En química, el término triyoduro generalmente se refiere al ion triyoduro, I−
3Este anión, uno de los iones polihalogenados , 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, incluyendo el triyoduro de talio (I) (Tl + [I 3 ] − ) y el triyoduro de amonio ([NH 4 ] + [I 3 ] − ). Se observa que el triyoduro es de 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 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 esté presente el anión triyoduro. También puede ser 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 denomina mejor yoduro de galio (III) para enfatizar que son aniones 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 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. [2]
El ion es lineal y simétrico. Según la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia , el átomo central de yodo tiene tres pares solitarios ecuatoriales, y los átomos terminales de yodo están unidos axialmente de manera lineal, debido a que los tres pares solitarios se unen al átomo central de yodo. En el modelo de orbitales moleculares , una explicación común para el enlace hipervalente en el yodo central implica un enlace de cuatro electrones con tres centros . 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 según 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. Solo 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 lugar a la estructura asimétrica del anión triyoduro. [4] [5] Por ejemplo, el anión triyoduro en metanol tiene una estructura asimétrica doblada con una carga localizada en el extremo más largo del anión. [6]
A continuación se muestran las dimensiones de los enlaces triyoduro [I a −I b −I c ] − en algunos compuestos de muestra:
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 triyoduro es responsable del conocido color azul-negro que surge cuando las soluciones de yodo interactúan con el almidón . El yoduro no reacciona con el almidón; tampoco lo hacen 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 en esta solución existen cantidades significativas de iones triyoduro. 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 se ha estudiado en fase gaseosa , solución y estado sólido. En fase gaseosa, la reacción procede en múltiples vías que incluyen moléculas de yodo , iones metaestables y radicales de yodo como fotoproductos, que se forman por disociación de dos cuerpos y tres cuerpos . [7] [8] En fases condensadas, debido al confinamiento, la recombinación geminada es más común. En solución, solo se ha observado la disociación de dos cuerpos del triyoduro. [9] [10] En los solventes próticos, un átomo de yodo en el extremo más corto del anión triyoduro se disocia por fotoexcitación mostrando 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 triyoduro es un contribuyente importante en el 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]