Kaliumiodoat: Eigenschaften, Struktur, Verwendung und Risiken
Kaliumjodat oder Kaliumjodat ist eine anorganische Verbindung von Jod, insbesondere ein Salz, dessen chemische Formel KIO 3 ist . Das Jod, Element der Gruppe der Halogene (F, Cl, Br, I, As), hat in diesem Salz eine Oxidationszahl von +5; Aus diesem Grund ist es ein starkes Oxidationsmittel. Das KIO 3 wird in wässrigem Medium dissoziiert, um die K + - und IO3 - -Ionen zu erzeugen.
Es wird durch Umsetzung von Kaliumhydroxid mit Iodsäure hergestellt: HIO 3 (aq) + KOH (s) => KIO 3 (aq) + H 2 O (l). Es kann auch synthetisiert werden, indem das molekulare Iod mit Kaliumhydroxid umgesetzt wird: 3I 2 (s) + 6KOH (s) => KIO 3 (aq) + 5KI (aq) + 3H 2 O (l).
Physikalische und chemische Eigenschaften
Es ist ein geruchloser weißer Feststoff mit feinen Kristallen und einer monoklinen Kristallstruktur. Es hat eine Dichte von 3, 98 g / ml, ein Molekulargewicht von 214 g / mol und Absorptionsbanden im Infrarot (IR) -Spektrum.
Es hat einen Schmelzpunkt von 833 ºK (560 ºC), was mit den starken ionischen Wechselwirkungen zwischen den K + - und IO 3 - -Ionen übereinstimmt. Bei höheren Temperaturen findet eine thermische Zersetzungsreaktion statt, bei der molekularer Sauerstoff und Kaliumiodid freigesetzt werden:
2KIO 3 (s) => 2KI (s) + 3O 2 (g)
In Wasser hat es Löslichkeiten, die von 4, 74 g / 100 ml bis 0 ° C, bis zu 32, 3 g / 100 ml bei 100 ° C variieren und farblose wässrige Lösungen erzeugen. Außerdem ist es in Alkohol und Salpetersäure unlöslich, aber in verdünnter Schwefelsäure löslich.
Die Affinität zu Wasser ist nicht nennenswert, was erklärt, warum es nicht hygroskopisch ist und nicht in Form von hydratisierten Salzen (KIO 3 · H 2 O) vorliegt.
Oxidationsmittel
Kaliumjodat weist, wie durch seine chemische Formel angegeben, drei Sauerstoffatome auf. Dies ist ein stark elektronegatives Element und "deckt" aufgrund dieser Eigenschaft einen elektronischen Mangel in der das Jod umgebenden Wolke auf.
Dieser Mangel bzw. Beitrag kann als Oxidationszahl des Iods (± 1, +2, +3, +5, +7) berechnet werden, wobei für dieses Salz +5 gilt.
Was bedeutet das Bevor eine Spezies in der Lage ist, ihre Elektronen freizusetzen, akzeptiert Jod sie in ihrer ionischen Form (IO 3 -), um molekulares Jod zu werden und eine Oxidationszahl von 0 zu haben.
Nach dieser Erklärung kann festgestellt werden, dass Kaliumiodat eine oxidierende Verbindung ist, die bei vielen Redoxreaktionen stark mit Reduktionsmitteln reagiert. Von all diesen ist eine als Joduhr bekannt.
Die Joduhr besteht aus einem Redoxprozess von langsamen und schnellen Schritten, bei dem die schnellen Schritte durch eine KIO 3 -Lösung in Schwefelsäure markiert werden, der Stärke zugesetzt wird. Als nächstes wird die Stärke - sobald sie zwischen ihrer Struktur und der Spezies I 3 erzeugt und verankert ist - die Lösung farblos bis dunkelblau machen.
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 + (dunkelblau aufgrund von Stärke)
Chemische Struktur
Die chemische Struktur von Kaliumiodat ist im oberen Bild dargestellt. Das IO 3 - Anion wird durch das "Stativ" aus roten und violetten Kugeln dargestellt, während die K + -Ionen durch die violetten Kugeln dargestellt werden.
Aber was bedeuten diese Stative? Die korrekten geometrischen Formen dieser Anionen sind eigentlich trigonale Pyramiden, in denen die Sauerstoffatome die dreieckige Basis bilden und das nicht gemeinsam genutzte Elektronenpaar im Jod nach oben zeigt, den Raum einnimmt und die I-O-Bindung und herunterzwingt die zwei Verbindungen I = O.
Diese Molekülgeometrie entspricht einer sp3-Hybridisierung des zentralen Iodatoms; Eine andere Perspektive legt jedoch nahe, dass eines der Sauerstoffatome Bindungen mit den "d" -Orbitalen des Iods eingeht, was in Wirklichkeit eine sp3d2-Hybridisierung ist (die "d" -Orbitale des Iods können seine Valenzschale erweitern).
Die Kristalle dieses Salzes können als Folge der unterschiedlichen physikalischen Bedingungen, denen sie unterliegen, Übergänge der Strukturphase (andere Anordnungen als die monokline) eingehen.
Verwendung und Anwendung von Kaliumiodat
Therapeutische Verwendung
Kaliumjodat wird normalerweise verwendet, um die Anreicherung von Radioaktivität in der Schilddrüse in Form von 131 I zu verhindern, wenn dieses Isotop zur Bestimmung der Jodaufnahme durch die Schilddrüse als Bestandteil der Funktion der Schilddrüse verwendet wird.
Ebenso wird Kaliumiodat als topisches Antiseptikum (0, 5%) bei Schleimhautinfektionen eingesetzt.
Verwendung in der Industrie
Es wird dem Futter der Nutztiere als Jodzusatz zugesetzt. Daher wird in der Industrie Kaliumiodat verwendet, um die Qualität der Mehle zu verbessern.
Analytische Verwendung
In der analytischen Chemie wird es aufgrund seiner Stabilität als Primärstandard bei der Standardisierung von Natriumthiosulfat-Standardlösungen (Na 2 S 2 O 3 ) verwendet, um die Jodkonzentrationen in den Proben zu bestimmen.
Dies bedeutet, dass die Mengen an Jod durch volumetrische Techniken (Titrationen) bekannt sein können. Bei dieser Reaktion oxidiert Kaliumiodat schnell I-Iodidionen durch die folgende chemische Gleichung:
IO 3 - + 5I- + 6H + => 3I 2 + 3H 2 O
Das Iod I 2 wird zur Standardisierung mit der Na 2 S 2 O 3 -Lösung titriert.
Verwendung in der Lasertechnik
Studien haben die interessanten piezoelektrischen, pyroelektrischen, elektrooptischen und ferroelektrischen Eigenschaften sowie die nichtlineare Optik von KIO 3 -Kristallen gezeigt und bestätigt. Daraus ergibt sich ein großes Potenzial im elektronischen Bereich und in der Lasertechnologie für Materialien, die mit dieser Verbindung hergestellt werden.
Gesundheitsrisiken von Kaliumiodat
In hohen Dosen kann es zu Reizungen der Mundschleimhaut, der Haut, der Augen und der Atemwege kommen.
Die Versuche zur Toxizität von Kaliumiodat bei Tieren haben ergeben, dass die Verbindung bei nüchternen Hunden in Dosen von 0, 2 bis 0, 25 g / kg Körpergewicht, die oral verabreicht werden, Erbrechen verursacht.
Wenn dieses Erbrechen vermieden wird, führt dies zu einer Verschlechterung der Situation bei den Tieren, da es vor dem Tod zu Anorexie und Niederwerfung führt. Seine Autopsien ermöglichten die Beobachtung nekrotischer Läsionen in Leber, Nieren und Darmschleimhaut.
Aufgrund seiner Oxidationskraft besteht Brandgefahr bei Kontakt mit brennbaren Stoffen.
