I · Elemento 53 · Alogeno
L'alogeno senza il quale la tiroide non può funzionare e il motivo per cui il sale da tavola è iodato.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca iodio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 140 pm — cioè 0,14 nm, quindi ne servirebbero circa 3,57 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Iodio è liquido in un intervallo di 71 K, da 387 K a 457 K.
Dove si trova
Iodio si trova nel periodo 5, gruppo 17. Tutti gli elementi del gruppo 17 hanno lo stesso numero di elettroni esterni, per questo si comportano in modo così simile.
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Essenziale per la funzione tiroidea e utilizzato come disinfettante.
La scoperta dello iodio sembra un esempio perfetto di serendipità scientifica. Bernard Courtois, chimico francese e produttore di salnitro, fece questa scoperta rivoluzionaria quasi per caso, mentre cercava di estrarre composti di sodio e potassio dalla cenere di alghe marine durante le guerre napoleoniche.
Courtois lavorava la cenere di kelp per produrre salnitro (nitrato di potassio) destinato alla polvere da sparo, quando il blocco continentale imposto da Napoleone rese scarse le fonti tradizionali. Aggiungendo acido solforico alla cenere concentrata di alghe marine, utilizzò accidentalmente una quantità eccessiva di acido. Con suo grande stupore, dalla miscela si levarono bellissimi vapori violetti, che si condensarono in cristalli scuri e metallici dalla lucentezza metallica.
Il sorprendente vapore viola era diverso da qualunque cosa Courtois avesse visto prima. Essendo un osservatore attento, riconobbe subito di aver scoperto qualcosa di nuovo. Tuttavia, non disponendo delle risorse necessarie per un'indagine approfondita durante la guerra, condivise campioni con altri chimici per ulteriori studi.
Joseph Louis Gay-Lussac e Humphry Davy studiarono indipendentemente la misteriosa sostanza di Courtois nel 1813-1814. Entrambi riconobbero rapidamente che si trattava di un nuovo elemento, grazie alle sue proprietà e al suo comportamento chimico unici. Gay-Lussac condusse esperimenti dettagliati che ne dimostrarono la natura elementare, mentre Davy ne evidenziò la somiglianza con il cloro.
Il nome "iodio" deriva dalla parola greca "iodes", che significa color viola, in riferimento al caratteristico vapore viola prodotto dall'elemento quando viene riscaldato. Gay-Lussac coniò questo nome nel 1814, anche se alcuni testi antichi utilizzavano anche "iodinium". La preferenza francese per "iode" riflette la nazionalità di Courtois e la sua priorità nella scoperta.
Nel giro di pochi anni dalla sua scoperta, lo iodio trovò le sue prime applicazioni pratiche. Il medico svizzero Jean-François Coindet utilizzò per primo lo iodio per trattare il gozzo nel 1820, anche se non ne comprendeva il meccanismo alla base. Si trattò del primo uso medico dell'elemento che in seguito si sarebbe rivelato essenziale per la salute umana.
I pionieri della fotografia, come Louis Daguerre, incorporarono lo ioduro d'argento nei primi procedimenti fotografici già negli anni 1840. Le proprietà fotosensibili dei composti dello iodio furono fondamentali per catturare immagini permanenti, dando origine all'intero settore della fotografia.
Il legame tra iodio e funzione tiroidea non fu compreso fino alla fine del XIX secolo. Eugen Baumann isolò per primo lo iodio dal tessuto tiroideo nel 1896, dimostrando che questa misteriosa ghiandola concentrava l'elemento. Questa scoperta spiegò perché lo iodio potesse trattare il gozzo e rivelò il suo ruolo fondamentale nel metabolismo umano.
Lo sviluppo del sale iodato negli anni 1920 rappresenta uno dei più grandi trionfi della sanità pubblica. David Marine e altri dimostrarono che l'aggiunta di piccole quantità di iodio al sale poteva eliminare il gozzo e il cretinismo. Questo semplice intervento trasformò la salute di milioni di persone nelle regioni carenti di iodio di tutto il mondo.
Applicazioni
Lo iodio svolge un ruolo fondamentale nella salute umana come componente essenziale degli ormoni tiroidei. La ghiandola tiroidea utilizza lo iodio per produrre tiroxina (T4) e triiodotironina (T3), che regolano il metabolismo, la crescita e lo sviluppo. La carenza di iodio può causare gozzo, ipotiroidismo e gravi problemi dello sviluppo nei bambini.
La diagnostica per immagini si basa ampiamente su mezzi di contrasto a base di iodio. I mezzi di contrasto iodati contengono atomi di iodio che assorbono efficacemente i raggi X, rendendo visibili vasi sanguigni, organi e tessuti nelle scansioni TC e nell'angiografia. Questi mezzi di contrasto hanno rivoluzionato la diagnostica medica, consentendo ai medici di individuare malattie cardiache, ictus e tumori con una chiarezza senza precedenti.
Nella medicina nucleare, isotopi radioattivi come 131I vengono utilizzati per trattare il tumore della tiroide e l'ipertiroidismo. Lo iodio si concentra specificamente nel tessuto tiroideo, somministrando una radioterapia mirata e riducendo al minimo i danni agli organi sani.
La povidone-iodio (Betadine) è uno degli antisettici ad ampio spettro più efficaci disponibili. Uccide batteri, virus, funghi e spore al contatto, rendendola preziosa per la preparazione chirurgica, la cura delle ferite e la prevenzione delle infezioni. A differenza degli antisettici a base di alcol, le soluzioni di iodio mantengono la loro efficacia anche in presenza di materiale organico.
Le compresse per la purificazione dell'acqua contenenti iodio forniscono una disinfezione d'emergenza a escursionisti, viaggiatori e operatori di soccorso. Queste compresse possono eliminare agenti patogeni pericolosi, tra cui Giardia e Cryptosporidium, resistenti al trattamento con cloro.
L'industria farmaceutica utilizza lo iodio come ingrediente fondamentale in numerosi farmaci oltre a quelli per il trattamento della tiroide. I composti contenenti iodio fungono da intermedi nella sintesi di antibiotici, farmaci antinfiammatori e medicinali cardiovascolari.
La produzione di LCD richiede iodio ultrapuro per le pellicole polarizzanti. Queste pellicole controllano la trasmissione della luce nei display a cristalli liquidi, rendendo possibili gli smartphone, i computer e i televisori moderni. La precisione richiesta è straordinaria: anche impurità in tracce possono creare difetti visibili nei display.
Nella fotografia, i cristalli di ioduro d'argento formano l'emulsione fotosensibile delle pellicole tradizionali. Quando vengono esposti alla luce, questi cristalli subiscono cambiamenti chimici che creano l'immagine latente, successivamente sviluppata in fotografie tramite procedimenti chimici.
Le applicazioni di catalisi utilizzano composti dello iodio per accelerare le reazioni chimiche nella sintesi farmaceutica e nella produzione di polimeri. I catalizzatori a base di iodio consentono processi produttivi più efficienti e rispettosi dell'ambiente.
La chimica analitica impiega titolazioni iodometriche per determinare la concentrazione di agenti ossidanti, il contenuto di vitamina C negli alimenti e i parametri della qualità dell'acqua. Il caratteristico colore blu-nero che si forma con l'amido rende lo iodio un indicatore ideale per queste misurazioni precise.
Il sale iodato è il modo più comune in cui le persone assumono iodio ogni giorno. Aggiunto al sale da cucina dagli anni 1920, questo semplice intervento ha praticamente eliminato le malattie da carenza di iodio nei Paesi sviluppati. Solo un quarto di cucchiaino di sale iodato fornisce il fabbisogno giornaliero di iodio per la maggior parte degli adulti.
Gli integratori alimentari contenenti iodio supportano la funzione tiroidea, aspetto particolarmente importante per le donne in gravidanza e per chi vive in regioni carenti di iodio. Gli integratori di kelp e alghe marine forniscono naturalmente iodio biodisponibile insieme ad altri minerali benefici.
Le soluzioni antisettiche come la tintura di iodio sono presenti nelle case da oltre un secolo. Queste soluzioni marroni prevengono efficacemente le infezioni in caso di piccoli tagli, abrasioni e ferite. Le formulazioni moderne, come la povidone-iodio, sono più delicate sulla pelle pur mantenendo l'efficacia antimicrobica.
Le pastiglie e i gargarismi per la gola contengono spesso composti dello iodio per combattere le infezioni batteriche e alleviare il mal di gola. Le proprietà antimicrobiche contribuiscono a ridurre la carica batterica, mentre lo iodio svolge un lieve effetto anestetico.
Le compresse per la purificazione dell'acqua contenenti iodio sono essenziali per campeggio, escursionismo e preparazione alle emergenze. Due compresse possono purificare un litro di acqua di dubbia qualità in 30 minuti, eliminando batteri, virus e parassiti che causano malattie trasmesse dall'acqua.
Le soluzioni per la rimozione di muffa e funghi contengono spesso composti dello iodio per le loro potenti proprietà antimicotiche. Questi detergenti sono particolarmente efficaci nei bagni e negli scantinati, dove l'umidità crea condizioni ideali per la crescita fungina.
Le dimostrazioni scientifiche utilizzano spesso lo iodio per creare cambiamenti di colore spettacolari. La classica reazione dell'"orologio allo iodio" mostra il funzionamento della cinetica chimica, mentre i test iodio-amido dimostrano la presenza di amidi in alimenti come patate e pane.
Le applicazioni forensi utilizzano il vapore di iodio per rivelare impronte digitali su carta e altre superfici porose. I cristalli di iodio sublimano direttamente da solido a gas, aderendo agli oli e alle proteine presenti nei residui delle impronte e rendendole visibili.
Da dove proviene
0,45 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 47% degli elementi
Lo iodio è fondamentalmente un elemento oceanico. L'acqua di mare contiene circa 0.05 parti per milione di iodio, rendendo gli oceani il più grande serbatoio di questo elemento essenziale sulla Terra. Le alghe marine concentrano lo iodio dall'acqua di mare, accumulando livelli fino a 30.000 volte superiori a quelli dell'acqua circostante.
Le foreste di kelp sono particolarmente ricche di iodio: alcune specie, come il kelp gigante, contengono oltre l'1% di iodio in peso secco. Queste foreste sottomarine non solo forniscono habitat alla vita marina, ma fungono anche da processori naturali dello iodio, estraendo l'elemento da enormi volumi di acqua di mare durante la crescita.
La maggior parte dello iodio terrestre proviene da antichi depositi marini: rocce e suoli che un tempo erano sommersi dal mare. I più grandi depositi commerciali si trovano nel deserto di Atacama in Cile, dove antichi fondali oceanici hanno lasciato minerali di iodato di sodio. Questi depositi, formatisi milioni di anni fa, oggi forniscono la maggior parte dello iodio industriale mondiale.
Le salamoie naturali nelle falde acquifere sotterranee contengono iodio concentrato, soprattutto nelle regioni con attività geologica. Le sorgenti termali del Giappone e i giacimenti di gas naturale dell'Oklahoma e della California contengono salamoie ricche di iodio, estratto commercialmente come sottoprodotto della produzione energetica.
La distribuzione dello iodio sulla terraferma è molto irregolare, creando zone di carenza naturale. Le regioni montuose e le aree lontane dagli oceani hanno in genere suoli poveri di iodio, perché la glaciazione e le forti precipitazioni hanno dilavato l'elemento nel corso dei millenni. La regione dei Grandi Laghi, l'Himalaya e le Alpi sono esempi classici di aree carenti di iodio.
Le regioni costiere hanno generalmente livelli adeguati di iodio grazie alla salsedine e alle precipitazioni di origine marina. I venti oceanici trasportano i composti dello iodio verso l'interno, arricchendo i suoli entro diverse centinaia di chilometri dalle coste. Ciò spiega perché le popolazioni insulari storicamente soffrissero raramente di malattie da carenza di iodio.
Lo iodio è soggetto a un complesso ciclo biogeochimico tra atmosfera, idrosfera e biosfera. Le alghe marine rilasciano ioduro di metile e altri composti organici dello iodio nell'atmosfera, dove partecipano alla chimica dell'ozono e ritornano infine sulla terraferma attraverso le precipitazioni.
Piante e animali concentrano lo iodio presente nell'ambiente, creando zone di accumulo localizzate. Alcune piante, come il crescione d'acqua e gli spinaci, possono accumulare quantità significative di iodio se coltivate in suoli ricchi di questo elemento, mentre le ghiandole tiroidee di tutti i vertebrati fungono da concentratori biologici dello iodio.
Manipolazione
I cristalli di iodio e le soluzioni concentrate sono corrosivi e possono causare gravi ustioni a pelle, occhi e mucose. Indossare sempre occhiali protettivi, guanti e indumenti protettivi quando si maneggia iodio puro. Lavorare in ambienti ben ventilati, poiché i vapori di iodio irritano le vie respiratorie.
Il contatto della pelle con soluzioni concentrate di iodio causa macchie immediate e potenziali ustioni chimiche. Sciacquare le aree interessate con abbondante acqua per almeno 15 minuti. La caratteristica macchia marrone può persistere per diversi giorni, ma generalmente è innocua.
Le allergie allo iodio colpiscono circa l'1% della popolazione e possono causare reazioni che vanno da lievi eruzioni cutanee a una grave anafilassi. Le persone allergiche ai molluschi potrebbero essere maggiormente a rischio a causa della reattività crociata. Informare sempre i professionisti sanitari di qualsiasi sensibilità nota allo iodio prima di procedure che prevedono mezzi di contrasto.
Le patologie tiroidee richiedono una gestione attenta dello iodio. Sebbene la carenza di iodio causi problemi, un'assunzione eccessiva può provocare ipertiroidismo o peggiorare malattie tiroidee autoimmuni come la tiroidite di Hashimoto. Le donne in gravidanza hanno bisogno di una quantità adeguata di iodio, ma dovrebbero evitare megadosi che potrebbero danneggiare lo sviluppo fetale.
Gli isotopi radioattivi come 131I richiedono protocolli speciali di manipolazione. Questi materiali emettono radiazioni beta e gamma e si concentrano nella ghiandola tiroidea. Le strutture mediche che utilizzano radioiodio devono seguire rigorose procedure di radioprotezione, compresi periodi di isolamento per i pazienti trattati.
Le emergenze nucleari possono rilasciare iodio radioattivo nell'ambiente. Le compresse di ioduro di potassio possono proteggere la tiroide saturandola con iodio stabile e impedendo l'assorbimento degli isotopi radioattivi. Tuttavia, devono essere assunte esclusivamente seguendo le indicazioni ufficiali della gestione dell'emergenza.
Esistono rischi di incendio ed esplosione quando lo iodio entra in contatto con alcuni metalli, soprattutto la polvere di alluminio, con cui può reagire violentemente. Conservare lo iodio lontano da agenti riducenti, metalli e ammoniaca. Sebbene lo iodio non bruci facilmente, può accelerare la combustione di altri materiali.
Risposte rapide
Iodio (simbolo I) è l'elemento 53 nella tavola periodica, appartenente a alogeno nel periodo 5, gruppo 17. L'alogeno senza il quale la tiroide non può funzionare e il motivo per cui il sale da tavola è iodato. A temperatura ambiente è un solido.
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵, con 5 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 18, 7. Il suo guscio esterno contiene 7 elettroni, e questo determina il suo comportamento nei legami.Iodio fonde a 386.9 K (113.7 °C) ed entra in ebollizione a 457.4 K (184.3 °C).
La massa atomica standard di Iodio è 126.904 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Iodio ha una densità di 4.93 g/cm³. L'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³, quindi un blocco di Iodio è circa 4.9× più pesante.
Iodio ha un'elettronegatività di Pauling pari a 2.66. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). I valori in questa fascia intermedia tendono a formare legami covalenti anziché legami fortemente ionici.
Iodio è stato scoperto nel 1811 da Bernard Courtois. Prende il nome da greco iodes, "violetto".
Iodio costituisce informazioni 0.45 mg/kg della crosta terrestre: è veramente raro, e per questo è costoso.