Triyoduro

En química, triiodide generalmente se refiere al triiodide ion, I⁻
₃. Este anión, uno de los iones polihalógenos, está compuesto por tres átomos de yodo. Se forma combinando soluciones acuosas de sal yodada y yodo. Algunas sales del anión han sido aisladas, incluyendo triiodida de talio (I) (Tl⁺[I₃]⁻) y triiodida de amonio ([NH)₄]⁺[I₃]⁻). Triiodide se observa como un color rojo en solución.

Nomenclatura

Otros compuestos químicos con "triiodida" en su nombre pueden contener tres centros de iodide que no están unidos entre sí como el triiodide ion, pero existen en su lugar como átomos de yodo separados o iodide ions. Ejemplos incluyen triiodida de nitrógeno (NI₃) y triioduro de fósforo (PI)₃), donde los átomos individuales de yodo están unidos covalentemente a un átomo central. Como algunas caciones tienen la posibilidad teórica de formar compuestos con iones triiodide e iodide, como el amonio, compuestos que contienen iodidos en una relación estoquiométrica de 3:1 sólo deben ser referidos como triiodios en los casos en que el anión triiodide está presente. También puede ser útil indicar el número de oxidación de una cación de metal, cuando proceda. Por ejemplo, la molécula covalente triiodida de galio (Ga₂I₆) se conoce mejor como gallium(III) iodide para enfatizar que es iodide anions que están presentes, y no triiodide.

Preparación

El siguiente equilibrio exergónico da lugar al ion triyoduro:

I₂ + I⁻ ⇌ I⁻
₃

En esta reacción, el yoduro se considera una base de Lewis y el yodo es un ácido de Lewis. El proceso es análogo a la reacción del S8 con sulfuro de sodio (que forma polisulfuros), excepto que los poliyoduros superiores tienen estructuras ramificadas.

Estructura y unión

El ion es lineal y simétrico. Según la teoría de la repulsión de pares de electrones de la capa de valencia, el átomo de yodo central tiene tres pares libres ecuatoriales, y los átomos de yodo terminales están unidos axialmente de forma lineal, debido a que los tres pares libres se unen al átomo de yodo central. En el modelo de orbital molecular, una explicación común para el enlace hipervalente en el yodo central implica un enlace de tres centros y cuatro electrones. El enlace I-I es más largo que en el yodo diatómico, I2.

En compuestos iónicos, las longitudes de enlace y los ángulos del triyoduro varían dependiendo de la naturaleza del catión. El anión triyoduro se polariza fácilmente y en muchas sales, un enlace I-I se vuelve más corto que el otro. Sólo en combinación con cationes grandes, p. un amonio cuaternario como [N(CH₃)₄]⁺, puede que el triyoduro permanezca aproximadamente simétrico.

En la fase de solución, las longitudes de enlace y los ángulos del triyoduro varían dependiendo de la naturaleza del disolvente. Los disolventes próticos tienden a localizar el exceso de carga del anión triyoduro, lo que da como resultado la estructura asimétrica del anión triyoduro. Por ejemplo, el anión triyoduro en el metanol tiene una estructura curvada asimétrica con una carga localizada en el extremo más largo del anión.

Las dimensiones de los enlaces triyoduro [I_a−I_b−I_c]⁻ en un A continuación se muestran algunos compuestos de muestra:

compuesto	Ia−Ib (pm)	Ib−Ic (pm)	ángulo (°)
TlI3	306.3	282.6	177,9
RbI3	305.1	283.3	178.11
CsI3	303.8	284.2	178.00
NH4I3	311.4	279,7	178.55
I3− (en metanol)	309.0	296.0	152.0

Propiedades

El ion triyoduro es el poliyoduro más simple; Existen varios poliyoduros superiores. En solución, aparece amarillo en concentraciones bajas y marrón en concentraciones más altas. El ion triyodo es responsable del conocido color negro azulado que aparece cuando las soluciones de yodo interactúan con el almidón. El yoduro no reacciona con el almidón; ni tampoco las soluciones de yodo en disolventes no polares.

El yodo de Lugol contiene yoduro de potasio y una cantidad estequiométrica de yodo elemental, por lo que existen cantidades significativas de ion triyoduro en esta solución. La tintura de yodo, aunque nominalmente es una solución de yodo elemental en etanol, también contiene cantidades significativas de triyoduro, debido a su contenido tanto de yoduro como de agua.

Fotoquímica

El triyoduro es un sistema modelo en fotoquímica. Su mecanismo de reacción ha sido estudiado en fase gaseosa, solución y estado sólido. En fase gaseosa, la reacción se desarrolla por múltiples vías que incluyen moléculas de yodo, iones metaestables y radicales de yodo como fotoproductos, que se forman mediante disociación de dos y tres cuerpos. En fases condensadas, debido al confinamiento, es más común la recombinación geminada. En solución, sólo se ha observado la disociación del triyoduro en dos cuerpos. En los disolventes próticos, un átomo de yodo en el extremo más corto del anión triyoduro se disocia tras la fotoexcitación, mostrando una disociación de dos cuerpos. En estado sólido, la fotoquímica del triyoduro se ha estudiado en compuestos que involucran cationes de amonio cuaternario, como el triyoduro de tetrabutilamonio. Se ha demostrado que el mecanismo de fotorreacción en estado sólido depende de la longitud de onda de la luz, lo que produce una recuperación rápida en unos pocos picosegundos o pasa por un proceso de dos etapas que implica la formación y ruptura de un intermedio de tetrayoduro en escalas de tiempo más largas. Además, la fotoquímica del triyodo contribuye de manera importante al ciclo ambiental del yodo. Debido a la presencia de átomos pesados de yodo y a las vías químicas bien calibradas, el triyoduro también se ha convertido en un sistema computacional de referencia para la química cuántica relativista.

Electroquímica

Las reacciones redox del triyoduro y el yoduro se han propuesto como pasos críticos en las células solares sensibilizadas con colorantes. y baterías recargables.