En química, triyoduro generalmente se refiere al ion triyoduro, I−
3. Este anión, uno de los iones polihalógenos , está compuesto por tres átomos de yodo . Se forma combinando soluciones acuosas de sales de yoduro y yodo . Se han aislado algunas sales del anión, incluido el triyoduro de talio (I) (Tl + [I 3 ] − ) y el triyoduro de amonio ([NH 4 ] + [I 3 ] − ). Se observa que el triyoduro tiene un color rojo en solución. [1]
Otros compuestos químicos con "triyoduro" en su nombre pueden contener tres centros de yoduro que no están unidos entre sí como el ion triyoduro, sino que existen como átomos de yodo separados o iones de yoduro. Los ejemplos incluyen triyoduro de nitrógeno (NI 3 ) y triyoduro de fósforo (PI 3 ), donde los átomos de yodo individuales están unidos covalentemente a un átomo central. Como algunos cationes tienen la posibilidad teórica de formar compuestos con iones triyoduro y yoduro, como el amonio , los compuestos que contienen aniones yoduro en una proporción estequiométrica de 3:1 solo deben denominarse triyoduros en los casos en que el anión triyoduro esté presente. También puede resultar útil indicar el número de oxidación de un catión metálico, cuando corresponda. Por ejemplo, la molécula covalente triyoduro de galio (Ga 2 I 6 ) se conoce mejor como yoduro de galio (III) para enfatizar que son aniones de yoduro los que están presentes, y no triyoduro.
El siguiente equilibrio exergónico da lugar al ion triyoduro :
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 S 8 con sulfuro de sodio (que forma polisulfuros ), excepto que los poliyoduros superiores tienen estructuras ramificadas. [2]
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, I 2 .
En los 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, por ejemplo un amonio cuaternario como [N(CH 3 ) 4 ] + , el triyoduro puede permanecer aproximadamente simétrico. [3]
En la fase de solución , las longitudes de enlace y los ángulos del triyoduro varían según 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. [4] [5] Por ejemplo, el anión triyoduro en metanol tiene una estructura curvada asimétrica con una carga localizada en el extremo más largo del anión. [6]
Las dimensiones de los enlaces triyoduro [I a −I b −I c ] − en algunos compuestos de muestra se muestran a continuación:
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 surge 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.
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 . [7] [8] En fases condensadas, debido al confinamiento, la recombinación geminada es más común. En solución, sólo se ha observado la disociación del triyoduro en dos cuerpos. [9] [10] En los disolventes próticos, un átomo de yodo en el extremo más corto del anión triyoduro se disocia tras la fotoexcitación, lo que muestra una disociación de dos cuerpos. [6] En estado sólido, la fotoquímica del triyoduro se ha estudiado en compuestos que involucran cationes de amonio cuaternario , como el triyoduro de tetrabutilamonio . [11] 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 [12] 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. [13] Además, la fotoquímica del triyodo contribuye de manera importante al ciclo ambiental del yodo . [14] Debido a la presencia de átomos de yodo pesados y las vías químicas bien calibradas, el triyoduro también se ha convertido en un sistema de referencia computacional para la química cuántica relativista . [15]
Las reacciones redox de triyoduro y yoduro se han propuesto como pasos críticos en células solares sensibilizadas con colorante . [16] y baterías recargables . [17]