Indice de yodo

En química, el valor de yodo (IV; también valor de absorción de yodo, número de yodo o índice de yodo) es la masa de yodo en gramos que consumen 100 gramos de una sustancia química. Los índices de yodo se utilizan a menudo para determinar el grado de insaturación en grasas, aceites y ceras. En los ácidos grasos, la insaturación se produce principalmente como dobles enlaces que son muy reactivos con los halógenos, el yodo en este caso. Por tanto, cuanto mayor es el valor de yodo, más insaturaciones están presentes en la grasa. En la tabla se puede ver que el aceite de coco está muy saturado, lo que significa que es bueno para hacer jabón. Por otro lado, el aceite de linaza es muy insaturado, lo que lo convierte en un aceite secante muy adecuado para fabricar pinturas al óleo.

Principio

La determinación del valor de yodo es un ejemplo particular de la yodometría. Una solución de yodo I₂ es amarillo/marrón en color. Sin embargo, cuando esto se añade a una solución para ser probada, cualquier grupo químico (generalmente en esta prueba −C=C dobles lazos) que reaccionan con yodo reducen efectivamente la fuerza, o la magnitud del color (por tomar I₂ fuera de solución). Por lo tanto, la cantidad de yodo requerido para hacer una solución conserva el color amarillo/marrón característico puede ser utilizado efectivamente para determinar la cantidad de grupos sensibles al yodo presente en la solución.

La reacción química asociada con este método de análisis implica la formación del diyodo alcano (R y R' simbolizan alquilo u otros grupos orgánicos):

R-CH(I)-CH(I)-R'}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">R− − CH=CH− − R.+I2restablecimiento restablecimiento R− − CH()I)− − CH()I)− − R.{displaystyle {ce {R-CH=CH-R' + I2 - titulada R-CH(I)-CH(I)-R'}} R-CH(I)-CH(I)-R'}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/494a29c1f57281e66ef4b44c052212e716eb44a4" style="vertical-align: -1.005ex; width:47.873ex; height:3.176ex;"/>

The precursor alkene (en inglés)RCH=CHR ’) es incoloro y también el producto organoiodina (RCHI−CHIR ’).

En un procedimiento típico, el ácido graso se trata con un exceso de la solución Hanuš o Wijs, que son, respectivamente, soluciones de monobromuro de yodo (IBr) y monocloruro de yodo (ICl) en ácido acético glacial. Monobromuro de yodo no reaccionado (o monocloruro) se le permite reaccionar con ioduro de potasio, convirtiéndola en yodo I₂, cuya concentración se puede determinar mediante la retrotracción con la tiosulfata sodio (Na₂S₂O₃) solución estándar.

Métodos para la determinación del valor de yodo

Método Hübl

El principio básico del valor de yodo fue introducido originalmente en 1884 por A. V. Hübl como “Jodzahl. Usó solución alcohólica de yodo en presencia de cloruro mercúico (HgCl₂) y tetracloruro de carbono (CCl₄Como solubilizador de grasa. El yodo residual está titrado contra la solución de thiosulfate sodio con almidón utilizado como indicador de punto final. Este método ahora se considera obsoleto.

Método Wijs/Hanuš

J. J. A. Wijs modificó el método de Hübl utilizando monocloruro de yodo (ICl) en ácido acético glacial, que pasó a ser conocido como solución de Wijs, eliminando el HgCl₂ reactivo. Como alternativa, J. Hanuš utilizó monobromuro de yodo (IBr), que es más estable que el ICl cuando se protege de la luz. Normalmente, la grasa se disuelve en cloroformo y se trata con un exceso de ICl/IBr. Parte del halógeno reacciona con los dobles enlaces de la grasa insaturada, mientras que el resto permanece.

R-CH(I)-CH(Cl)-R' + {underset {(remaining)}{ICl}}}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">R− − CH=CH− − R.+ICl()exceso)restablecimiento restablecimiento R− − CH()I)− − CH()Cl)− − R.+ICl()restantes){fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}}} {fnMicrosoft Sans Serif}}}}}}}}}}}} {fnuncio}}}}} {fnuncio}}}}}}}}}} { R-CH(I)-CH(Cl)-R' + {underset {(remaining)}{ICl}}}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2f9a7119f93fc9fe676341bffbda16cf3382d909" style="vertical-align: -2.505ex; width:64.348ex; height:4.676ex;"/>

A continuación, la solución saturada de iodida de potasio (KI) se añade a esta mezcla, que reacciona con ICl/IBr libre restante para formar cloruro de potasio (KCl) y diiodide (I₂).

KCl + KI + I2}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">ICl+2KIrestablecimiento restablecimiento KCl+KI+I2{displaystyle {ce {ICl + 2 KI - titulada KCl + KI + I2}} KCl + KI + I2}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/02f93cc5b9905abfdddd2bdeb1e142519bc09dc7" style="vertical-align: -1.005ex; width:29.654ex; height:2.843ex;"/>

Después, los liberados I₂ se titrated contra sodium thiosulfate, en presencia de almidón, para determinar indirectamente la concentración del yodo reaccionado.

2 NaI{}+ {underset {(colorless)}{starch}}{}+ Na2S4O6}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">I2+Starch()azul)+2Na2S2O3restablecimiento restablecimiento 2NaI+Starch()incoloro)+Na2S4O6{fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {}}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}}} {f}}}}}}}}}}}}}} 2 Na2S2O3 - título 2 NaI{}+ {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}} {fnK}} {fnK}}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}} {f}}}}}}} {f}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}} {b}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}\\\\\\\\\\\\\ 2 NaI{}+ {underset {(colorless)}{starch}}{}+ Na2S4O6}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3a131998f65eba9c261309db29d50cb77c4a31f0" style="vertical-align: -2.505ex; width:56.992ex; height:4.343ex;"/>

IV (g I/ 100 g) se calcula a partir de la fórmula:

IV=()B− − S)× × N× × 12.69W{displaystyle {textrm {}={frac {textrm {B}-{textrm} {S})times {textrm {N}times 12.69}{textrm {W}}}

Donde:

• (B – S) es la diferencia entre los volúmenes, en mL, de thiosulfate sodio requerido para el blanco y para la muestra, respectivamente;
• N es la normalidad de la solución thiosulfate sodio en Eq/L;
• 12.69 es el factor de conversión de mEq sodium thiosulfate a gramos de yodo (el peso molecular de yodo es 126,9 g/mol);
• W es el peso de la muestra en gramos.

La determinación de IV según Wijs es el método oficial actualmente aceptado por estándares internacionales como DIN 53241-1:1995-05, AOCS Method Cd 1-25, EN 14111 e ISO 3961:2018. Una de las principales limitaciones es que los halógenos no reaccionan estoquiométricamente con dobles lazos conjugados (particularmente abundantes en algunos aceites de secado). Por lo tanto, el método Rosenmund-Kuhnhenn hace una medición más precisa en esta situación.

Método Kaufmann

Propuesto por H. P. Kaufmann en 1935, consiste en la bromación de los dobles enlaces utilizando un exceso de bromo y bromuro de sodio anhidro disueltos en metanol. La reacción implica la formación de un intermedio de bromonio de la siguiente manera:

Luego, el bromo no utilizado se reduce a bromuro con yoduro (I⁻).

2 Br- + I2}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Br2+2I− − restablecimiento restablecimiento 2Br− − +I2{displaystyle {ce {Br2 + 2 I- 2 Br- + I2}} 2 Br- + I2}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2de3ba97c239ba7d7a7d6ee2fc152e56e4e2572d" style="vertical-align: -1.005ex; width:25.799ex; height:3.176ex;"/>

Ahora, la cantidad de yodo formado se determina mediante valoración inversa con solución de tiosulfato de sodio.

Las reacciones deben realizarse en la oscuridad, ya que la luz estimula la formación de radicales bromo. Esto conduciría a reacciones secundarias indeseables y, por lo tanto, falsearía el resultado del consumo de bromo.

Con fines educativos, Simurdiak et al. (2016) sugirieron el uso de tribromuro de piridinio como reactivo de bromación, que es más seguro en la clase de química y reduce drásticamente el tiempo de reacción.

Método de Rosenmund-Kuhnhenn

Este método es adecuado para la determinación del valor de yodo en sistemas conjugados (ASTM D1541). Se ha observado que el método de Wijs/Hanuš proporciona valores erráticos de IV para algunos esteroles (es decir, colesterol) y otros componentes insaturados de la fracción insaponificable. El método original utiliza una solución de sulfato de dibromuro de piridina como agente halogenante y un tiempo de incubación de 5 min.

Otros métodos

La medición del valor de yodo con el método oficial requiere mucho tiempo (tiempo de incubación de 30 minutos con solución de Wijs) y utiliza reactivos y disolventes peligrosos. Se han propuesto varios métodos no húmedos para determinar el valor de yodo. Por ejemplo, el IV de ácidos grasos puros y acilgliceroles se puede calcular teóricamente de la siguiente manera:

IV=2× × 126.92× × no. of double bonds× × 100Peso molecular{displaystyle {text{IV}}={frac {2times 126.92times {text{no. of double bonds}}times 100}{text{Molecular weight}}}}

En consecuencia, los IV de los ácidos oleico, linoleico y linolénico son respectivamente 90, 181 y 273. Por lo tanto, el IV de la mezcla se puede aproximar mediante la siguiente ecuación:

IVmezcla=. . Af× × IVf{displaystyle {textrm {}_{textrm {mixture}=sum A_{f}times {textrm {IV}_{f}

en que Af{displaystyle A_{f} y IVf{displaystyle {text{IV}_{f}} son, respectivamente, la cantidad (%) y el valor de yodo de cada ácido graso individual f en la mezcla.

Para grasas y aceites, la IV de la mezcla se puede calcular a partir del perfil de composición de ácidos grasos determinado por cromatografía de gas (AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018). Sin embargo, esta fórmula no tiene en cuenta las sustancias olefinicas en la fracción no responsable. Por lo tanto, este método no es aplicable para los aceites de pescado ya que pueden contener cantidades apreciables de escualeno.

El IV también se puede predecir a partir de datos de espectroscopía de infrarrojo cercano, FTIR y Raman utilizando la relación entre las intensidades de ν(C=C) y ν(CH₂) bandas. La RMN de protones de alta resolución también proporciona una estimación rápida y razonablemente precisa de este parámetro.

Importancia y limitaciones

Aunque los métodos analíticos modernos (como la GC) proporcionan información molecular más detallada, incluido el grado de insaturación, el valor de yodo todavía se considera ampliamente como un parámetro de calidad importante para aceites y grasas. Además, IV generalmente indica la estabilidad oxidativa de las grasas que depende directamente de la cantidad de insaturación. Este parámetro tiene un impacto directo en el procesamiento, la vida útil y las aplicaciones adecuadas para los productos a base de grasas. También es de crucial interés para las industrias de lubricantes y combustibles. En las especificaciones del biodiesel, el límite requerido de IV es 120 g I₂/100 g, según la norma EN 14214.

IV se utiliza ampliamente para monitorear los procesos industriales de hidrogenación y fritura. Sin embargo, debe completarse con análisis adicionales ya que no diferencia los isómeros cis/trans.

G. Knothe (2002) criticó el uso de IV como especificación de estabilidad oxidativa para productos de esterificación de grasas. Se dio cuenta de que no sólo el número sino también la posición de los dobles enlaces está implicada en la susceptibilidad a la oxidación. Por ejemplo, el ácido linolénico con dos posiciones bis-alílicas (en los carbonos nº 11 y 14 entre los dobles enlaces Δ9, Δ12 y Δ15) es más propenso a la autooxidación que el ácido linoleico que exhibe una posición bis-alílica (en C-11 entre Δ9 y Δ12). Por lo tanto, Knothe introdujo índices alternativos denominados equivalentes de posición alílica y posición bis-alílica (APE y BAPE), que pueden calcularse directamente a partir de los resultados de integración del análisis cromatográfico.

Valores de yodo de diversos aceites y grasas

El valor de yodo ayuda a clasificar los aceites según el grado de insaturación en aceites secantes, teniendo IV&gt. 150 (es decir, linaza, tung), aceites semisecos IV: 125 – 150 (soja, girasol) y aceites no secantes con IV &lt. 125 (canola, oliva, coco). La siguiente tabla proporciona los rangos IV de varios aceites y grasas comunes.

Métodos de análisis relacionados

• Número de ácido
• Valor de las minas
• Cromatografía de argentinos
• Número de minas
• Valor epoxi
• Valor hidroxil
• Valor de peroxido
• Valor de satisfacción