoduro de molibdeno (II) . A continuación se ofrece un ejemplo que implica el intercambio de halógeno, que implica la reacción del cloruro de tantalio (V) con un exceso de yoduro de aluminio (III) a 400 ° C para dar yoduro de tantalio (V) : ^[46]

${\ displaystyle {\ ce {3TaCl5 + {\ underset {(exceso)} {5AlI3}} -> 3TaI5 + 5AlCl3}}}$

Los yoduros inferiores pueden producirse mediante descomposición térmica o desproporción, o reduciendo el yoduro superior con hidrógeno o un metal, por ejemplo: ^[46]

${\ displaystyle {\ ce {TaI5 {} + Ta -> [{\ text {gradiente térmico}}] [{\ ce {630 ^ {\ circ} C \ -> \ 575 ^ {\ circ} C}}] Ta6I14}}}$

La mayoría de los yoduros de los metales de pretransición (grupos 1, 2 y 3, junto con los lantánidos y actínidos en los estados de oxidación +2 y +3) son principalmente iónicos, mientras que los no metales tienden a formar yoduros moleculares covalentes, al igual que lo hacen metales en estados de oxidación altos desde +3 y más. Los yoduros iónicos MI _n tienden a tener los puntos de fusión y ebullición más bajos entre los haluros MX _n del mismo elemento, porque las fuerzas electrostáticas de atracción entre los cationes y los aniones son más débiles para el anión yoduro grande. Por el contrario, los yoduros covalentes tienden a tener los puntos de fusión y ebullición más altos entre los haluros del mismo elemento, ya que el yodo es el más polarizable de los halógenos y, al tener la mayor cantidad de electrones entre ellos, puede contribuir más a las fuerzas de van der Waals. . Naturalmente, abundan las excepciones en los yoduros intermedios donde una tendencia da paso a la otra. De manera similar, las solubilidades en agua de yoduros predominantemente iónicos (por ejemplo, potasio y calcio ) son las mayores entre los haluros iónicos de ese elemento, mientras que las de yoduros covalentes (por ejemplo, plata ) son las más bajas de ese elemento. En particular, el yoduro de plata es muy insoluble en agua y su formación se utiliza a menudo como prueba cualitativa de yodo. ^[46]

Haluros de yodo

Los halógenos forman muchos compuestos interhalógenos diamagnéticos binarios con estequiometrías XY, XY ₃ , XY ₅ y XY ₇ (donde X es más pesado que Y), y el yodo no es una excepción. El yodo forma los tres posibles interhalógenos diatómicos, un trifluoruro y tricloruro, así como un pentafluoruro y, excepcionalmente entre los halógenos, un heptafluoruro. También se caracterizan numerosos derivados catiónicos y aniónicos, como los compuestos de color rojo vino o naranja brillante de ICl⁺
₂y los compuestos de color marrón oscuro o negro violáceo de I ₂ Cl ⁺ . Aparte de estos, también se conocen algunos pseudohaluros , como el yoduro de cianógeno (ICN), el tiocianato de yodo (ISCN) y la azida de yodo (IN ₃ ). ^[47]

Monocloruro de yodo

El monofluoruro de yodo (IF) es inestable a temperatura ambiente y se desproporciona muy rápida e irreversiblemente en yodo y pentafluoruro de yodo , por lo que no puede obtenerse puro. Se puede sintetizar a partir de la reacción de yodo con flúor gaseoso en triclorofluorometano a -45 ° C, con trifluoruro de yodo en triclorofluorometano a -78 ° C, o con fluoruro de plata (I) a 0 ° C. ^[47] El monocloruro de yodo (ICl) y el monobromuro de yodo (IBr), por otro lado, son moderadamente estables. El primero, un compuesto volátil de color marrón rojizo, fue descubierto de forma independiente por Joseph Louis Gay-Lussac y Humphry Davy en 1813-184, poco después de los descubrimientos del cloro y el yodo, e imita tan bien al bromo halógeno intermedio que Justus von Liebig fue engañado al confundir el bromo (que había encontrado) con el monocloruro de yodo. El monocloruro de yodo y el monobromuro de yodo pueden prepararse simplemente haciendo reaccionar yodo con cloro o bromo a temperatura ambiente y purificarse por cristalización fraccionada . Ambos son bastante reactivos y atacan incluso al platino y al oro , aunque no al boro , al carbono , al cadmio , al plomo , al circonio , al niobio , al molibdeno y al tungsteno . Su reacción con compuestos orgánicos depende de las condiciones. El vapor de cloruro de yodo tiende a clorar el fenol y el ácido salicílico , ya que cuando el cloruro de yodo sufre una disociación homolítica se produce cloro y yodo y el primero es más reactivo. Sin embargo, el cloruro de yodo en la solución de tetraclorometano hace que la yodación sea la reacción principal, ya que ahora se produce la fisión heterolítica del enlace I-Cl y el I ⁺ ataca al fenol como un electrófilo. Sin embargo, el monobromuro de yodo tiende a bromar el fenol incluso en solución de tetraclorometano porque tiende a disociarse en sus elementos en solución y el bromo es más reactivo que el yodo. ^[47] Cuando el monocloruro de yodo líquido y el monobromuro de yodo se disocian en I
₂X⁺
y IX^-
₂aniones (X = Cl, Br); por tanto, son conductores importantes de electricidad y pueden utilizarse como disolventes ionizantes. ^[47]

El trifluoruro de yodo (IF ₃ ) es un sólido amarillo inestable que se descompone por encima de -28 ° C. Por tanto, es poco conocido. Es difícil de producir porque el gas flúor tendería a oxidar el yodo hasta llegar al pentafluoruro; es necesaria la reacción a baja temperatura con difluoruro de xenón . El tricloruro de yodo , que existe en estado sólido como el dímero plano I ₂ Cl ₆ , es un sólido amarillo brillante, sintetizado al hacer reaccionar yodo con cloro líquido a -80 ° C; Es necesario tener precaución durante la purificación porque se disocia fácilmente en monocloruro de yodo y cloro y, por lo tanto, puede actuar como un agente clorante fuerte. El tricloruro de yodo líquido conduce la electricidad, lo que posiblemente indica una disociación a ICl⁺
₂y ICl^-
₄iones. ^[48]

El pentafluoruro de yodo (IF ₅ ), un líquido volátil e incoloro, es el fluoruro de yodo más estable termodinámicamente y puede obtenerse haciendo reaccionar el yodo con flúor gaseoso a temperatura ambiente. Es un agente fluorante, pero es lo suficientemente suave como para almacenarlo en aparatos de vidrio. Nuevamente, hay una ligera conductividad eléctrica en el estado líquido debido a la disociación a IF⁺
₄y SI^-
₆. El heptafluoruro de yodo bipiramidal pentagonal (IF ₇ ) es un agente fluorante extremadamente poderoso, solo detrás de trifluoruro de cloro , pentafluoruro de cloro y pentafluoruro de bromo entre los interhalógenos: reacciona con casi todos los elementos incluso a bajas temperaturas, fluorina el vidrio Pyrex para formar yodo ( VII) oxifluoruro (IOF ₅ ) y prende fuego al monóxido de carbono. ^[49]

Óxidos y oxoácidos de yodo

Estructura del pentóxido de yodo

Los óxidos de yodo son los más estables de todos los óxidos de halógeno, debido a los fuertes enlaces I – O que resultan de la gran diferencia de electronegatividad entre el yodo y el oxígeno, y se conocen desde hace mucho tiempo. ^[23] El pentóxido de yodo estable, blanco e higroscópico (I ₂ O ₅ ) se conoce desde su formación en 1813 por Gay-Lussac y Davy. Se obtiene más fácilmente mediante la deshidratación del ácido yódico (HIO ₃ ), del cual es el anhídrido. Oxidará rápidamente el monóxido de carbono por completo a dióxido de carbono a temperatura ambiente y, por lo tanto, es un reactivo útil para determinar la concentración de monóxido de carbono. También oxida óxido de nitrógeno, etileno y sulfuro de hidrógeno . Reacciona con trióxido de azufre y difluoruro de peroxidisulfurilo (S ₂ O ₆ F ₂ ) para formar sales del catión yodilo, [IO ₂ ] ⁺ , y se reduce mediante ácidos sulfúricos concentrados a sales de yodosilo que implican [IO] ⁺ . Puede estar fluorado con flúor, trifluoruro de bromo, tetrafluoruro de azufre o fluoruro de clorilo , dando como resultado pentafluoruro de yodo, que también reacciona con el pentóxido de yodo, dando oxifluoruro de yodo (V), IOF ₃ . Se conocen algunos otros óxidos menos estables, en particular I ₄ O ₉ e I ₂ O ₄ ; sus estructuras no han sido determinadas, pero las conjeturas razonables son I ^III (I ^V O ₃ ) ₃ y [IO] ⁺ [IO ₃ ] ^- respectivamente. ^[50]

Más importantes son los cuatro oxoácidos: ácido hipoyodoso (HIO), ácido yodo (HIO ₂ ), ácido yódico (HIO ₃ ) y ácido periódico (HIO ₄ o H ₅ IO ₆ ). Cuando el yodo se disuelve en una solución acuosa, ocurren las siguientes reacciones: ^[51]

Yo 2 + H 2 O	⇌ HIO + H + + I -	K ac = 2.0 × 10 −13 mol 2 l −2
Yo 2 + 2 OH -	⇌ IO - + H 2 O + I -	K alk = 30 mol −1 l

El ácido hipoyodoso es inestable a la desproporción. Los iones hipoyodito se formaron desproporcionados inmediatamente para dar yoduro y yodato: ^[51]

3 IO - ⇌ 2 I - + IO- 3

K = 10 20

El ácido iodoso y el yodito son aún menos estables y existen sólo como un intermedio fugaz en la oxidación del yoduro a yodato, si es que lo hacen. ^[51] Los yodatos son, con mucho, los más importantes de estos compuestos, que pueden obtenerse oxidando yoduros de metales alcalinos con oxígeno a 600 ° C y alta presión, o oxidando yodo con cloratos . A diferencia de los cloratos, que se desproporcionan muy lentamente para formar cloruro y perclorato, los yodatos son estables a la desproporción tanto en soluciones ácidas como alcalinas. A partir de estos, se pueden obtener sales de la mayoría de los metales. El ácido yódico se produce más fácilmente por oxidación de una suspensión acuosa de yodo mediante electrólisis o ácido nítrico humeante . El yodato tiene el poder oxidante más débil de los halatos, pero reacciona más rápido. ^[52]

Se conocen muchos periodatos, incluido no solo el IO tetraédrico esperado^-
₄, sino también IO piramidal cuadrada³⁻
₅, ortoperiodato octaédrico IO⁵⁻
₆, [IO ₃ (OH) ₃ ] ²⁻ , [I ₂ O ₈ (OH ₂ )] ⁴⁻ , y yo
₂O⁴⁻
₉. Por lo general, se obtienen oxidando yodato de sodio alcalino electroquímicamente (con óxido de plomo (IV) como ánodo) o con cloro gaseoso: ^[53]

IO^-
₃+ 6 OH ^- → IO⁵⁻
₆+ 3 H ₂ O + 2 e ^-

IO^-
₃+ 6 OH ^- + Cl ₂ → IO⁵⁻
₆+ 2 Cl ^- + 3 H ₂ O

Son agentes oxidantes termodimicamente y cinéticamente potentes, oxidando rápidamente Mn ²⁺ a MnO^-
₄y escisión de glicoles , α- dicetonas , α- cetoles , α- aminoalcoholes y α- diaminas . ^{[53] El} ortoperiodato estabiliza especialmente los estados de oxidación altos entre los metales debido a su carga negativa muy alta de -5. El ácido ortoperiódico , H ₅ IO ₆ , es estable y se deshidrata a 100 ° C en vacío para formar ácido metaperiódico, HIO ₄ . Intentar ir más allá no da como resultado el heptóxido de yodo inexistente (I ₂ O ₇ ), sino más bien pentóxido de yodo y oxígeno. El ácido periódico puede protonarse con ácido sulfúrico para dar el I (OH)⁺
₆catión, isoelectrónico a Te (OH) ₆ y Sb (OH)^-
₆y dando sales con bisulfato y sulfato. ^[23]

Compuestos de poliodo

Cuando el yodo se disuelve en ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico humeante, una solución paramagnética azul brillante que incluye I⁺
₂se forman cationes. Se puede obtener una sal sólida del catión de yodo oxidando el yodo con pentafluoruro de antimonio : ^[23]

2 I ₂ + 5 SbF ₅ SO ₂⟶20 ° C2 I ₂ Sb ₂ F ₁₁ + SbF ₃

La sal I ₂ Sb ₂ F ₁₁ es azul oscuro, y también se conoce el análogo de tantalio azul I ₂ Ta ₂ F ₁₁ . Mientras que la longitud del enlace I-I en I ₂ es 267 pm, en I⁺
₂es sólo 256 pm ya que el electrón faltante en este último se ha eliminado de un orbital antienlazante, lo que hace que el enlace sea más fuerte y, por tanto, más corto. En solución de ácido fluorosulfúrico , azul profundo I⁺
₂se dimeriza reversiblemente por debajo de -60 ° C, formando I diamagnético rectangular rojo²⁺
₄. Otros cationes de poliyodo no están tan bien caracterizados, incluido el marrón oscuro doblado o el negro I⁺
₃y centrosimétrico C _{2 h} verde o negro I⁺
₅, conocido en el AsF^-
₆y AlCl^-
₄sales entre otros. ^{[23] [54]}

El único anión poliyoduro importante en solución acuosa es el triyoduro lineal , I^-
₃. Su formación explica por qué la solubilidad del yodo en agua puede aumentar mediante la adición de una solución de yoduro de potasio: ^[23]

Yo ₂ + yo ^- ⇌ yo^-
₃( K _eq = ~ 700 a 20 ° C)

Se pueden encontrar muchos otros poliyoduros cuando cristalizan soluciones que contienen yodo y yodo, como I^-
₅, I^-
₉, I²⁻
₄y yo²⁻
₈, cuyas sales con cationes grandes y débilmente polarizantes, como Cs ^+, pueden aislarse. ^{[23] [55]}

Compuestos organoyodados

Estructura del oxidante ácido 2-iodoxibenzoico

Los compuestos organoyodados han sido fundamentales en el desarrollo de la síntesis orgánica, como en la eliminación de aminas de Hofmann , ^[56] la síntesis de éter de Williamson , ^[57] la reacción de acoplamiento de Wurtz , ^[58] y en los reactivos de Grignard . ^[59]

El enlace carbono- yodo es un grupo funcional común que forma parte de la química orgánica central ; formalmente, estos compuestos pueden considerarse derivados orgánicos del anión yoduro. Los compuestos organoyodados más simples, los yoduros de alquilo , pueden sintetizarse mediante la reacción de alcoholes con triyoduro de fósforo ; estos pueden usarse luego en reacciones de sustitución nucleofílica o para preparar reactivos de Grignard . El enlace C – I es el más débil de todos los enlaces carbono-halógeno debido a la minúscula diferencia de electronegatividad entre el carbono (2,55) y el yodo (2,66). Como tal, el yoduro es el mejor grupo saliente entre los halógenos, hasta tal punto que muchos compuestos organoyodados se vuelven amarillos cuando se almacenan con el tiempo debido a la descomposición en yodo elemental; como tales, se usan comúnmente en síntesis orgánica , debido a la fácil formación y ruptura del enlace C – I. ^[60] También son significativamente más densos que los otros compuestos organohalogenados gracias al alto peso atómico del yodo. ^[61] Algunos agentes oxidantes orgánicos como los yodanos contienen yodo en un estado de oxidación más alto que -1, como el ácido 2-yodoxibenzoico , un reactivo común para la oxidación de alcoholes a aldehídos , ^[62] y dicloruro de yodobenceno (PhICl ₂ ) , utilizado para la cloración selectiva de alquenos y alquinos . ^[63] Uno de los usos más conocidos de los compuestos organoyodados es la denominada prueba de yodoformo , en la que el yodoformo (CHI ₃ ) se produce mediante la yodación exhaustiva de una metilcetona (u otro compuesto capaz de oxidarse a metilcetona ), como sigue: ^[64]

Algunos inconvenientes de usar compuestos de organoyodo en comparación con compuestos de organoclorado u organobromino es el mayor costo y la toxicidad de los derivados de yodo, ya que el yodo es caro y los compuestos de organoyodo son agentes alquilantes más fuertes. ^[65] Por ejemplo, la yodoacetamida y el ácido yodoacético desnaturalizan las proteínas alquilando irreversiblemente residuos de cisteína y evitando la formación de enlaces disulfuro . ^[66]

El intercambio de halógenos para producir yodoalcanos mediante la reacción de Finkelstein se complica ligeramente por el hecho de que el yoduro es un grupo saliente mejor que el cloruro o el bromuro. No obstante, la diferencia es lo suficientemente pequeña como para que la reacción pueda completarse aprovechando la solubilidad diferencial de las sales de haluro o utilizando un gran exceso de la sal de haluro. ^[64] En la reacción clásica de Finkelstein, un cloruro de alquilo o un bromuro de alquilo se convierte en un yoduro de alquilo mediante el tratamiento con una solución de yoduro de sodio en acetona . El yoduro de sodio es soluble en acetona y el cloruro de sodio y el bromuro de sodio no lo son. ^[67] La reacción es impulsada hacia productos por acción de masas debido a la precipitación de la sal insoluble. ^{[68] [69]}

El yodo es el menos abundante de los halógenos estables, y comprende solo 0,46  partes por millón de rocas de la corteza terrestre (compárese con: flúor 544 ppm, cloro 126 ppm, bromo 2,5 ppm). ^[70] Entre los 84 elementos que se encuentran en cantidades significativas (elementos 1-42, 44-60, 62-83 y 90-92), ocupa el puesto 61 en abundancia. Los minerales de yoduro son raros, y la mayoría de los depósitos que están lo suficientemente concentrados para una extracción económica son minerales de yodato . Los ejemplos incluyen lautarite , Ca (IO ₃ ) ₂ , y dietzeite , 7CA (IO ₃ ) ₂ · 8CaCrO ₄ . ^[70] Estos son los minerales que se encuentran como trazas de impurezas en el caliche , que se encuentran en Chile , cuyo principal producto es el nitrato de sodio . En total, pueden contener al menos un 0,02% y como máximo un 1% de yodo en masa. ^[71] El yodato de sodio se extrae del caliche y se reduce a yoduro con bisulfito de sodio . A continuación, esta solución se hace reaccionar con yodato recién extraído, lo que da como resultado una conmutación a yodo, que se puede filtrar. ^[19]

El caliche fue la principal fuente de yodo en el siglo XIX y sigue siendo importante en la actualidad, reemplazando a las algas marinas (que ya no son una fuente económicamente viable), ^[72] pero a finales del siglo XX las salmueras surgieron como una fuente comparable. El campo de gas japonés Minami Kanto al este de Tokio y el campo de gas estadounidense Anadarko Basin en el noroeste de Oklahoma son las dos fuentes más grandes de este tipo. La salmuera está a más de 60 ° C desde la profundidad de la fuente. La salmuera se purifica y acidifica primero con ácido sulfúrico , luego el yoduro presente se oxida a yodo con cloro . Se produce una solución de yodo, pero se diluye y debe concentrarse. Se sopla aire en la solución para evaporar el yodo, que pasa a una torre de absorción, donde el dióxido de azufre reduce el yodo. El yoduro de hidrógeno (HI) se hace reaccionar con cloro para precipitar el yodo. Después de filtrar y purificar el yodo se envasa. ^{[71] [73]}

2 HI + Cl ₂ → I ₂ ↑ + 2 HCl

I ₂ + 2 H ₂ O + SO ₂ → 2 HI + H ₂ SO ₄

2 HI + Cl ₂ → I ₂ ↓ + 2 HCl

Estas fuentes aseguran que Chile y Japón son los mayores productores de yodo en la actualidad. ^[70] Alternativamente, la salmuera puede tratarse con nitrato de plata para precipitar el yodo como yoduro de plata , que luego se descompone por reacción con hierro para formar plata metálica y una solución de yoduro de hierro (II) . A continuación, el yodo puede liberarse mediante desplazamiento con cloro . ^[74]

Aproximadamente la mitad de todo el yodo producido entra en varios compuestos de yodo orgánico, otro 15% permanece como elemento puro, otro 15% se usa para formar yoduro de potasio y otro 15% para otros compuestos de yodo inorgánico. ^[19] Entre los principales usos de los compuestos de yodo se encuentran los catalizadores , complementos alimenticios para animales, estabilizadores, tintes, colorantes y pigmentos, productos farmacéuticos, saneamiento (a partir de tintura de yodo ) y fotografía; los usos menores incluyen la inhibición del smog, la siembra de nubes y varios usos en química analítica. ^[19]

Análisis químico

Prueba de una semilla de almidón con una solución de yodo

Los aniones yoduro y yodato se utilizan a menudo para análisis volumétricos cuantitativos, por ejemplo, en yodometría . El yodo y el almidón forman un complejo azul, y esta reacción se usa a menudo para analizar el almidón o el yodo y como indicador en la yodometría . La prueba de yodo para el almidón todavía se utiliza para detectar billetes falsos impresos en papel que contiene almidón. ^[75]

El índice de yodo es la masa de yodo en gramos que consumen 100 gramos de una sustancia química, normalmente grasas o aceites. Los índices de yodo se utilizan a menudo para determinar la cantidad de insaturación en los ácidos grasos . Esta insaturación se presenta en forma de dobles enlaces , que reaccionan con los compuestos de yodo. En biología, ácido linoleico (C18: 2 n-6), omega-6 y alfa-linolénico (C18: 3 n-3) omega-3, ácido araquidónico (AA) - omega-6 (C20: 4n-6), y ácido docosahexaenoico (DHA) - omega-3 (C22: 6n-3) sintetizado con yodo yodolípidos desarrollados entre las membranas celulares durante la evolución de la vida, importante en el mecanismo de apoptosis , carcinogénesis y enfermedades degenerativas . ^{[76] [77]}

El tetraiodomercurato de potasio (II) , K ₂ HgI ₄ , también se conoce como reactivo de Nessler. A menudo se utiliza como una prueba puntual sensible para el amoníaco . De manera similar, Cu ₂ HgI ₄ se usa como reactivo de precipitación para analizar alcaloides . La solución acuosa de yodo alcalino se usa en la prueba de yodoformo para metilcetonas. ^[64]

Espectroscopia

Los espectros de la molécula de yodo, I ₂ , constan (no exclusivamente) de decenas de miles de líneas espectrales nítidas en el rango de longitud de onda de 500 a 700 nm. Por lo tanto, es una referencia de longitud de onda de uso común (estándar secundario). Al medir con una técnica espectroscópica sin Doppler mientras se enfoca en una de estas líneas, se revela la estructura hiperfina de la molécula de yodo. Ahora se resuelve una línea de modo que se puedan medir 15 componentes (de números cuánticos de rotación pares, J _pares ) o 21 componentes (de números cuánticos de rotación impares, J _impar ). ^[78]

El yoduro de cesio y el yoduro de sodio dopado con talio se utilizan en centelleadores de cristales para la detección de rayos gamma. La eficiencia es alta y la espectroscopia de dispersión de energía es posible, pero la resolución es bastante pobre.

Medicamento

Yodo elemental

El yodo elemental se usa como desinfectante ya sea como elemento o como anión triyoduro soluble en agua I ₃ ^, generado in situ al agregar yoduro a yodo elemental poco soluble en agua (la reacción química inversa hace que algo de yodo elemental libre esté disponible para la antisepsia) . El yodo elemental también se puede usar para tratar la deficiencia de yodo . ^[79]

Como alternativa, el yodo se puede producir a partir de yodóforos , que contienen yodo complejado con un agente solubilizante (el ión yoduro se puede considerar libremente como el yodóforo en soluciones acuosas de triyoduro). Ejemplos de tales preparaciones incluyen: ^[80]

• Tintura de yodo : yodo en etanol, o yodo y yoduro de sodio en una mezcla de etanol y agua.
• Yodo de Lugol : yodo y yoduro solo en agua, formando principalmente triyoduro. A diferencia de la tintura de yodo, el yodo de Lugol tiene una cantidad mínima del componente de yodo libre (I ₂ ).
• Povidona yodada (un yodóforo ).

La acción antimicrobiana del yodo es rápida y trabaja a bajas concentraciones, por lo que se utiliza en quirófanos. ^[81] Se desconoce su modo de acción específico. Penetra en los microorganismos y ataca a determinados aminoácidos (como la cisteína y la metionina ), los nucleótidos y los ácidos grasos , lo que finalmente provoca la muerte celular . También tiene una acción antiviral , pero los virus no lipídicos y los parvovirus son menos sensibles que los virus envueltos en lípidos. El yodo probablemente ataca las proteínas de la superficie de los virus envueltos y también puede desestabilizar los ácidos grasos de la membrana al reaccionar con enlaces de carbono insaturados . ^[82]

Otras formulaciones

En medicina, se usa una solución saturada de yoduro de potasio para tratar la tirotoxicosis aguda . También se usa para bloquear la captación de yodo-131 en la glándula tiroides (consulte la sección de isótopos más arriba), cuando este isótopo se usa como parte de radiofármacos (como el iobenguano ) que no están dirigidos a la tiroides ni a los tejidos de tipo tiroideo. ^{[83] [84]}

El yodo-131 (generalmente como yoduro) es un componente de la lluvia radiactiva y es particularmente peligroso debido a la propensión de la glándula tiroides a concentrar el yodo ingerido y retenerlo durante períodos más largos que la vida media radiológica de este isótopo de ocho días. Por esta razón, a las personas en riesgo de exposición al yodo radiactivo ambiental (yodo-131) en la lluvia se les puede indicar que tomen tabletas de yoduro de potasio no radiactivo. La dosis típica para adultos es una tableta de 130 mg cada 24 horas, que proporciona 100 mg (100,000 microgramos ) de yodo iónico. (La dosis diaria típica de yodo para una salud normal es del orden de 100 microgramos; consulte "Ingesta dietética" a continuación). La ingestión de esta gran dosis de yodo no radiactivo minimiza la absorción de yodo radiactivo por la glándula tiroides. ^[85]

Ácido diatrizoico , un agente de contraste radioactivo que contiene yodo

Como elemento con alta densidad electrónica y número atómico, el yodo absorbe rayos X más débiles que 33,3 keV debido al efecto fotoeléctrico de los electrones más internos. ^[86] Los compuestos de yodo orgánico se utilizan con inyección intravenosa como agentes de radiocontraste de rayos X. Esta aplicación a menudo se combina con técnicas avanzadas de rayos X, como la angiografía y la tomografía computarizada . En la actualidad, todos los agentes de radiocontraste solubles en agua dependen del yodo.

Otros

La producción de dihidroyoduro de etilendiamina , que se proporciona como suplemento nutricional para el ganado, consume una gran parte del yodo disponible. Otro uso significativo es un catalizador para la producción de ácido acético mediante los procesos Monsanto y Cativa . En estas tecnologías, que respaldan la demanda mundial de ácido acético, el ácido yodhídrico convierte la materia prima de metanol en yoduro de metilo, que se somete a carbonilación . La hidrólisis del yoduro de acetilo resultante regenera ácido yodhídrico y da ácido acético. ^[87]

Los yoduros inorgánicos encuentran usos especializados. El titanio, el circonio, el hafnio y el torio se purifican mediante el proceso de van Arkel , que implica la formación reversible de los tetrayoduros de estos elementos. El yoduro de plata es un ingrediente importante de las películas fotográficas tradicionales. Anualmente se utilizan miles de kilogramos de yoduro de plata para la siembra de nubes para inducir la lluvia. ^[87]

El compuesto de yodo orgánico eritrosina es un importante colorante alimentario. Los yoduros de perfluoroalquilo son precursores de tensioactivos importantes, como el ácido perfluorooctanosulfónico . ^[87]

La reacción del reloj de yodo (en la que el yodo también sirve como prueba del almidón, formando un complejo azul oscuro), ^[19] es un experimento de demostración educativo popular y un ejemplo de una reacción aparentemente oscilante (es solo la concentración de un producto intermedio lo que oscila).

Aunque el yodo tiene papeles generalizados en muchas especies, los agentes que lo contienen pueden ejercer un diferencial efecto sobre diferentes especies en un sistema agrícola. El crecimiento de todas las cepas de Fusarium verticillioides es inhibido significativamente por un fungistático que contiene yodo (AJ1629-34EC) en concentraciones que no dañan el cultivo. Este podría ser un tratamiento agrícola antifúngico menos tóxico debido a su química relativamente natural. ^[88]

El sistema tiroideo de las hormonas tiroideas T ₃ y T ₄

Comparación del contenido de yodo en la orina en Francia (en microgramos / día), para algunas regiones y departamentos (niveles medios de yodo en la orina, medidos en microgramos por litro a finales del siglo XX (1980 a 2000)) ^[89]

El yodo es un elemento esencial para la vida y, con un número atómico Z = 53, es el elemento más pesado que los organismos vivos necesitan comúnmente. ( El lantano y los otros lantánidos , así como el tungsteno con Z = 74, son utilizados por algunos microorganismos). ^{[90] [91]} Es necesario para la síntesis de las hormonas tiroideas reguladoras del crecimiento tiroxina y triyodotironina (T ₄ y T ₃ respectivamente, llamado así por su número de átomos de yodo). Una deficiencia de yodo conduce a una disminución de la producción de T ₃ y T ₄ y un agrandamiento concomitante del tejido tiroideo en un intento de obtener más yodo, causando la enfermedad conocida como bocio simple . La principal forma de hormona tiroidea en la sangre es la tiroxina (T ₄ ), que tiene una vida media más larga que la T ₃ . En los seres humanos, la proporción de T ₄ a T ₃ liberada en la sangre está entre 14: 1 y 20: 1. T ₄ se convierte en el T activa ₃ (tres a cuatro veces más potente que T ₄ ) dentro de las células por deiodinasas (5 'iodinase). Estos se procesan adicionalmente mediante descarboxilación y desyodación para producir yodotironamina (T ₁ a) y tiroamina (T ₀ a '). Las tres isoformas de las desyodasas son enzimas que contienen selenio ; por lo tanto, el selenio dietético es esencial para la producción de T ₃ . ^[92]

El yodo representa el 65% del peso molecular de T ₄ y el 59% de T ₃ . Entre quince y 20 mg de yodo se concentran en el tejido tiroideo y las hormonas, pero el 70% de todo el yodo en el cuerpo se encuentra en otros tejidos, incluidas las glándulas mamarias, los ojos, la mucosa gástrica, el timo fetal, el líquido cefalorraquídeo y el plexo coroideo, arterial. paredes, el cuello uterino y las glándulas salivales. En las células de esos tejidos, el yoduro ingresa directamente a través del simportador de yoduro de sodio (NIS). La acción del yodo en el tejido mamario está relacionada con el desarrollo fetal y neonatal, pero en los demás tejidos es (al menos) parcialmente desconocida. ^[93]

La ingesta dietética

Los niveles de ingesta diaria recomendados por el Instituto de Medicina de los Estados Unidos están entre 110 y 130 µg para bebés de hasta 12 meses, 90 µg para niños de hasta ocho años, 130 µg para niños de hasta 13 años, 150 µg para adultos, 220 µg para embarazadas y 290 µg para lactancia. ^{[4] [94]} El nivel máximo de ingesta tolerable (UL) para adultos es de 1100 μg / día. ^[95] Este límite superior se evaluó analizando el efecto de la suplementación sobre la hormona estimulante de la tiroides . ^[93]

La glándula tiroides no necesita más de 70 μg / día para sintetizar las cantidades diarias necesarias de T4 y T3. ^[4] Los niveles de yodo diarios más altos recomendados parecen necesarios para el funcionamiento óptimo de varios sistemas corporales, incluida la lactancia , la mucosa gástrica , las glándulas salivales , las células cerebrales, el plexo coroideo , el timo y las paredes arteriales . ^{[4] [96] [97] [77]}

Las fuentes naturales de yodo en la dieta incluyen mariscos , como pescado, algas marinas (como las algas marinas ) y mariscos , productos lácteos y huevos, siempre que los animales reciban suficiente yodo y plantas cultivadas en suelos ricos en yodo. ^{[98] [99]} La sal yodada se enriquece con yodo en forma de yoduro de sodio . ^{[99] [100]}

En 2000, la ingesta media de yodo de los alimentos en los Estados Unidos era de 240 a 300 μg / día para los hombres y de 190 a 210 μg / día para las mujeres. ^[95] La población general de EE. UU. Tiene una nutrición adecuada con yodo, ^{[101] [102]} y las mujeres en edad fértil y las mujeres embarazadas tienen un posible riesgo leve de deficiencia. ^[102] En Japón, el consumo se consideró mucho mayor, oscilando entre 5.280 μg / día y 13.800 μg / día de algas o algas kombu en la dieta , ^{[93] a} menudo en forma de extractos de Kombu Umami para caldo de sopa y papas fritas. Sin embargo, nuevos estudios sugieren que el consumo de Japón se acerca a los 1.000-3.000 μg / día. ^[103] El UL para adultos en Japón se revisó por última vez a 3.000 µg / día en 2015. ^[104]

Después de la implementación de programas de fortificación con yodo, como la yodación de la sal, se han observado algunos casos de hipertiroidismo inducido por yodo (el llamado fenómeno de Jod-Basedow ). La afección parece ocurrir principalmente en personas mayores de cuarenta años, y el riesgo parece mayor cuando la deficiencia de yodo es grave y el aumento inicial en la ingesta de yodo es alto. ^[105]

Deficiencia

En áreas donde hay poco yodo en la dieta, ^[106] típicamente áreas del interior remotas y climas ecuatoriales semiáridos donde no se comen alimentos marinos, la deficiencia de yodo da lugar a hipotiroidismo, cuyos síntomas son fatiga extrema, bocio , lentitud mental, depresión, aumento de peso y temperaturas corporales basales bajas. ^[107] La deficiencia de yodo es la principal causa de discapacidad intelectual prevenible , un resultado que ocurre principalmente cuando los bebés o niños pequeños sufren hipotiroidismo por falta del elemento. La adición de yodo a la sal de mesa ha eliminado en gran medida este problema en las naciones más ricas, pero la deficiencia de yodo sigue siendo un grave problema de salud pública en el mundo en desarrollo de hoy. ^[108] La deficiencia de yodo también es un problema en ciertas áreas de Europa. El procesamiento de la información, la motricidad fina y la resolución de problemas visuales mejoran con la reposición de yodo en niños con deficiencia moderada de yodo. ^[109]

Toxicidad

Yodo

Peligros
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHS	Peligro
Declaraciones de peligro GHS	H312 , H332 , H315 , H319 , H335 , H372 , H400
Consejos de prudencia del SGA	P261 , P273 , P280 , P305 , P351 , P338 , P314 [110]
NFPA 704 (diamante de fuego)	[111] 3 0 0

El yodo elemental (I ₂ ) es tóxico si se toma sin diluir por vía oral. La dosis letal para un ser humano adulto es de 30 mg / kg, que es aproximadamente de 2,1 a 2,4 gramos para un humano que pesa entre 70 y 80 kg (incluso si los experimentos con ratas demostraron que estos animales podrían sobrevivir después de ingerir una dosis de 14000 mg / kg). El exceso de yodo puede ser más citotóxico en presencia de deficiencia de selenio . ^[112] La suplementación con yodo en poblaciones con deficiencia de selenio es, en teoría, problemática, en parte por esta razón. ^[93] La toxicidad se deriva de sus propiedades oxidantes, a través de las cuales desnaturaliza las proteínas (incluidas las enzimas). ^[113]

El yodo elemental también irrita la piel. El contacto directo con la piel puede causar daños y los cristales sólidos de yodo deben manipularse con cuidado. Las soluciones con alta concentración de yodo elemental, como la tintura de yodo y la solución de Lugol , son capaces de causar daño tisular si se usan en limpieza prolongada o antisepsia; De manera similar, la povidona yodada (Betadine) líquida atrapada contra la piel provocó quemaduras químicas en algunos casos reportados. ^[114]

Exposición ocupacional

Las personas pueden estar expuestas al yodo en el lugar de trabajo por inhalación, ingestión, contacto con la piel y con los ojos. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible ) para la exposición al yodo en el lugar de trabajo en 0.1 ppm (1 mg / m ³ ) durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 0,1 ppm (1 mg / m ³ ) durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 2 ppm, el yodo es un peligro inmediato para la vida y la salud . ^[115]

Reacciones alérgicas

Algunas personas desarrollan hipersensibilidad a productos y alimentos que contienen yodo. Las aplicaciones de tintura de yodo o Betadine pueden causar erupciones, a veces graves. ^[116] El uso parenteral de agentes de contraste a base de yodo (ver arriba) puede causar reacciones que van desde una erupción leve hasta una anafilaxia fatal . Tales reacciones han llevado a la idea errónea (ampliamente aceptada, incluso entre los médicos) de que algunas personas son alérgicas al yodo en sí; incluso las alergias a los mariscos ricos en yodo se han interpretado así. ^[117] De hecho, nunca ha habido un informe confirmado de una verdadera alergia al yodo, y una alergia al yodo elemental o las sales de yodo simple es teóricamente imposible. Las reacciones de hipersensibilidad a productos y alimentos que contienen yodo están aparentemente relacionadas con sus otros componentes moleculares; ^{[118] por lo} tanto, una persona que ha demostrado ser alérgica a un alimento o producto que contiene yodo puede no tener una reacción alérgica a otro. Los pacientes con diversas alergias alimentarias (mariscos, huevo, leche, etc.) no tienen un mayor riesgo de hipersensibilidad al medio de contraste. ^{[119] [118]} Al igual que con todos los medicamentos, se debe cuestionar y consultar el historial de alergias del paciente antes de administrar cualquier medicamento que contenga yodo. ^[120]

Estado de la Lista I de la DEA de EE. UU.

El fósforo puede reducir el yodo elemental a ácido yodhídrico , que es un reactivo eficaz para reducir la efedrina o la pseudoefedrina a metanfetamina . ^[121] Por esta razón, la Administración de Control de Drogas de los Estados Unidos designó al yodo como una sustancia química precursora de la Lista I de conformidad con 21 CFR 1310.02 . ^[122]

En el episodio piloto de Breaking Bad , un contenedor de yodo es visible cuando Walter White sintetiza metanfetamina por primera vez a través de la ruta Nagai , usando fósforo rojo y yodo para reducir la pseudoefedrina .

• Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.