Masa de yodo absorbida por 100 gramos de una sustancia determinada.
En química , el índice 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 frente a los halógenos , el yodo en este caso. Por tanto, cuanto mayor sea el valor de yodo, más insaturaciones estarán presentes en la grasa. [1] 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 elaborar pinturas al óleo .
Principio
La determinación del valor de yodo es un ejemplo particular de yodometría . Una solución de yodo I 2 es de color amarillo/marrón. Sin embargo, cuando se agrega esto a una solución que se va a probar, cualquier grupo químico (generalmente en esta prueba, dobles enlaces −C=C− ) que reacciona con el yodo reduce efectivamente la fuerza o magnitud del color (quitando I 2 de solución). Por tanto, la cantidad de yodo necesaria para hacer que una solución conserve el color amarillo/marrón característico se puede utilizar eficazmente para determinar la cantidad de grupos sensibles al yodo presentes 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):
El alqueno precursor ( RCH=CHR' ) es incoloro y también lo es el producto organoyodado ( RCHI−CHIR' ).
El principio básico del valor del yodo fue introducido originalmente en 1884 por AV Hübl como “ Jodzahl ”. Usó una solución alcohólica de yodo en presencia de cloruro de mercurio ( HgCl 2 ) y tetracloruro de carbono ( CCl 4 ) como solubilizante de grasas. [Nota 1] El yodo residual se titula frente a una solución de tiosulfato de sodio utilizando almidón como indicador de punto final. [4] Este método ahora se considera obsoleto.
Método Wijs/Hanuš
JJA Wijs modificó el método de Hübl utilizando monocloruro de yodo (ICl) en ácido acético glacial, que pasó a ser conocido como solución de Wijs , dejando caer el reactivo HgCl 2 . [4] Alternativamente, 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 [Nota 2] 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.
Posteriormente, el I 2 liberado se titula frente a tiosulfato de sodio, en presencia de almidón, para determinar indirectamente la concentración del yodo reaccionado. [5]
IV (g I/ 100 g) se calcula a partir de la fórmula:
Dónde:
(B – S) es la diferencia entre los volúmenes, en mL , de tiosulfato de sodio requeridos para el blanco y para la muestra, respectivamente;
N es la normalidad de la solución de tiosulfato de sodio en Eq/L;
12,69 es el factor de conversión de mEq de tiosulfato de sodio a gramos de yodo (el peso molecular del yodo es126,9 g/mol );
W es el peso de la muestra en gramos.
La determinación de IV según Wijs es el método oficial actualmente aceptado por normas internacionales como DIN 53241-1:1995-05, Método AOCS Cd 1-25, EN 14111 e ISO 3961:2018. Una de las principales limitaciones es que los halógenos no reaccionan estequiométricamente con dobles enlaces conjugados (particularmente abundantes en algunos aceites secantes ). Por lo tanto, el método de Rosenmund-Kuhnhenn realiza mediciones más precisas en esta situación. [6]
método kaufmann
Propuesto por HP 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 intermediario de bromonio de la siguiente manera: [7]
Luego, el bromo no utilizado se reduce a bromuro con yoduro ( I − ).
Ahora, la cantidad de yodo formado se determina mediante valoración inversa con una solución de tiosulfato de sodio.
Las reacciones deben realizarse en la oscuridad, ya que la luz estimula la formación de radicales de bromo. Esto conduciría a reacciones secundarias indeseables y, por lo tanto, falsearía el resultado del consumo de bromo. [8]
Con fines educativos, Simurdiak et al. (2016) [3] 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. [9] El método original utiliza una solución de sulfato de dibromuro de piridina como agente halogenante y un tiempo de incubación de 5 min. [10]
Otros metodos
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. [3] 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: [11]
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: [12]
en los que y son, respectivamente, la cantidad (%) y el valor de yodo de cada ácido graso individual f en la mezcla.
Para grasas y aceites, el IV de la mezcla se puede calcular a partir del perfil de composición de ácidos grasos determinado por cromatografía de gases ( AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018). Sin embargo, esta fórmula no tiene en cuenta las sustancias olefínicas de la fracción insaponificable . Por lo tanto, este método no es aplicable a los aceites de pescado ya que pueden contener cantidades apreciables de escualeno . [13]
IV también se puede predecir a partir de datos de espectroscopía de infrarrojo cercano , FTIR y Raman utilizando la relación entre las intensidades de las bandas ν (C=C) y ν (CH 2 ) . [14] [15] La RMN de protones de alta resolución también proporciona una estimación rápida y razonablemente precisa de este parámetro. [dieciséis]
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 I 2 /100 g, según la norma EN 14214 . [17]
IV se utiliza ampliamente para monitorear los procesos industriales de hidrogenación y fritura . Sin embargo debe completarse con análisis adicionales ya que no diferencia isómeros cis / trans .
G. Knothe (2002) [12] 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 , con IV > 150 (es decir, linaza , tung ), aceites semisecantes IV: 125 – 150 ( soja , girasol ) y aceites no secantes con IV < 125. ( canola , oliva , coco ). La siguiente tabla proporciona los rangos IV de varios aceites y grasas comunes.
^ Se supone que la interacción entre el cloruro de mercurio y el cloruro de yodo produce el agente activo de la halogenación , el ICl, de la siguiente manera: HgCl 2 + I 2 → HgClI + ICl [33]
^ El cloroformo se reemplaza en los protocolos modernos por solventes menos peligrosos y más disponibles, como el ciclohexano y el 2,2,4-trimetilpentano ( ASTM D5768).
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