Kali Iodoate: Tính chất, cấu trúc, công dụng và rủi ro
Kali iodate hoặc kali iodate là một hợp chất vô cơ của iốt, cụ thể là một loại muối, có công thức hóa học là KIO 3 . Iốt, nguyên tố của nhóm các halogen (F, Cl, Br, I, As), có trong muối này số oxi hóa là +5; bởi vì nó là một tác nhân oxy hóa mạnh. KIO 3 được phân tách trong môi trường nước để tạo ra các ion K + và IO3 -.
Nó được tổng hợp bằng cách phản ứng với kali hydroxit với axit iodic: HIO 3 (aq) + KOH (s) => KIO 3 (aq) + H 2 O (l). Ngoài ra, nó có thể được tổng hợp bằng cách phản ứng với iốt phân tử với kali hydroxit: 3I 2 (s) + 6KOH (s) => KIO 3 (aq) + 5KI (aq) + 3H 2 O (l).
Tính chất hóa lý
Nó là một chất rắn màu trắng không mùi, với các tinh thể mịn và cấu trúc tinh thể của loại đơn hình. Nó có mật độ 3, 98 g / mL, trọng lượng phân tử là 214 g / mol và có các dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại (IR).
Nó có điểm nóng chảy: 833 ºK (560 ºC), phù hợp với các tương tác ion mạnh giữa các ion K + và IO 3 -. Ở nhiệt độ cao hơn, nó trải qua phản ứng phân hủy nhiệt, giải phóng oxy phân tử và kali iodua:
2KIO 3 (s) => 2KI (3) + 3O 2 (g)
Trong nước, nó có độ hòa tan thay đổi từ 4, 74g / 100mL đến 0 CC, lên đến 32, 3 g / 100mL ở 100 CC, tạo ra dung dịch nước không màu. Ngoài ra, nó không hòa tan trong rượu và axit nitric, nhưng hòa tan trong axit sunfuric loãng.
Ái lực của nó đối với nước là không đáng kể, điều này giải thích tại sao nó không hút ẩm và không tồn tại ở dạng muối ngậm nước (KIO 3 · H 2 O).
Chất oxy hóa
Kali iodate, như được chỉ định bởi công thức hóa học của nó, có ba nguyên tử oxy. Đây là một yếu tố có độ âm điện mạnh và do tính chất này, nó "giải phóng" sự thiếu hụt điện tử trong đám mây xung quanh iốt.
Sự đóng góp thiếu hụt này - như trường hợp có thể - có thể được tính bằng số oxy hóa của iốt (± 1, +2, +3, +5, +7), là +5 đối với trường hợp muối này.
Điều này có nghĩa là gì? Rằng trước khi một loài có khả năng tạo ra các electron của nó, iốt sẽ chấp nhận chúng ở dạng ion (IO 3 -) để trở thành iốt phân tử và có số oxi hóa bằng 0.
Theo giải thích này, có thể xác định rằng kali iodate là một hợp chất oxy hóa phản ứng mạnh với các chất khử trong nhiều phản ứng oxy hóa khử; Trong số này, một cái được gọi là đồng hồ iốt.
Đồng hồ iốt bao gồm một quá trình oxi hóa khử các bước chậm và nhanh, trong đó các bước nhanh được đánh dấu bằng dung dịch KIO 3 trong axit sunfuric mà tinh bột được thêm vào. Tiếp theo, tinh bột - một khi được sản xuất và neo giữa cấu trúc của nó, loài I 3 - - sẽ biến dung dịch không màu thành màu xanh đậm.
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 + (màu xanh đậm do tinh bột)
Cấu trúc hóa học
Cấu trúc hóa học của kali iodate được minh họa trong hình trên. IO 3 - anion được đại diện bởi "chân máy" của các quả cầu màu đỏ và màu tím, trong khi các ion K + được đại diện bởi các quả cầu màu tím.
Nhưng những chân máy này có ý nghĩa gì? Các hình dạng hình học chính xác của các anion này thực sự là các kim tự tháp lượng giác, trong đó các oxy tạo thành cơ sở hình tam giác, và cặp electron không chia sẻ trong các điểm iốt hướng lên trên, chiếm không gian và buộc liên kết I-O và hai liên kết I = O.
Hình dạng phân tử này tương ứng với sự lai hóa sp3 của nguyên tử iốt trung tâm; tuy nhiên, một quan điểm khác cho thấy rằng một trong những nguyên tử oxy hình thành liên kết với quỹ đạo "d" của iốt, trên thực tế là sự lai hóa sp3d2 (iốt có thể có quỹ đạo "d" mở rộng vỏ hóa trị của nó).
Các tinh thể của muối này có thể trải qua các giai đoạn chuyển tiếp của giai đoạn cấu trúc (sự sắp xếp khác ngoài chế độ đơn hình) do hậu quả của các điều kiện vật lý khác nhau chịu chúng.
Công dụng và ứng dụng của kali iodate
Sử dụng trị liệu
Kali iodate thường được sử dụng để ngăn chặn sự tích tụ phóng xạ trong tuyến giáp dưới dạng 131I, khi đồng vị này được sử dụng để xác định sự hấp thu iốt của tuyến giáp như là một thành phần hoạt động của tuyến giáp.
Tương tự như vậy, kali iodate được sử dụng như một chất khử trùng tại chỗ (0, 5%) trong nhiễm trùng niêm mạc.
Sử dụng trong công nghiệp
Nó được thêm vào thức ăn của động vật trang trại như là một bổ sung iốt. Do đó, trong công nghiệp, kali iodate được sử dụng để cải thiện chất lượng của các loại bột.
Sử dụng phân tích
Trong hóa học phân tích, nhờ tính ổn định của nó, nó được sử dụng làm tiêu chuẩn chính trong việc tiêu chuẩn hóa các dung dịch natri thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ), với mục đích xác định nồng độ iốt trong các vấn đề mẫu.
Điều này có nghĩa là lượng iốt có thể được biết bằng các kỹ thuật thể tích (chuẩn độ). Trong phản ứng này, kali iodat oxy hóa nhanh các ion I- iodua theo phương trình hóa học sau:
IO 3 - + 5I- + 6H + => 3I 2 + 3H 2 O
Iốt, I 2, được chuẩn độ bằng dung dịch Na 2 S 2 O 3 để chuẩn hóa.
Sử dụng trong công nghệ laser
Các nghiên cứu đã chỉ ra và chứng thực các tính chất áp điện, nhiệt điện, quang điện, sắt điện và trong quang học phi tuyến tính của tinh thể KIO 3 . Điều này dẫn đến tiềm năng lớn trong lĩnh vực điện tử và công nghệ laser cho các vật liệu được chế tạo bằng hợp chất này.
Nguy cơ sức khỏe của kali iodate
Ở liều cao có thể gây kích ứng ở niêm mạc miệng, da, mắt và đường hô hấp.
Các thí nghiệm về độc tính của kali iodate ở động vật đã cho phép quan sát thấy rằng ở những con chó nhịn ăn, với liều 0, 2-0, 25 g / kg trọng lượng cơ thể, được cung cấp bằng đường uống, hợp chất gây nôn.
Nếu những chất nôn này được tránh, nó sẽ gây ra tình trạng tồi tệ hơn ở động vật, vì nó gây ra chứng chán ăn và phủ phục trước khi chết. Khám nghiệm tử thi của anh cho phép quan sát các tổn thương hoại tử ở gan, thận và niêm mạc ruột.
Do khả năng oxy hóa của nó, nó thể hiện nguy cơ hỏa hoạn khi tiếp xúc với các vật liệu dễ cháy.
