Właściwości jodu jodanu potasu, struktura, zastosowania i zagrożenia



The jodan potasu lub jodan potasu jest nieorganicznym związkiem jodu, a konkretnie soli, której wzór chemiczny to KIO3. Jod, pierwiastek z grupy halogenów (F, Cl, Br, I, As), ma w tej soli liczbę oksydacyjną +5; z tego powodu jest silnym środkiem utleniającym. KIO3 dysocjuje w środowisku wodnym, tworząc jony K+ i IO3-.

Jest syntetyzowany w reakcji wodorotlenku potasu z kwasem jodowym: HIO3(aq) + KOH (s) => KIO3(aq) + H2O (l) Ponadto można go zsyntetyzować w reakcji cząsteczkowego jodu z wodorotlenkiem potasu: 3I2(s) + 6KOH (s) => KIO3(aq) + 5KI (aq) + 3H2O (l).

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 1.1 Środek utleniający
  • 2 Struktura chemiczna
  • 3 Zastosowania i zastosowania jodanu potasu
    • 3.1 Zastosowanie terapeutyczne
    • 3.2 Wykorzystanie w przemyśle
    • 3.3 Zastosowanie analityczne
    • 3.4 Zastosowanie w technologii laserowej
  • 4 Zagrożenia dla zdrowia związane z jodanem potasu
  • 5 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Jest to bezwonne białe ciało stałe z drobnymi kryształami i krystaliczną strukturą typu jednoskośnego. Ma gęstość 3,98 g / ml, masę cząsteczkową 214 g / mol i ma pasma absorpcji w widmie podczerwieni (IR).

Ma temperaturę topnienia: 833 ° K (560 ° C), co jest zgodne z silnymi oddziaływaniami jonowymi między jonami K+ i IO3-. W wyższych temperaturach ulega reakcji rozkładu termicznego, uwalniając tlen cząsteczkowy i jodek potasu:

2KIO3(s) => 2KI (s) + 3O2(g)

W wodzie ma rozpuszczalność, która waha się od 4,74 g / 100 ml do 0 ° C, do 32,3 g / 100 ml w 100 ° C, tworząc bezbarwne roztwory wodne. Ponadto jest nierozpuszczalny w alkoholu i kwasie azotowym, ale jest rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie siarkowym.

Jego powinowactwo do wody nie jest odczuwalne, co wyjaśnia, dlaczego nie jest higroskopijne i nie występuje w postaci uwodnionych soli (KIO)3· H2O).

Środek utleniający

Jodan potasu, jak wskazuje jego wzór chemiczny, ma trzy atomy tlenu. Jest to element silnie elektroujemny i dzięki tej właściwości „odkrywa” elektroniczny niedobór w chmurze otaczającej jod.

Ten niedobór - lub udział, w zależności od przypadku - można obliczyć jako liczbę utleniania jodu (± 1, +2, +3, +5, +7), wynoszącą +5 dla przypadku tej soli.

Co to znaczy? Że przed gatunkiem zdolnym do uzyskania swoich elektronów, jod zaakceptuje je w swojej formie jonowej (IO3-) stać się cząsteczkowym jodem i mieć liczbę utleniania równą 0.

Po tym wyjaśnieniu można ustalić, że jodan potasu jest związkiem utleniającym, który silnie reaguje ze środkami redukującymi w wielu reakcjach redoks; spośród nich jeden znany jest jako zegar jodowy.

Zegar jodowy składa się z procesu redoks powolnych i szybkich kroków, w którym szybkie kroki są oznaczone rozwiązaniem KIO3 w kwasie siarkowym, do którego dodaje się skrobię. Następnie skrobia - raz wyprodukowana i zakotwiczona między swoimi gatunkami struktury I3-- zmieni rozwiązanie z bezbarwnego na ciemnoniebieskie.

IO3- + 3 HSO3- → I- + 3 HSO4- 

IO3- + 5 I- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O

Ja2 + HSO3- + H2O → 2 I- + HSO4- + 2 H+ (ciemny niebieski ze względu na efekt skrobi)

Struktura chemiczna

Struktura chemiczna jodanu potasu jest zilustrowana na górnym obrazie. Anion IO3- jest reprezentowany przez „trójnóg” czerwonych i fioletowych kulek, podczas gdy jony K+ są reprezentowane przez fioletowe kule.

Ale co oznaczają te statywy? Prawidłowe kształty geometryczne tych anionów są w rzeczywistości piramidami trygonalnymi, w których tlenki tworzą trójkątną podstawę, a niepodzielona para elektronów w jodzie wskazuje w górę, zajmując przestrzeń i zmuszając łącze IO w dół i dwa linki I = O.

Ta geometria molekularna odpowiada hybrydyzacji sp3 centralnego atomu jodu; jednak inna perspektywa sugeruje, że jeden z atomów tlenu tworzy wiązania z orbitalem „d” jodu, będącym w rzeczywistości hybrydyzacją sp.3d2 (jod może mieć swoje orbitale „d” rozszerzające swoją powłokę walencyjną).

Kryształy tej soli mogą ulegać przemianom fazy strukturalnej (inne układy niż jednoskośne) w wyniku różnych warunków fizycznych, które je warunkują.

Zastosowania i zastosowania jodanu potasu

Zastosowanie terapeutyczne

Jodan potasu jest zwykle stosowany w celu zapobiegania gromadzeniu się radioaktywności w tarczycy w postaci 131I, gdy ten izotop jest używany do określania wychwytu jodu przez tarczycę jako element funkcjonowania tarczycy.

Podobnie jodan potasu jest stosowany jako środek antyseptyczny do stosowania miejscowego (0,5%) w infekcjach śluzówki.

Wykorzystanie w przemyśle

Jest dodawany do paszy zwierząt gospodarskich jako suplement jodu. Dlatego w przemyśle jodan potasu jest stosowany do poprawy jakości mąki.

Zastosowanie analityczne

W chemii analitycznej, dzięki swojej stabilności, jest stosowany jako podstawowy standard w standaryzacji standardowych roztworów tiosiarczanu sodu (Na2S2O3), w celu określenia stężenia jodu w próbkach.

Oznacza to, że ilości jodu mogą być znane za pomocą technik objętościowych (miareczkowanie). W tej reakcji jodan potasu szybko utlenia jony jodkowe I-, według następującego równania chemicznego:

IO3- + 5I- + 6H+ => 3I2 + 3H2O

Jod, ja2, jest nazywany roztworem Na2S2O3 za jego standaryzację.

Zastosowanie w technologii laserowej

Badania wykazały i potwierdziły interesujące właściwości piezoelektryczne, piroelektryczne, elektrooptyczne, ferroelektryczne oraz nieliniową optykę kryształów KIO3. Powoduje to duży potencjał w dziedzinie elektroniki i technologii laserów do materiałów wykonanych z tego związku.

Zagrożenia dla zdrowia związane z jodanem potasu

W dużych dawkach może powodować podrażnienie błony śluzowej jamy ustnej, skóry, oczu i dróg oddechowych.

Eksperymenty toksyczności jodanu potasu u zwierząt pozwoliły zaobserwować, że u psów na czczo, w dawkach 0,2-0,25 g / kg masy ciała, podawanych doustnie, związek powoduje wymioty.

Jeśli unikniesz tych wymiotów, spowoduje to pogorszenie sytuacji u zwierząt, ponieważ wywołuje anoreksję i prostrację przed śmiercią. Sekcja zwłok pozwoliła na obserwację zmian martwiczych w wątrobie, nerkach i błonie śluzowej jelit.

Ze względu na moc utleniającą stanowi zagrożenie pożarowe w kontakcie z materiałami łatwopalnymi.

Referencje

  1. Dzień, R. i Underwood, A. Ilościowa chemia analityczna (piąte wydanie). PEARSON Prentice Hall, p-364.
  2. Muth, D. (2008). Lasery. [Rysunek]. Źródło: flickr.com
  3. ChemicalBook. (2017). Jodan potasu. Źródło: 25 marca 2018 r. Z ChemicalBook: chemicalbook.com
  4. PubChem. (2018). Jodan potasu. Pobrano 25 marca 2018 r. Z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Merck. (2018). Jodan potasu. Źródło: Merck: 25 marca 2018 r .:
  6. merckmillipore.com
  7. Wikipedia. (2017). Jodan potasu. Źródło: 25 marca 2018 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org
  8. M M Abdel Kader i in. (2013). Mechanizm transportu ładunku i przejścia fazowe w niskiej temperaturze w KIO3. J. Phys.: Conf. Ser. 423 012036