KALIUMJODAAT: EIGENSCHAPPEN, STRUCTUUR, TOEPASSINGEN EN RISICO'S - CHEMIE - 2026

Het kaliumjodaat of kaliumjodaat is een anorganische jodiumverbinding, in het bijzonder een zout, waarvan de chemische formule KIO _{3 is} . Jodium, een element uit de groep halogenen (F, Cl, Br, I, As), heeft in dit zout een oxidatiegetal van +5; daarom is het een sterk oxidatiemiddel. KIO ₃ dissocieert in waterig medium om K ⁺ en IO ₃ ^- ionen te creëren .

Het wordt gesynthetiseerd door kaliumhydroxide te laten reageren met joodzuur: HIO ₃ (aq) + KOH (s) => KIO ₃ (aq) + H ₂ O (l). Het kan ook worden gesynthetiseerd door moleculair jodium te laten reageren met kaliumhydroxide: 3I ₂ (s) + 6KOH (s) => KIO ₃ (aq) + 5KI (aq) + 3H ₂ O (l).

Fysische en chemische eigenschappen

Het is een geurloze witte vaste stof met fijne kristallen en een monokliene kristallijne structuur. Het heeft een dichtheid van 3,98 g / ml, een molecuulgewicht van 214 g / mol en heeft absorptiebanden in het infrarood (IR) spectrum.

Het heeft een smeltpunt: 833 ºK (560 ºC), consistent met de sterke ionische interacties tussen de K ⁺ en IO ₃ ^- ionen . Bij hogere temperaturen ondergaat het een thermische ontledingsreactie, waarbij moleculaire zuurstof en kaliumjodide vrijkomen:

2KIO ₃ (s) => 2KI (s) + 3O ₂ (g)

In water heeft het oplosbaarheden die variëren van 4,74 g / 100 ml bij 0 ºC tot 32,3 g / 100 ml bij 100 ºC, waardoor kleurloze waterige oplossingen ontstaan. Het is ook onoplosbaar in alcohol en salpeterzuur, maar het is oplosbaar in verdund zwavelzuur.

Zijn affiniteit voor water is niet merkbaar, wat verklaart waarom het niet hygroscopisch is en niet bestaat in de vorm van gehydrateerde zouten (KIO ₃ · H ₂ O).

Oxidatiemiddel

Kaliumjodaat, zoals aangegeven door de chemische formule, heeft drie zuurstofatomen. Dit is een sterk elektronegatief element en door deze eigenschap "onthult" het een elektronische tekortkoming in de wolk rond het jodium.

Dit tekort - of bijdrage, al naar gelang het geval - kan worden berekend als het oxidatiegetal van jodium (± 1, +2, +3, +5, +7), zijnde +5 in het geval van dit zout.

Wat betekent dit? Dat voordat een soort zijn elektronen kan opgeven, jodium ze in zijn ionische vorm (IO ₃ ^- ) accepteert om moleculair jodium te worden en een oxidatiegetal heeft dat gelijk is aan 0.

Als resultaat van deze verklaring kan worden vastgesteld dat kaliumjodaat een oxiderende verbinding is die intens reageert met reductiemiddelen in veel redoxreacties; Van al deze staat er één bekend als de jodiumklok.

De jodiumklok bestaat uit een redoxproces met langzame en snelle stappen, waarbij de snelle stappen worden gemarkeerd door een KIO _3- oplossing in zwavelzuur waaraan zetmeel wordt toegevoegd. Vervolgens wordt het zetmeel - eenmaal geproduceerde en verankerd tussen de structuur van de soort I ₃ ^- - de oplossing van kleurloos zich tot donkerblauw.

IO ₃ ^- + 3 HSO ₃ ^- → I ^- + 3 HSO ₄ ^-

IO ₃ ^- + 5 I ^- + 6 H ⁺ → 3 ik ₂ + 3 H ₂ O

I ₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O → 2 I ^- + HSO ₄ ^- + 2 H ⁺ (donkerblauw door zetmeeleffect)

Chemische structuur

De bovenste afbeelding illustreert de chemische structuur van kaliumjodaat. Het IO ₃ ^- anion wordt voorgesteld door het "statief" van rode en paarse bollen, terwijl de K ⁺ -ionen worden vertegenwoordigd door de paarse bollen.

Maar wat betekenen deze statieven? De juiste geometrische vormen voor deze anionen zijn eigenlijk trigonale piramides, waarin zuurstofatomen de driehoekige basis vormen en het niet-gedeelde paar jodiumelektronen naar boven wijst, ruimte inneemt en de I-O-binding dwingt om naar beneden te buigen en de twee bindingen I = O.

Deze moleculaire geometrie komt overeen met een sp ^3- hybridisatie van het centrale jodiumatoom; Een ander perspectief suggereert echter dat een van de zuurstofatomen bindingen vormt met de "d" orbitalen van jodium, wat in werkelijkheid een sp ³ d ² type hybridisatie is (jodium kan zijn "d" orbitalen afvoeren door de laag van Valencia).

De kristallen van dit zout kunnen structurele faseovergangen ondergaan (anders dan monoklien) als gevolg van de verschillende fysische omstandigheden waaraan ze onderworpen zijn.

Gebruik en toepassingen van kaliumjodaat

Therapeutisch gebruik

Kaliumjodaat wordt meestal gebruikt om de ophoping van radioactiviteit in de schildklier in de vorm van ¹³¹ I te voorkomen, wanneer dit isotoop wordt gebruikt bij de bepaling van de jodiumopname door de schildklier als onderdeel van de werking van de schildklier.

Evenzo wordt kaliumjodaat gebruikt als een actueel antisepticum (0,5%) bij slijmvliesinfecties.

Gebruik in de industrie

Het wordt als jodiumsupplement aan het voer van fokdieren toegevoegd. Daarom wordt kaliumjodaat in de industrie gebruikt om de kwaliteit van meel te verbeteren.

Analytisch gebruik

In de analytische chemie wordt het, dankzij zijn stabiliteit, gebruikt als primaire standaard bij de standaardisatie van standaardoplossingen van natriumthiosulfaat (Na ₂ S ₂ O ₃ ), om de jodiumconcentraties in de testmonsters te bepalen.

Dit betekent dat de hoeveelheden jodium bekend kunnen worden door volumetrische technieken (titraties). In deze reactie oxideert kaliumjodaat snel jodide-ionen I ^- , door middel van de volgende chemische vergelijking:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ => 3I ₂ + 3H ₂ O

Het jodium, I ₂ , wordt getitreerd met de Na ₂ S ₂ O _3- oplossing voor standaardisatie.

Gebruik in lasertechnologie

Studies hebben de interessante piëzo-elektrische, pyro-elektrische, elektro-optische, ferro-elektrische en niet-lineaire optische eigenschappen van KIO _3- kristallen aangetoond en bevestigd . Dit resulteert in grote mogelijkheden op het gebied van elektronica en in de technologie van lasers voor materialen die met deze verbinding zijn gemaakt.

Gezondheidsrisico's van kaliumjodaat

In hoge doses kan het irritatie van het mondslijmvlies, de huid, ogen en luchtwegen veroorzaken.

Experimenten met de toxiciteit van kaliumjodaat bij dieren hebben aangetoond dat bij nuchtere honden, in doses van 0,2-0,25 g / kg lichaamsgewicht, oraal toegediend, de verbinding braken veroorzaakt.

Als dit braken wordt vermeden, leidt dit tot een verslechtering van hun situatie bij de dieren, aangezien anorexia en uitputting vóór de dood worden opgewekt. Zijn autopsies brachten necrotische laesies aan het licht in de lever, de nieren en het darmslijmvlies.

Vanwege zijn oxiderende kracht vormt het een brandgevaar bij contact met brandbare materialen.

Referenties

1. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5e ed.). PEARSON Prentice Hall, p-364.
2. Muth, D. (2008). Lasers .. Hersteld van: flickr.com
3. ChemicalBook. (2017). Kaliumjodaat. Opgehaald op 25 maart 2018, van ChemicalBook: chemicalbook.com
4. PubChem. (2018). Kaliumjodaat. Opgehaald op 25 maart 2018, van PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Merck. (2018). Kaliumjodaat. Opgehaald op 25 maart 2018, van Merck:
6. merckmillipore.com
7. Wikipedia. (2017). Kaliumjodaat. Opgehaald op 25 maart 2018, van Wikipedia: en.wikipedia.org
8. MM Abdel Kader et al. (2013). Ladingtransportmechanisme en fase-overgangen bij lage temperatuur in KIO ₃ . J. Phys.: Conf. Ser. 423 012036