Iodio

Lo iodio (o, in forma arcaica, jodio) è l'elemento chimico di numero atomico 53; il suo simbolo è I. Il nome deriva dal greco antico , ioeidēs, che significa viola o lilla, a causa del colore dei vapori dell'elemento. Fa parte del gruppo degli alogeni. Chimicamente lo iodio è il meno reattivo ed è il secondo meno elettronegativo degli alogeni dopo l'astato (secondo la scala di elettronegatività di Pauling). La forma elementare fu scoperta dal chimico francese Bernard Courtois nel 1811, il nome fu scelto due anni dopo da Joseph-Louis Gay-Lussac.

Lo iodio si trova in molti stati di ossidazione, tra cui lo ioduro (I−), lo iodato () e i vari anioni periodato. È il meno abbondante degli alogeni stabili, si posiziona come sessantunesimo elemento più abbondante in natura ed è l'elemento essenziale più pesante. In tracce è coinvolto nel metabolismo di molti esseri viventi, compreso l'Uomo; si trova negli ormoni tiroidei. La carenza di iodio colpisce circa due miliardi di persone ed è la principale causa evitabile di disabilità intellettiva. La ioduria o iodio urinario è la concentrazione di iodio nell'urina; l'urina stessa è uno dei mezzi principali per misurare il livello di iodio in un organismo.

I maggiori produttori odierni di iodio sono il Cile e il Giappone.

Lo iodio e suoi composti si usano principalmente nella nutrizione. Grazie al suo elevato numero atomico e alla facilità di fissaggio a composti organici, trova largo impiego in radiologia come mezzo di contrasto non tossico. Data la specificità del suo assorbimento dal corpo umano, con gli isotopi radioattivi dello iodio si possono trattare anche i tumori tiroidei. Lo iodio funge da catalizzatore nella produzione industriale di acido acetico e di alcuni polimeri.

È un antisettico e, in piccole dosi, può essere usato per purificare l'acqua; lo iodio tuttavia si usa solo in caso di emergenza, tenendo conto inoltre del cattivo sapore che conferisce all'acqua.

Caratteristiche Lo iodio è un solido scuro, violetto-bluastro, con lucentezza quasi metallica che anche a temperatura ambiente sublima in un vapore violetto dall'odore irritante. Questo alogeno forma composti con numerosi elementi, ma è meno reattivo degli altri alogeni e mostra qualche proprietà semi-metallica. Si scioglie facilmente nel cloroformio, nel tetracloruro di carbonio, nel solfuro di carbonio e in generale nei solventi organici non protici formando soluzioni intensamente colorate in violetto. È poco solubile in acqua; con i gel acquosi di amido, la cosiddetta salda d'amido, produce una colorazione blu intensa usata come indicatore nelle titolazioni di ossido-riduzione.

Applicazioni

Lo iodio, seppur in minime quantità, riveste un ruolo biologico essenziale negli esseri viventi. Gli ormoni prodotti dalla ghiandola tiroide, la tiroxina e la triiodotironina, contengono iodio.

Nelle persone la cui dieta fornisce uno scarso apporto di iodio (spesso nelle remote regioni interne dove il consumo di pesce o altri cibi di origine marina è raro) si verifica l'insorgenza del gozzo. In molte di queste zone viene fatta la prevenzione attraverso la diffusione di sale addizionato di piccole quantità di sali di iodio (il sale iodato o sale iodurato). La carenza di iodio è anche tra le cause del ritardo mentale.

Tra i prodotti per vari usi: la tintura di iodio è una soluzione idroalcolica al 3% di triioduro usata come disinfettante per uso esterno e per la disinfezione di acque di superficie (3 gocce per litro, lasciando agire per 30 minuti); il reattivo di Lugol (o soluzione di Lugol) ha una composizione simile alla tintura di iodio; il rosa bengala è un derivato pesante della fluorescina contenente iodio e cloro, utilizzato come colorante in biologia e medicina; lo iodopovidone è un composto di iodio, uno dei migliori disinfettanti ad oggi. È disponibile in commercio anche per disinfettare l'acqua, sebbene con alcune controindicazioni. Un preparato a base di iodopovidone è previsto dalla legge nella cassetta di pronto soccorso sui luoghi di lavoro; i composti dello iodio sono molto utili nella sintesi di composti organici; lo ioduro di potassio è impiegato in fotografia; sempre lo ioduro di potassio si usa anche nella profilassi per le persone esposte alle conseguenze dei disastri nucleari: l'assunzione di ioduro di potassio diminuisce la probabilità che il corpo umano assorba lo iodio radioattivo prodotto; nel 1986, dopo il disastro di Chernòbyl, venne distribuito alla popolazione sotto forma di pasticche al fine di evitare l’assorbimento di iodio radioattivo da parte della tiroide, che potrebbe portare alla formazione di tumori; lo ioduro di tungsteno è uno stabilizzante dei filamenti delle lampadine; lo iodio-123 e lo iodio-125, radioattivi gamma emittenti, si adoperano come traccianti in medicina; lo iodio-131 funge da radioterapico; lo iodio è usato come mezzo di contrasto in radiografia e tomografia computerizzata; lo iodio è fondamentale nel determinare la quantità di ossigeno disciolto nelle acque (metodo di Winkler).

Storia Lo iodio (dal greco ioeidēs, violetto) fu scoperto da Bernard Courtois nel 1811. Egli era il figlio di un fabbricante di salnitro (nitrato di potassio), un componente essenziale della polvere da sparo. In Francia, allora in guerra, c'era una grande domanda di polvere da sparo. Il nitrato di potassio veniva isolato bruciando le alghe marine spiaggiate sulle coste della Normandia e della Bretagna e lavando la cenere ottenuta con acqua; il residuo veniva poi distrutto aggiungendo acido solforico.

Un giorno Courtois aggiunse troppo acido solforico e ne scaturì una densa nuvola di vapore violetto; Courtois notò che il vapore cristallizzava sulle superfici fredde formando cristalli scuri. Suppose che si trattasse di un nuovo elemento, ma non disponeva dei mezzi economici necessari per indagare più a fondo. Diede dei campioni ai suoi amici Charles Bernard Desormes e Nicolas Clément affinché continuassero le ricerche. Ne forni un po' anche a Joseph Louis Gay-Lussac, un famoso chimico del tempo, e ad André-Marie Ampère.

Il 29 novembre 1813 Desormes e Clément resero pubblica la scoperta di Courtois. Descrissero la sostanza a un congresso dell'Istituto Imperiale di Francia. Il 6 dicembre Gay-Lussac annunciò che si trattava o un elemento o un composto dell'ossigeno.

Ampère aveva dato alcuni dei suoi campioni a Humphry Davy, che condusse qualche esperimento e notò la somiglianza della sostanza con il cloro. Nella lettera del 10 dicembre spedita alla Royal Society a Londra affermò di aver identificato un nuovo elemento. Ne scaturì una grossa polemica fra Davy e Gay-Lussac su chi dei due identificò lo iodio, ma alla fine entrambi riconobbero che ad aver isolato per primo l'elemento era stato Bernard Courtois.

Disponibilità Lo iodio può essere preparato in forma ultrapura facendo reagire ioduro di potassio con solfato rameico. Esistono molti altri metodi per isolarlo.

I composti di iodio più comuni sono gli ioduri di sodio e di potassio (KI) e gli iodati (KIO3).

I maggiori produttori di iodio nel 2019 Posizione Paese Produzione (tonnellate) 1 20200 2 9100 3 600 4 190 5 40 6 2 NOTA: i dati per gli Stati Uniti non sono stati pubblicati.

Isotopi Esistono 30 isotopi di iodio, di cui però soltanto lo 127I è stabile e presente in natura con un'abbondanza del 100%. Gli altri, con l'eccezione del 129I e del 131I, sono tutti piuttosto difficili da sintetizzare.

Iodio-131

Il radioisotopo artificiale 131I è un prodotto della fissione di uranio e plutonio. Decade in 131Xe con decadimento beta meno, in cui un neutrone decade in protone, elettrone e antineutrino. L'emivita è di soli 8 giorni, quindi la sua attività è molto elevata, con forte emissione di raggi beta.

Viene usato in terapia radiometabolica per la cura del cancro e di altre patologie della tiroide (ipertiroidismo), nonché, in dosi più piccole, per test diagnostici come la scintigrafia tiroidea o test di captazione.

Iodio-129 Lo 129I (emivita di 15,7 milioni di anni) è sia un prodotto della spallazione nucleare dei raggi cosmici sullo 129Xe nell'atmosfera terrestre, sia il risultato della fissione di uranio e plutonio. Lo 129I è stato usato negli studi sull'acqua piovana successivi all'incidente nucleare di Černobyl', come tracciante per acque sotterranee e come indicatore di dispersione di rifiuti nell'ambiente naturale. Altre applicazioni possono essere inficiate dalla costante produzione di 129I nella litosfera attraverso una serie di meccanismi di decadimento.

In molti aspetti 129I è simile al 36Cl: è un alogeno solubile, relativamente poco reattivo, esiste principalmente come anione non adsorbente ed è prodotto da reazioni nucleari cosmiche, termonucleari e in situ. Negli studi idrologici le concentrazioni di 129I sono spesso espresse in rapporto allo iodio totale che praticamente è tutto 127I. Come avviene per 36Cl/Cl, il rapporto 129I/I in natura è particolarmente piccolo, tra 10−14 e 10−10 con un picco a 10−7 osservato tra gli anni Sessanta e Settanta dovuto ai test delle armi nucleari delle varie nazioni. 129I differisce da 36Cl per una maggiore emivita (15,7 contro 0,3 milioni di anni), tende facilmente ad accumularsi nei tessuti viventi e compare sotto forma di diversi ioni, principalmente lo ioduro e lo iodato, che hanno diverso comportamento chimico.

Un tenore eccessivamente insolito di 129Xe nelle meteoriti è stato dimostrato essere dovuto al decadimento di 129I, primo radionuclide estinto la cui presenza nel sistema solare primordiale è stata così accertata. Il suo decadimento è alla base del sistema di datazione I-Xe, che copre i circa 50 primi milioni di anni di vita del sistema solare.

Iodio-123

Lo 123I è un isotopo radioattivo utilizzato in medicina nucleare per la marcatura di alcuni radiofarmaci. Risulta particolarmente vantaggioso in particolare per la sua emivita piuttosto bassa (13,2 ore) e per la sua energia di decadimento (decadimento γ a ), che lo rendono piuttosto buono dal punto di vista della radioprotezione del paziente. Inoltre il picco energetico non troppo alto, molto simile a quello del tecnezio-99 metastabile o 99mTc che è l'elemento principe della medicina nucleare, rende possibili le immagini con un buon rapporto segnale/rumore.

Lo svantaggio principale di questo isotopo è l'alto costo dovuto alla sua produzione e alla necessità di trasportarlo velocemente (causa bassa emivita) dal sito di produzione al reparto di utilizzo: spesso deve fare viaggi aerei per raggiungere l'ospedale che l'ha richiesto. La produzione dello iodio-123 avviene in reattori nucleari ricorrendo alle seguenti reazioni: 121Sb(α,2n) 123I, 123Te(p,n) 123I, 122Te(d,n) 123I e 124Te(p,2n) 123I. Può essere utilizzato sotto forma di sodio ioduro nella captazione tiroidea e nell'imaging tiroideo. In altri casi viene legato a radiofarmaci con l'ausilio di chelanti: si usa nella preparazione di MIBG, di Datscan e di IBZM.

Precauzioni

Il contatto diretto di questo elemento con la pelle può causare lesioni, quindi è necessario maneggiarlo con attenzione. I vapori di iodio sono molto irritanti per gli occhi e le mucose; la massima concentrazione ammissibile di vapori di iodio in aria non dovrebbe superare (TLV-TWA: esposizione di 8 ore al giorno per un totale di 40 ore settimanali).

Iodio extra-tiroideo