Jodian potasu: właściwości, struktura, zastosowania i zagrożenia
Jodan potasu lub jodan potasu jest nieorganicznym związkiem jodu, a konkretnie soli, której wzór chemiczny to KIO 3 . Jod, pierwiastek z grupy halogenów (F, Cl, Br, I, As), ma w tej soli liczbę oksydacyjną +5; z tego powodu jest silnym środkiem utleniającym. KIO 3 jest dysocjowany w środowisku wodnym, aby utworzyć jony K + i IO3 -.
Jest syntetyzowany w reakcji wodorotlenku potasu z kwasem jodowym: HIO3 (aq) + KOH (s) => KIO3 (aq) + H20 (l). Można go także zsyntetyzować przez poddanie reakcji cząsteczkowego jodu z wodorotlenkiem potasu: 3I2 (s) + 6KOH (s) => KIO3 (aq) + 5KI (aq) + 3H2O (1).
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 IO 3 -. W wyższych temperaturach ulega reakcji rozkładu termicznego, uwalniając tlen cząsteczkowy i jodek potasu:
2KIO 3 (s) => 2KI (s) + 3O 2 (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 · H 2 O).
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 oksydacyjną 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 (IO 3 -), aby stać się cząsteczkowym jodem i mieć liczbę oksydacyjną 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 roztworem KIO 3 w kwasie siarkowym, do którego dodaje się skrobię. Następnie skrobia - po wytworzeniu i zakotwiczeniu między swoją strukturą, gatunek I 3 - - zamieni roztwór bezbarwny w ciemnoniebieski.
IO 3 - + 3 HSO 3 - → I- + 3 HSO 4 -
IO 3 - + 5 I- + 6 H + → 3 I 2 + 3 H 2 O
I 2 + HSO 3 - + H 2 O → 2 I- + HSO 4 - + 2 H + (ciemnoniebieski ze względu na skrobię)
Struktura chemiczna
Struktura chemiczna jodanu potasu jest zilustrowana na górnym obrazie. IO 3 - anion 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 wymuszając wiązanie I-O i dwa ogniwa I = O.
Ta geometria molekularna odpowiada hybrydyzacji sp3 centralnego atomu jodu; jednak inna perspektywa sugeruje, że jeden z atomów tlenu tworzy wiązania z orbitali „d” jodu, będąc w rzeczywistości hybrydyzacją sp3d2 (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 zapobieżenia gromadzeniu się radioaktywności w tarczycy w postaci 131I, gdy ten izotop jest używany do określania wychwytu jodu przez tarczycę jako składnik funkcjonowania tarczycy.
Podobnie, jodan potasu jest stosowany jako miejscowy środek antyseptyczny (0, 5%) w zakażeniach 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 używany jako podstawowy standard w standaryzacji standardowych roztworów tiosiarczanu sodu (Na 2 S 2 O 3 ), w celu określenia stężenia jodu w problemach z próbkami.
Oznacza to, że ilości jodu mogą być znane za pomocą technik objętościowych (miareczkowania). W tej reakcji jodan potasu szybko utlenia jony jodku jodu za pomocą następującego równania chemicznego:
LO 3 - + 5I- + 6 H + => 3 I 2 + 3 H 2 O
Jod I 2 miareczkuje się roztworem Na 2 S 2 O 3 w celu standaryzacji.
Zastosowanie w technologii laserowej
Badania wykazały i potwierdziły interesujące właściwości piezoelektryczne, piroelektryczne, elektrooptyczne, ferroelektryczne oraz nieliniową optykę kryształów KIO 3 . 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 dotyczące 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.
