Iodio

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Iodio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
gas: violetto; solido: nero-violaceo, lucente
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico iodio, I, 53
Serie alogeni
Gruppo, periodo, blocco 17 (VIIA), 5, p
Densità 4940 kg/m3
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 126,90447 amu
Raggio atomico (calc.) 140 (115) pm
Raggio covalente 133 pm
Raggio di van der Waals 198 pm
Configurazione elettronica [Kr]4d10 5s2 5p5
e per livello energetico 2, 8, 18, 18, 7
Stati di ossidazione ±1,5,7 (acido forte)
Struttura cristallina ortorombica
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 386,85 K (113,70 °C)
Punto di ebollizione 457,4 K (184,25 °C)
Volume molare 25,72 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 20,752 kJ/mol
Calore di fusione 7,824 kJ/mol
Altre proprietà
Numero CAS 7553-56-2
Elettronegatività 2,66 (scala di Pauling)
Calore specifico 145 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 8,0 × 10-8 /(m·ohm)
Conducibilità termica 0,449 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 1008,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1845,9 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3180 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
123I sintetico 13 ore ε 0,16 123Te
127I 100% I è stabile con 74 neutroni
129I sintetico 1,57 × 107  anni β- 0,194 129Xe
131I sintetico 8,02070 giorni β- 0,971 131Xe
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

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 ἰοειδής ioeidēs, che significa viola o lilla, a causa del colore dei vapori dell'elemento.[1] È un elemento che, in tracce, è coinvolto nel metabolismo di molti esseri viventi, compreso l'uomo. Chimicamente, lo iodio è il meno reattivo ed il meno elettronegativo degli alogeni. Viene principalmente impiegato in medicina, in fotografia e nella produzione di pigmenti.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Lo iodio è un solido lucente nero-bluastro che a temperature non elevate sublima in un gas violetto dall'odore irritante. Questo alogeno forma composti con numerosi elementi, ma è meno reattivo degli altri elementi della sua classe e mostra qualche proprietà semi-metallica. Lo iodio si scioglie facilmente nel cloroformio, nel tetracloruro di carbonio, nel solfuro di carbonio ed in generale nei solventi organici formando soluzioni intensamente colorate in violetto. È poco solubile in acqua; con soluzioni acquose di amido (la cosiddetta salda d'amido) produce una colorazione blu intensa, usata come indicatore nelle titolazioni di ossido-riduzione.

Usi[modifica | modifica sorgente]

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

Tra gli altri usi:

  • La tintura di iodio è una soluzione idroalcolica al 3% di triioduro (I2 + I → I3), è usata come disinfettante per uso esterno e per la disinfezione di acque di superficie (3 gocce per litro, lasciando agire per 30 minuti);
  • Reattivo di Lugol (o soluzione di Lugol): soluzione di composizione simile alla tintura di iodio;
  • Lo iodopovidone è un composto di iodio, uno dei migliori disinfettanti oggi disponibili. Sono disponibili in commercio composti a base di iodio per disinfettare l'acqua, anche se ha alcune controindicazioni. Un preparato a base di iodopovidone è previsto dalla legge nella cassetta di pronto soccorso nelle aziende e sui luoghi di lavoro.
  • I composti dello iodio sono molto utili nella sintesi di composti organici;
  • Lo ioduro di potassio è impiegato in fotografia
  • Lo ioduro di potassio è anche usato come profilassi preventiva 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 dal disastro;
  • Lo ioduro di tungsteno è usato per stabilizzare i filamenti delle lampadine;
  • Lo iodio-123 e 125, radioattivi gamma emittenti, sono usati come traccianti in medicina.
  • Lo iodio-131 è usato come radioterapico
  • Lo iodio è usato come mezzo di contrasto in radiografia e tomografia computerizzata.
  • Lo iodio gioca un ruolo fondamentale nel determinare la quantità di ossigeno disciolto nelle acque (metodo di Winkler).

Storia[modifica | modifica sorgente]

Lo iodio (dal greco iodes, 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 quel tempo la Francia era in guerra e 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, mentre il residuo veniva poi distrutto aggiungendo acido solforico.

Un giorno Curtois aggiunse troppo acido solforico e ne scaturì una densa nuvola di vapore violetto: Curtois notò che il vapore cristallizzava sulle superfici fredde formando cristalli scuri. Ebbe da questo il sospetto che si trattasse di un nuovo elemento, ma non disponeva dei mezzi economici necessari per indagare più a fondo sulle sue osservazioni. Però diede dei campioni a due suoi amici, Charles Bernard Desormes (1777-1862) e Nicolas Clément (1779-1841) affinché continuassero le ricerche. Diede anche un po' della sostanza a Joseph Louis Gay-Lussac (17781850), un famoso chimico del tempo, e ad André-Marie Ampère (1775-1836).

Il 29 novembre 1813 Desormes e Clément resero pubblica la scoperta di Curtois. Essi descrissero la sostanza ad un congresso dell'Istituto Imperiale di Francia. Il 6 dicembre Gay-Lussac annunciò che la nuova sostanza era o un elemento o un composto dell'ossigeno. Ampère aveva dato alcuni dei suoi campioni ad Humphry Davy (1778-1829): condusse su questi alcuni esperimenti e ne notò la somiglianza con il cloro. Egli spedì una lettera datata 10 dicembre alla Royal Society a Londra in cui annunciava di avere identificato un nuovo elemento. Ne scaturì una grossa polemica fra Davy e Gay-Lussac su chi dei due avesse per primo identificato lo iodio, ma alla fine entrambi gli scienziati riconobbero che era stato Bernard Curtois ad avere isolato per primo l'elemento.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

Lo iodio può essere preparato in forma ultrapura facendo reagire ioduro di potassio con solfato rameico. Esistono anche molti altri metodi per isolare questo elemento.

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

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

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

Iodio-131[modifica | modifica sorgente]

Il radioisotopo artificiale 131I è un prodotto della fissione di uranio e plutonio. Ha un'emivita di soli 8 giorni e per questo motivo fortemente radioattivo in raggi beta. Decade in 131Xe per emissione di raggi beta.

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

Iodio-129[modifica | modifica sorgente]

Lo 129I (emivita: 15,7 milioni di anni) è sia un prodotto della spallazione nucleare dei raggi cosmici sullo 129Xe nell'atmosfera terrestre, ma anche il risultato della fissione di uranio e plutonio. Lo 129I è stato usato negli studi sull'acqua piovana successivi all'incidente nucleare di Chernobyl, 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 '60 e '70 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[modifica | modifica sorgente]

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 159 KeV), 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 delle immagini con un buon rapporto segnale/rumore.

Lo svantaggio principale di questo isotopo è l'alto costo dovuto sia alla sua produzione sia alla necessità di trasportarlo velocemente (causa bassa emivita) dal sito di produzione al reparto di utilizzo (spesso deve fare viaggi aerei per arggiungere l'ospedale che l'ha richiesto). La produzione dello iodio-123 avviene in reattori nucleari facendo ricorso 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[modifica | modifica sorgente]

Simboli di rischio chimico

irritante pericoloso in ambiente
attenzione


frasi H: 332 - 312 - 400
consigli P: 273 - 302+352 [2]


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

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 per le mucose; la massima concentrazione ammissibile di vapori di iodio in aria non dovrebbe superare 1 mg/m3 (TLV-TWA: esposizione di 8 ore al giorno per un totale di 40 ore settimanali).

Iodio extra-tiroideo[modifica | modifica sorgente]

Sequenze di scintigrafie con iodio-123 ( da sinistra) rispettivamente dopo 30 minuti ed dopo 6, 20 e 48 ore dalla iniezione endovenosa, una notevole e rapida iodo-concentrazione è evidente nel liquor periencefalico e cerebro-spinale (a sinistra). Una alta concentrazione dello radio-iodio (in bianco) è anche evidente in organi extra-tiroidei come nella mucosa gastrica dello stomaco, epidermide, ghiandole salivari e nella mucosa orale. Nella mucosa gastrica lo iodio-131 (emivita: 8 giorni) persiste nelle scintigrafie per più di 72 ore. Nella tiroide, la iodo-concentrazione è più progressiva, come in un serbatoio [dal 1% (dopo 30 minuti) al 5,8% (dopo 48 ore) della dose iniettata totale]. La altissima concentrazione di ioduro della ghiandola mammaria è evidente solo in gravidanza e allattamento. Notevole escrezione di radio-iodio si osserva nelle urine. (Venturi, 2011)

Lo iodio pesa per il 65% del peso molecolare della tiroxina (T4) e per il 59% della triiodotironina (T3). 15–20 mg di iodio sono concentrati nella tiroide e nei relativi ormoni, mentre il 70% dello iodio presente nel corpo umano è distribuito in altri tessuti, inclusi occhi, ghiandole mammarie, mucosa gastrica, cervice uterina, ghiandole salivari e pareti delle arterie. Lo iodio entra direttamente nelle cellule di questi tessuti grazie ad un simporto con il sodio (NIS).[3].

Significato evolutivo dello iodio[modifica | modifica sorgente]

Nelle aree del mondo in cui lo iodio è carente nella dieta, la tiroide può aumentare notevolmente , una condizione chiamata gozzo endemico. Le donne in gravidanza gravemente carenti di iodio partoriscono bambini con deficit di ormone tiroideo (ipotiroidismo congenito), che si manifesta con ritardi della crescita e dello sviluppo fisici (nanismo) e del cervello detta cretinismo. Lo iodio e la tiroxina sono fondamentali per la regolazione del metabolismo e della crescita in tutto il regno animale. Negli anfibi, per esempio, la somministrazione di un agente bloccante la ormonogenesi tiroidea come il propiltiouracile (PTU) può impedire la trasformazione evolutiva del girino acquatico in rana terrestre adulta, al contrario, somministrando tiroxina o iodio, in adeguata quantità, si attiverà la metamorfosi. Nella metamorfosi degli anfibi la tiroxina e lo iodio esercitano la apoptosi (morte cellulare programmata) delle cellule delle branchie, della coda e delle pinne dei girini, e questo rappresenta anche un ben studiato modello sperimentale per lo studio della apoptosi. Lo iodio ha favorito l'evoluzione delle specie animali terrestri ed insieme agli acidi grassi polinsaturi (omega-3 e omega-6) che sono entrambe reperibili nel pesce e nei cibi di origine marina, combinati insieme in specifici iodolipidi, hanno probabilmente giocato un ruolo cruciale nella evoluzione del cervello umano[4]. Iodio e tiroxina stimolano la metamorfosi che trasforma il girino da acquatico e vegetariano in rana terrestre adulta e carnivora e pertanto con migliori capacità neurologiche, visuo-spaziali, olfattive e cognitive necessarie per cacciare, come è tipico degli animali predatori. Lo stesso accade nella neotenia nel caso della salamandra che, senza un adeguato apporto di iodio, non si trasforma in adulto terrestre ma può ugualmente riprodursi nella piccola forma larvale ed acquatica di axolotl. In questo modo l'axolotl è in grado di sopravvivere allo stato larvale in un ambiente povero di sostanze nutritive[5].

Carenza di iodio e rischio di cancro[modifica | modifica sorgente]

  • cancro della mammella[6]. La ghiandola mammaria concentra fortemente e attivamente lo iodio nel latte materno a beneficio del lattante. La donna iodo-carente può sviluppare un gozzo ed iperplasia tiroidea in gravidanza e allattamento, ed è più soggetta a patologia mammaria fibrocistica. Studi scientifici condotti su animali dimostrano che la carenza di iodio, sia connessa alla dieta sia farmacologica, può portare ad atipia mammaria ed ad aumento del rischio di cancro mammario[6][7][8]. Test di laboratorio hanno dimostrato che l'effetto dello iodio nel tumore al seno è in parte dipendente dalla funzione tiroidea, e che lo iodio inibisce l'avanzamento del tumore attraverso la modulazione degli ormoni estrogenici. L'analisi genica di linee cellulari di tumore al seno ormono-sensibile ha mostrato che iodio e composti contenenti iodio alterano l'espressione genica ed inibiscono la risposta estrogenica attraverso l'up-regulation di proteine coinvolte nel metabolismo degli estrogeni. Non è ancora stato dimostrata da studi clinici la reale utilità della somministrazione di iodio o composti contenenti iodio come terapia aggiuntiva nel trattamento del tumore al seno.[6]
  • Cancro dello stomaco[6]. Alcuni ricercatori hanno trovato una correlazione epidemiologica tra carenza di iodio, gozzo e cancro gastrico[9][10][11]. Dopo implementazione della iodo-profilassi è stata riportata una riduzione della mortalità per cancro gastrico[12]. Il meccanismo d'azione proposto per questa azione è dato dall'azione antiossidante dello iodio nella mucosa gastrica, che può detossificare composti tossici come i ROS ed il perossido di idrogeno.

Iodocomposti[modifica | modifica sorgente]

  • Iodolipidi. Gli iodolipidi sono lipidi iodati cioè lipidi (spesso acidi grassi poliinsaturi) con iodio incorporato, i quali derivano dalla azione di alcuni enzimi come le perossidasi che agiscono su ioduri e perossido di idrogeno. Queste condizioni sono presenti in diversi organi iodocaptanti del corpo animale come la tiroide, le ghiandole mammarie e salivari, la mucosa gastrica, l'ovaio, ecc. Alcuni iodolipidi, che comprendono gli iodolattoni e le iodoaldeidi (α-iodohexadecanal), sono stati recentemente identificati ed hanno dimostrato possedere ancestrali funzioni strutturali, metaboliche ed apoptotiche sia nelle vegetali (alghe), che negli animali, ed in particolare nelle cellule umane e neuronali. http://iodine4health.com/special/physiology/compounds/iodolipids.htm.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Dizionario etimologico online, iodine. Consultato il 27 luglio 2012.
  2. ^ scheda dello iodio su IFA-GESTIS
  3. ^ M. Paroder-Belenitsky, MJ. Maestas; O. Dohán; JP. Nicola; A. Reyna-Neyra; A. Follenzi; E. Dadachova; S. Eskandari; LM. Amzel; N. Carrasco, Mechanism of anion selectivity and stoichiometry of the Na+/I- symporter (NIS). in Proc Natl Acad Sci U S A, vol. 108, n. 44, novembre 2011, pp. 17933-8. DOI:10.1073/pnas.1108278108, PMID 22011571.
  4. ^ Crawford MA, Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids in Human Brain Evolution in Cunnane S; Stewart K, Environmental Influences on Human Brain Evolution, John Wiley & Sons, 2010, 13–32. ISBN 978-0-470-45268-4.
  5. ^ Venturi, Sebastiano, Evolutionary Significance of Iodine in Current Chemical Biology-, vol. 5, n. 3, 2011, pp. 155–162. DOI:10.2174/187231311796765012, ISSN 1872-3136.
  6. ^ a b c d S. Venturi II, Donati, F.M.; Venturi, A.; Venturi, M.;, Role of iodine in evolution and carcinogenesis of thyroid, breast and stomach.= Adv Clin Path., vol. 4, n. 4, 2000, pp. 11-17. PMC 2452979, PMID 10936894.
  7. ^ B. A. Eskin, Grotkowski, C. E.; Connolly, C. P.; Ghent W. R.;, Different tissue responses for iodine and iodide in rat thyroid and mammary glands in Bioligal Trace Elements Research, vol. 49, n. 5, 1995, p. 9. DOI:10.1007/BF02788999, PMID 7577324.
  8. ^ S. Venturi, CE Grotkowski, CP Connolly e WR Ghent, Is there a role for iodine in breast diseases? in The Breast, vol. 10, n. 1, 2001, p. 379. DOI:10.1054/brst.2000.0267, PMID 14965610.
  9. ^ M. Josefssson e E. Ekblad, Sodium Iodide Symporter (NIS) in Gastric Mucosa: Gastric Iodide Secretion in Victor R. Preedy, Gerard N. Burrow e Ronald Watson (a cura di), Comprehensive Handbook of Iodine: Nutritional, Biochemical, Pathological and Therapeutic Aspects, 2009.
  10. ^ Abnet CC, Fan JH, Kamangar F, Sun XD, Taylor PR, Ren JS, Mark SD, Zhao P, Fraumeni JF Jr, Qiao YL, Dawsey SM, Self-reported goiter is associated with a significantly increased risk of gastric noncardia adenocarcinoma in a large population-based Chinese cohort in International Journal of Cancer, vol. 119, n. 6, 2006, pp. 1508–1510. DOI:10.1002/ijc.21993, PMID 16642482.
  11. ^ R. Behrouzian e N. Aghdami, Urinary iodine/creatinine ratio in patients with stomach cancer in Urmia, Islamic Republic of Iran in East Mediterr Health J., vol. 10, n. 6, 2004, pp. 921–924. PMID 16335780.
  12. ^ Golkowski F, Szybinski Z, Rachtan J, Sokolowski A, Buziak-Bereza M, Trofimiuk M, Hubalewska-Dydejczyk A, Przybylik-Mazurek E, Huszno B., Iodine prophylaxis--the protective factor against stomach cancer in iodine deficient areas in Eur J Nutr., vol. 46, n. 5, 2007, p. 251. DOI:10.1007/s00394-007-0657-8, PMID 17497074.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

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