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Universidad Técnica Federico Santa MaríaSede José Miguel Carrera
284 – T.U. Química Analítica.
Yodo y Bromo
Nombre: Korayé León Becerra
Fecha: 23/09/2013
Profesor: Berta González
Asignatura: Química inorgánica.
Introducción:
El Bromo y el Yodo son elementos químicos pertenecientes a la familia de los halógenos, grupo 7 de la tabla periódica.
La palabra Halógeno proviene del griego y significa formador de sales.
En forma natural se encuentran como moléculas diatómicas. Para llenar por completo su último nivel energético necesitan un electrón más, por lo que tienen tendencia a formar un ionmono negativo, X-. Este ion se denomina haluro al igual que las sales que lo contienen.
En desarrollo se identificarán las propiedades físicas y químicas del bromo y el yodo, su origen su obtención al igual que los compuestos que forman; sus beneficios y efectos sobre el hombre y el medio ambiente.
Bromo:
El Bromo, también conocido como “El fuego líquido” es un elemento químico muy interesante. Éste ocupa el lugar número 35 de la tabla periódica de los elementos, situado en el grupo de los Halógenos (grupo VII A). Su símbolo es Br.
El Bromo a temperatura ambiente es un líquido rojo, volátil y denso. Es, junto con el mercurio, el único elemento que está en estado liquido a temperatura ambiente. En estado líquido es peligroso para el tejido humano y sus vapores irritan los ojos y la garganta.
Éste líquido rojo, móvil, denso y volátil; se evapora fácilmente a temperaturas y presiones estándar en un vapor rojo (color parecido al que presenta el dióxido de nitrógeno) que presenta un fuerte y desagradable olor. Imagen (1)
El bromo se parece químicamente al cloro, pero es menos reactivo (aunque más que el yodo).
No es muy soluble en agua y se disuelve mejor en disolventes no polares como el disulfuro de carbono, CS2, o el tetracloruro de carbono, CCl4.
Reacciona fácilmente con muchos elementos, y explosivamente con varios metales, corroe muchas sustancias orgánicas y actúa como agente oxidante. El bromo seco reacciona vigorosamente con aluminio, mercurio, titanio y con los metales alcalinos y alcalinotérreos.
Propiedades.
Información general
Tabla (1)
Nombre, símbolo, número. Bromo, Br, 35Seria química. HalógenosGrupo, periodo, bloque. 17, 4, pMasa atómica. 79,904 uConfiguración electrónica. [Ar]3d104s24p5
Electrones por nivel. 2, 8, 18, 7
Propiedades atómicas
Tabla (2)
Radio medio 115 pmElectronegatividad 2,96 (Pauling)Radio atómico 94 pmRadio covalente 114 pmRadio de van der waals 185 pmEstados de oxidación -1', +1, +3, +5, +7Óxido Ácido fuerte
Propiedades físicas
Tabla (3)
Estado ordinario Líquido muy móvil y volátil Densidad (26,85 °C) 3119 kg/m3
Punto de fusión 265,8 K (-7 °C)Punto de ebullición 332 K (59 °C)Entalpía de vaporización 15,438 kJ/molEntalpía de fusión 5,286 kJ/molPresión de vapor 5800 Pa a 6,85 °C
Origen y descubrimiento
Su origen etimológico se remonta al griego, proveniente del término bromos y significa hedor o pestilencia. Fue descubierto en 1826 en Francia por Antoine-Jérôme Balard.
El químico francés Balard, que estaba trabajando con sales precipitadas del agua de los pantanos de Montpellier, descubrió que, al añadir ciertos productos químicos, aparecía una sustancia de color pardo, irritante y de olor desagradable, se comprobó que era un nuevo elemento químico: el bromo.
Sin embargo no se produjo en cantidades importantes hasta 1860.
Abundancia y obtención
El bromo no se encuentra en la naturaleza como elemento libre, sino formando principalmente bromuros.
La mayor parte del bromo se encuentra en el mar en forma de bromuro, Br-. En el mar presenta una concentración de unos 65 µg/g.
Y en la naturaleza se encuentran dos isótopos: 79Br y 81Br, los dos con una abundancia de cerca del 50%.
La obtención del bromo molecular se lleva a cabo por los bromuros contenidos en el agua del mar, siempre en forma de anión Br. Éste se hace reaccionar con Cl para sacar bromo en forma gaseosa:
2Br - + Cl2 → Br2 + 2Cl-
Una vez obtenido éste es necesario emplear un proceso de destilación para separarlo del Cl2.
Aproximadamente se producen en el mundo 500 millones de kilogramos de bromo por año (2001). Estados Unidos e Israel son los principales productores. Las aguas del Mar Muerto y las minas de Stassfurt son ricas en bromuro de potasio.
Compuestos más utilizados y aplicaciones
El mayor uso de bromo es la creación de retardantes de llama. Cuando esta sustancia se quema el bromo aísla el fuego del oxígeno causando que este se apague.
Los compuestos de bromuro, en particular el bromuro de potasio, se utilizan en los círculos médicos como anticonvulsivos. También se utilizan los veterinarios. La mayoría de los países limitan seriamente el uso y la disponibilidad de las sales de bromo para uso humano debido al hecho de que causan disfunciones neurológicas.
Las sustancias bromadas son ingredientes importantes de muchos medicamentos de venta libre y medicamentos con receta, como analgésicos, sedantes y los antihistamínicos. De hecho, los compuestos de bromo son los ingredientes activos en varios medicamentos que tratan la neumonía y la adicción a la cocaína. Actualmente, los medicamentos que contienen varios compuestos de bromo están en ensayos para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y las nuevas generaciones de la lucha contra el cáncer y medicamentos contra el SIDA.
El anión bromato, BrO3-, Entre los ejemplos de bromatos tenemos el bromato de
sodio, NaBrO3, el bromato de potasio, KBrO3, y el bromato de plata, AgBrO3. El bromato de sodio y el bromato de potasio se emplean como neutralizantes de permanentes para el cabello, en el tinte o teñido de tejidos con colorantes al azufre.
El bromuro procedente del calcio, sodio y zinc se utiliza para crear soluciones especiales para la perforación de sal.
El bromo se utiliza para crear aceites vegetales bromados que se utilizan como emulsiona en algunas marcas de bebidas gaseosas.
A menudo se utiliza en el mantenimiento de las piscinas en particular en los baños termales. Imagen(2 y 3)
Se utiliza en la purificación de las aguas industriales, desinfectantes e insecticidas.
El bromo se utiliza para reducir la contaminación por mercurio de las plantas eléctricas de carbón. Esto se puede lograr ya sea por tratamiento de carbón activado con bromo o mediante la inyección de compuestos de bromo sobre el carbón antes de su combustión.
También se utiliza para crear diferentes tintes de color en la industria textil.
También se está probando en baterías para autos eléctricos para ayudar que los autos eléctricos produzcan cero emisiones.
El bromo etileno se ha utilizado como un aditivo de la gasolina, al igual que el plomo previene la degradación del motor. La combinación de plomo y bromo es altamente contaminante y se expulsa del motor a través del tubo de escape. Este uso de bromo tiene declive desde la década de 1970 debido a las preocupaciones ambientales.
El bromo metilo se utiliza como plaguicida altamente tóxico para fumigar el suelo y la vivienda utilizando el método de tienda de campaña. Ya no se utiliza de esta manera ya que es una sustancia que agota el ozono y se ha sustituido por otros productos químicos menos nocivos.
Beneficios al hombre.
El bromo se encuentra en niveles de trazas en humanos. Es considerado un elemento químico esencial, aunque no se conocen exactamente las funciones que realiza. Algunos de sus compuestos se han empleado en el tratamiento contra la epilepsia y como sedantes.
Precauciones
El bromo elemental es altamente tóxico y a partir pequeñas trazas (10 ppm), tanto por vía dérmica como inhalado, puede causar problemas inmediatos de salud o en dosis mayores la muerte. Es muy irritante tanto para los ojos como para la garganta; en contacto con la piel produce quemaduras dolorosas. Su manejo impropio supone un serio riesgo para la salud, requiriendo unas máximas precauciones de seguridad
Efectos sobre la salud
Las personas pueden llegar a absorber bromuros orgánicos con la comida, durante la respiración y a través de la piel. El uso del bromo es muy habitual en los sprays para matar insectos, pero no solo son venenosos para los insectos, sino también para otros animales de mayor tamaño y en muchos casos también para los humanos, pudiendo afectar el sistema nervioso y la glándula tiroide. También puede contribuir al daño de órganos como el hígado, los riñones, los testículos y los pulmones.
Efectos medioambientales
Aunque el bromo es un elemento que se da de manera natural en el medio ambiente, el ser humano lleva muchos años introduciendo en la naturaleza bromuros orgánicos que no son naturales y que pueden causar graves daños al medio ambiente y a la salud humana.Debido a sus efectos perjudiciales sobre los microorganismos, a menudo se utilizan como agentes desinfectantes. Al utilizarlos en campos de cultivo pueden acabar llegando con facilidad hasta las aguas, donde resultan perjudiciales para peces, langostas o algas.
Estos bromuros orgánicos tienen también efectos perjudiciales en los mamíferos, sobre todo cuando se han acumulado en los cuerpos de sus presas, pudiendo producir daños nerviosos y daños en el ADN, aumentando sus probabilidades de desarrollar cáncer.Como ya ha ocurrido en el pasado, los bromuros orgánicos pueden acabar en la comida del ganado, produciendo daños en el hígado, pérdida de visión, disminución de la producción de leche, esterilidad, disminución del crecimiento, reducción de la inmunidad y malformaciones fetales.
Imagen (1) Imagen (2) Imagen (3)
Yodo:
El yodo es un elemento químico no metálico de número atómico 53 situado en el grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es I. recibe su nombre del griego "iodes" por su vapor de color violeta.
En condiciones normales, el yodo es un sólido negro con reflejos metálicos, lustroso, y volátil.
Este elemento puede encontrarse en forma molecular como yodo diatómico. En la naturaleza se encuentra en sus formas de yoduros, yodatos y en combinaciones orgánicas.
Es un oligoelemento y se emplea principalmente en medicina, fotografía y como colorante. Químicamente, el yodo es el halógeno menos reactivo y electronegativo. Como con todos los otros halógenos (miembros del Grupo VII en la tabla periódica), el yodo forma moléculas diatómicas y por ello forma el diyodo de fórmula molecular I2.
Al igual que el resto de halógenos forma un gran número de moléculas con otros elementos, pero es el menos reactivo de todos los grupos, y no tiene ciertas características metálicas. Puede presentar variados estados de oxidación: -1, +1, +3, +5, +7. También es reactivo con el mercurio y el azufre
El yodo es más electropositivo que los otros halógenos y sus propiedades se modulan por: la debilidad relativa de los enlaces covalentes entre el yodo y elementos más electropositivos; los tamaños grandes del átomo de yodo y del ion yoduro, lo cual reduce las entalpías de la red cristalina y de disolución de los yoduros, en tanto que incrementa la importancia de las fuerzas de van der Waals en los compuestos del yodo, y la relativa facilidad con que se oxida éste.
Propiedades
Información general
Tabla (1)
Nombre, símbolo, número. Yodo, I, 53Seria química. HalógenosGrupo, periodo, bloque. 17, 5, pMasa atómica. 126,90447uConfiguración electrónica. [Kr]4d105s25p5
Electrones por nivel. 2, 8, 18, 18, 7
Propiedades atómicas
Tabla (2)
Radio medio 140 pmElectronegatividad 2,66 (Pauling)Radio atómico 115 pmRadio covalente 133pmRadio de van der waals 198 pmEstados de oxidación -1, +1, +3, +5, +7Óxido Ácido fuerte
Propiedades físicas
Tabla (3)
Estado ordinario sólido Densidad 4930 kg/m3
Punto de fusión 355,95 K (83°C)Punto de ebullición 457,4 K (184°C)Entalpía de vaporización 20,752 kJ/molEntalpía de fusión 7,824 kJ/mol
Origen y descubrimiento
Su origen viene de la palabra griega "iodes" que significa "violeta", aludiendo al color de los vapores del yodo. Fue descubierto en Francia, año 1811 por Bernard Courtois.
Courtois estaba experimentando con las cenizas de algas, una buena fuente de sodio y potasio, al tratar las cenizas con un ácido fuerte (ácido sulfúrico) para retirar los compuestos de azufre, Courtois se percató de que salía un vapor de color violeta. Al enfriarlos obtuvo unos cristales oscuros y decidió que era un nuevo elemento, al que llamó yodo.
Abundancia y obtención
El yodo es el halógeno menos abundante, presentándose en la corteza terrestre con una concentración de 0,14 ppm, mientras que en el agua de mar su abundancia es de 0,052 ppm.
El yodo se consigue a partir de yoduros I-, los cuales se encuentran presentes en el agua de mar, así como en las algas, o también en forma de yodatos IO3
- partiendo de los nitratos del salitre.
El primer método para la separación del yodo del salitre fue descubierto por el chileno Pedro Gamboni, en su oficina salitrera Sebastopol, ubicada en la Región de Tarapacá.
En la obtención, cuando se parte con yodatos, cierta parte de ellos se reducen a yoduros, reaccionando el resto con los yodatos, con los que obtenemos el yodo como refleja la siguiente reacción:
IO3- +5I- + 6 H+ 3I2 + 3H2O
Cuando se parte con yoduros, estos se oxidan con el cloro, y el yodo que conseguimos se separa a través de la técnica de filtración. También podemos purificarlos posteriormente, a través de una reducción-oxidación con el cloro.
2I- + Cl2 I2 + 2Cl-
El yodo puede ser preparado de una manera muy pura, al hacerlo reaccionar con el yoduro de potasio, o con sulfato de cobre entre otros.
El yodo posee 37 isótopos, pero sólo el I-127 es estable.
Chile es el mayor productor y exportador de yodo del mundo, tiene reservas estimadas en 29,5 millones de toneladas con un promedio de 683 ppm de I2.
Japón, es el segundo productor de yodo mundial, obteniéndose a partir de salmueras subterráneas, 9.000 toneladas anuales.
Compuestos más utilizados y aplicaciones
Los principales productos que se demandan son yodo comercial y resublimado, compuestos inorgánicos (yoduros de potasio, plata y sodio) y compuestos orgánicos (yoduro de metilo, etilo, yodoformo, yodobenceno, etc.)
Los principales consumidores de yodo son:
Medicina y veterinaria: En esta área se utiliza en la preparación de antibióticos y antisépticos. Cabe señalar que la carencia en el organismo humano provoca desórdenes como bocio y cretinismo. También es requerido en materiales de contrastes para radiografías. Los medios de contrastes, han tenido un gran crecimiento por la generalización y sofisticación del empleo de radiografías en medicina; sólo el mercado en los Estados Unidos consume el 10 % de la producción, tal vez sea este rubro actualmente con mayor demanda.
Procesos industriales y metalúrgicos: En la manufactura de colorantes, fabricación de nylon y diversos reactivos químicos, como en preparación de reactivos agrícolas
Industria alimenticia: La utilización de yodo sirve para enriquecer el follaje del ganado, aditivo utilizado en la sal de uso doméstico para evitar la enfermedad del bocio y cretinismo
La utilización del metil yoduro en ensayos de campo, resultó exitoso como un efectivo fumigante para el control de 4 especies de hongos, 1 especie de nemátodos y 7especies de malezas. Basados en 15 resultados de laboratorio, más los ensayos de campo, se concluyó que, el metil yoduro es más efectivo que el método del bromuro como sustancia fumigadora.
El yodo diatómico (I2) en una disolución de yoduro (I-) forma poliyoduros como el triyoduro, I3
-, o el pentayoduro, I5-. También forma compuestos con otros haluros, por
ejemplo el IF8-.
En disolución acuosa puede presentar diferentes estados de oxidación. Los más representativos son el -1, con los yoduros, el +5 formando yodatos, y el +7, peryodatos (oxidante fuerte).
El yoduro de hidrógeno (HI), se puede obtener por síntesis directa con yodo molecular e hidrógeno molecular, o bien con yodo molecular y un reductor.
Los yodatos (IO3- pueden obtenerse a partir de yodo molecular con un oxidante fuerte).
Algunos yoduros de metales pueden obtenerse por síntesis directa, por ejemplo:
Fe + I2 → FeI2
Y a partir de éste pueden obtenerse otros por sustitución.
Beneficios al hombre.
El Yodo es un elemento químico esencial para el organismo. Nuestro cuerpo lo obtiene básicamente con el consumo de frutas y verduras. Se absorbe en el tracto intestinal y es transportado por el torrente sanguíneo hasta llegar a la glándula tiroides para ser almacenado y utilizado en la producción de hormonas.
La glándula tiroides fabrica las hormonas tiroxina y triyodotironina que contienen yodo y que juegan un papel muy básico en la biología actuando sobre la transcripción genética para regular la tasa metabólica basal. La acción de dichas hormonas es indispensable para el crecimiento y desarrollo del sistema nervioso central en la etapa prenatal y en los primeros años de vida del ser humano, además de su crecimiento y desarrollo somático ulterior.
Los trastornos en los niveles adecuados de yodo pueden desencadenar:
Por deficiencia:
Hipotiroidismo. Hipotermia. Disminución de la tasa metabólica basal. Aborto en mujeres embarazadas. Deformaciones fetales, así como retraso mental posterior.
Por exceso: Aumento de la tasa metabólica basal. Apetito boraz. Sed inagotable. Pérdida de peso. Nerviosismo. Trastornos cardíacos.
Precauciones
El yodo es corrosivo, es necesario tener cuidado cuando se maneja yodo pues el contacto directo con la piel puede causar lesiones. El vapor de yodo es muy irritante para los ojos. Al mínimo contacto dar unas dosis de colirio al ojo/s. También es peligroso para las membranas mucosas. La concentración de yodo en el aire no debe exceder 1 mg/m³. Cuando es mezclado con amoníaco, puede formar triyoduro de nitrógeno el cual es extremadamente sensible y capaz de explotar inesperadamente.
Efectos ambientales
El yodo puede encontrarse en el aire, el agua y el suelo de forma natural. Las fuentes más importantes de yodo natural son los océanos. El yodo en el aire se puede combinar con partículas de agua y precipitar en el agua o los suelos. El yodo en los suelos se combina con materia orgánica y permanece en el mismo sitio por mucho tiempo. Las plantas que crecen en estos suelos pueden absorber yodo. El ganado y otros animales absorberán yodo cuando coman esas plantas.
El yodo en las aguas superficiales se evaporará y volverá a entrar en el aire. Los humanos también añadimos yodo al aire, al quemar carbón o fuel para producir energía. Pero la cantidad de yodo que entra en el aire debido a la actividad humana es bastante pequeña comparada a la cantidad que se evapora de los océanos.
El yodo puede ser radioactivo. Los isótopos radioactivos se forman de manera natural durante reacciones químicas en la atmósfera. La mayoría de los isótopos radioactivos del yodo tienen unas vidas medias muy cortas y se transformarán rápidamente en compuestos estables de yodo. Sin embargo, hay una forma radioactiva del yodo que tiene una vida media de millones de años y que es seriamente perjudicial para el medio ambiente. Este isótopo entra en el aire desde las plantas de energía nuclear, donde se forma durante el procesamiento del uranio y el plutonio. Los accidentes en las plantas nucleares han provocado la emisión de grandes cantidades de yodo radioactivo al aire.
Imagen (1) Imagen (2)
Imagen (3) Imagen (4)
Conclusión
El bromo y el yodo son elementos muy utilizados en la industria, tienen características muy importantes, e incluso esencial para nuestro organismo como lo es el yodo.
Aquellos se encuentran principalmente en el océano, y en la vida marina. Tienen característicos procedimientos para obtenerlos, y sus compuestos tienen muchas aplicaciones.
Sin embargo ciertos compuestos del bromo y el yodo pueden causar graves daños al ser humano y también al medio ambiente, tras usarlos como insecticidas o agentes desinfectantes, pueden ser también venenosos para el ser humano, pueden llegar con facilidad a las aguas, plantas y tierras en donde se ven afectados ciertos mamíferos.
El manejo de bromo y yodo siempre requiere tener máximas precauciones.