Energías de enlace de halógeno (kJ/mol) Greenwood and Earnshaw, pp. 804-9 X XX HX BX3 AlX3 CX4 F 159 574 645 582 456 Cl 243 428 444 427 327 Br 193 363 368 360 272 I 151 294 272 285 239 Los compuestos de yodo son aquellos compuestos que contienen el elemento yodo. El yodo puede formar compuestos utilizando múltiples estados de oxidación. Aunque el yodo es bastante reactivo, es mucho menos reactivo, en comparación, que los demás halógenos. Por ejemplo, mientras que el gas de cloro puede halogenar el monóxido de carbono, el óxido nítrico y el dióxido de azufre (para formar fosgeno, cloruro de nitrosilo y cloruro de sulfurilo, respectivamente), el yodo no puede realizar estas reacciones. Además, la yodación de metales suele resultar en estados de oxidación más bajos que la cloración o la bromación. Por ejemplo, el renio metálico reacciona con cloro para formar hexacloruro de renio, pero con bromo sólo forma pentabromuro de renio, y con yodo solo puede formar tetrayoduro de renio.Greenwood and Earnshaw, pp. 800–4Por la misma razón, sin embargo, dado que el yodo tiene la energía de ionización más baja entre los halógenos y es el más fácil de oxidar de ellos, tiene una química catiónica más significativa y sus estados de oxidación más altos son bastante más estables que los del bromo y el cloro, por ejemplo en el heptafluoruro de yodo.Greenwood and Earnshaw, pp. 804-9El heptafluoruro de yodo (IF7) tiene el yodo en un estado de oxidación de +7, que es bastante estable. En comparación, los compuestos de bromo y cloro en estados de oxidación tan altos son menos comunes y menos estables.
Complejos de transferencia de carga La molécula de yodo (I2) se disuelve en tetracloruro de carbono (CCl4) y en hidrocarburos alifáticos, dando lugar a soluciones de color violeta brillante. En estos disolventes, la banda de absorción máxima se encuentra en la región de 520 – 540 nm y se asigna a una transición π* a σ* .
Cuando el I2 reacciona con bases de Lewis en estos disolventes, se observa un desplazamiento hacia el azul en el pico del I2 y surge un nuevo pico (entre los 230 y los 330 nm) debido a la formación de aductos, denominados complejos de transferencia de carga.Greenwood and Earnshaw, pp. 806-7
Yoduro de hidrógeno derecha|miniaturadeimagen| Yoduro de hidrógeno El compuesto más simple de yodo es el yoduro de hidrógeno, HI. Es un gas incoloro que reacciona con el oxígeno para producir agua y yodo. Aunque es útil en reacciones de yodación en el laboratorio, no tiene usos industriales a gran escala, a diferencia de los otros haluros de hidrógeno. Comercialmente, se suele producir haciendo reaccionar yodo con sulfuro de hidrógeno o hidracina: Greenwood and Earnshaw, pp. 809–12
2 I2 + N2H4 ->[H2O] 4 HI + N2
A temperatura ambiente, es un gas incoloro, como todos los haluros de hidrógeno, excepto el fluoruro de hidrógeno, ya que el hidrógeno no puede formar enlaces de hidrógeno fuertes con el átomo de yodo, que es grande y sólo ligeramente electronegativo. Funde a −51,0 °C y hierve a −35,1 °C. Es un compuesto endotérmico que puede disociarse exotérmicamente a temperatura ambiente, aunque el proceso es muy lento a menos que haya un catalizador presente: la reacción entre hidrógeno y yodo a temperatura ambiente para dar yoduro de hidrógeno no llega a completarse. La energía de disociación del enlace H-I es también la más pequeña de los haluros de hidrógeno, con 295 kJ/mol.Greenwood and Earnshaw, pp. 812–9
El yoduro de hidrógeno acuoso se conoce como ácido yodhídrico, que es un ácido fuerte. El yoduro de hidrógeno es excepcionalmente soluble en agua: un litro de agua disuelve 425 litros de yoduro de hidrógeno, y la solución saturada tiene sólo cuatro moléculas de agua por molécula de yoduro de hidrógeno.Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. . El ácido yodhídrico comercial, denominado "concentrado", generalmente contiene del 48% al 57% de HI en masa; la solución forma un azeótropo con punto de ebullición 126,7 °C a 56,7 g de HI por cada 100g de solución. Por lo tanto, el ácido yodhídrico no puede concentrarse más allá de este punto por evaporación de agua.Greenwood and Earnshaw, pp. 812–9
A diferencia del fluoruro de hidrógeno, el yoduro de hidrógeno líquido anhidro es difícil de manipular como disolvente, debido a su bajo punto de ebullición, su estrecho rango líquido, su baja constante dieléctrica y su escasa disociación en iones H2I + y -estos últimos, en cualquier caso, son mucho menos estables que los iones bifluoruro ( ) debido al enlace de hidrógeno muy débil entre el hidrógeno y el yodo, aunque sus sales con cationes muy grandes y débilmente polarizantes como Cs+ y (R = Me, Et, Bun ) todavía pueden aislarse. El yoduro de hidrógeno anhidro es un disolvente pobre, capaz de disolver pequeños compuestos moleculares como el cloruro de nitrosilo y el fenol, o sales con energías reticulares muy bajas como los haluros de tetraalquilamonio.Greenwood and Earnshaw, pp. 812–9
Otros yoduros binarios Casi todos los elementos de la tabla periódica forman yoduros binarios. Las excepciones son minoritarias y se deben, en cada caso, a una de estas tres causas: inercia extrema y reticencia a participar en reacciones químicas (los gases nobles); inestabilidad nuclear extrema que impide la investigación química antes de la desintegración y la transmutación (muchos de los elementos más pesados más allá del bismuto ); y tener una electronegatividad superior a la del yodo (oxígeno, nitrógeno y los primeros tres halógenos), de modo que los compuestos binarios resultantes no son formalmente yoduros, sino más bien óxidos, nitruros o haluros de yodo. (No obstante, el triyoduro de nitrógeno se denomina yoduro porque es análogo a los otros trihaluros de nitrógeno).Greenwood and Earnshaw, pp. 821–4
Dado el gran tamaño del anión yoduro y el débil poder oxidante del yodo, los estados de oxidación altos son difíciles de alcanzar en los yoduros binarios, dándose el máximo conocido en los pentaioduros de niobio, tantalio y protactinio . Los yoduros pueden obtenerse mediante la reacción de un elemento o su óxido, hidróxido o carbonato con ácido yodhídrico, y luego deshidratarse a temperaturas ligeramente altas combinadas, o bien con baja presión o con gas de yoduro de hidrógeno anhidro. Estos métodos funcionan mejor cuando el producto de yoduro es estable a la hidrólisis; de lo contrario, las posibilidades incluyen la yodación oxidativa a alta temperatura del elemento con yodo o yoduro de hidrógeno, la yodación a alta temperatura de un óxido metálico u otro haluro con yodo, un haluro metálico volátil, tetrayoduro de carbono o un yoduro orgánico. Por ejemplo, el óxido de molibdeno (IV) reacciona con el yoduro de aluminio (III) a 230 °C para obtener yoduro de molibdeno (II) . A continuación se presenta un ejemplo que involucra el intercambio de halógenos, que implica la reacción de cloruro de tantalio (V) con exceso de yoduro de aluminio (III) a 400 °C para obtener yoduro de tantalio (V): Greenwood and Earnshaw, pp. 821–4
3TaCl5 + \underset{(exceso)}{5AlI3} -> 3TaI5 + 5AlCl3
Los yoduros inferiores se pueden producir, o bien mediante descomposición térmica o desproporción; o bien reduciendo el yoduro superior con hidrógeno o un metal, por ejemplo: Greenwood and Earnshaw, pp. 821–4
TaI5{} + Ta ->[\text{gradiente térmico}] [\ce{630^\circ C\ ->\ 575^\circ C}] Ta6I14
La mayoría de los yoduros metálicos que cuentan con el metal en estados de oxidación bajos (+1 a +3) son iónicos. Los no metales tienden a formar yoduros moleculares covalentes, al igual que lo hacen los metales en estados de oxidación elevados, +3 y superiores. Tanto los yoduros iónicos como los covalentes se dan con metales en estado de oxidación (III) (por ejemplo, el yoduro de escandio es mayoritariamente iónico, pero el yoduro de aluminio no lo es). Los yoduros iónicos MIn tienden a presentar los puntos de fusión y ebullición más bajos entre los haluros MXn del mismo elemento, porque las fuerzas electrostáticas de atracción entre los cationes y los aniones son más débiles para el voluminoso anión yoduro. En contraste, los yoduros covalentes tienden a presentar los puntos de fusión y ebullición más altos entre los haluros del mismo elemento, ya que el yodo es el más polarizable de los halógenos y, al tener una mayor cantidad de electrones entre ellos, puede contribuir más a las fuerzas de van der Waals. Naturalmente, abundan las excepciones en el caso de los yoduros intermedios, donde una tendencia da paso a la otra. De manera similar, las solubilidades en agua de los yoduros predominantemente iónicos (por ejemplo, potasio y calcio ) son las mayores entre los haluros iónicos de ese elemento, mientras que las de los yoduros covalentes (por ejemplo, plata ) son las menores de ese elemento. En particular, el yoduro de plata es muy insoluble en agua y su formación se utiliza a menudo como prueba cualitativa del yodo.Greenwood and Earnshaw, pp. 821–4
Halogenuros de yodo Los halógenos forman muchos compuestos binarios interhalógenos diamagnéticos con estequiometrías XY, XY3, XY5 y XY7 (donde X es más pesado que Y), y el yodo no es una excepción. El yodo forma los tres posibles interhalógenos diatómicos, un trifluoruro y un tricloruro, así como un pentafluoruro y, de forma excepcional entre los halógenos, un heptafluoruro. También se han caracterizado numerosos derivados catiónicos y aniónicos, como los compuestos de color rojo vino o naranja brillante del y los compuestos de color marrón oscuro o negro violáceo de I2Cl+ . Además de estos, también se conocen algunos pseudohaluros, como el yoduro de cianógeno (ICN), el tiocianato de yodo (ISCN) y la azida de yodo (IN3).Greenwood and Earnshaw, pp. 824–8 derecha|miniaturadeimagen| monocloruro de yodo El monofluoruro de yodo (IF) es inestable a temperatura ambiente y se desproporciona muy fácilmente y de una forma irreversible en yodo y pentafluoruro de yodo, por lo que no se puede obtener el compuesto puro. Esta molécula, puede sintetizarse a partir de la reacción de yodo con gas flúor en triclorofluorometano a -45 °C, con trifluoruro de yodo en triclorofluorometano a −78 °C, o con fluoruro de plata(I) a 0 °C.Greenwood and Earnshaw, pp. 824–8
El monocloruro de yodo (ICl) y el monobromuro de yodo (IBr), en cambio, son moderadamente estables. El primero, un compuesto volátil de un color rojizo-marrón, fue descubierto de forma independiente tanto por Joseph Louis Gay-Lussac como por Humphry Davy entre 1813 y 1814, poco después de los descubrimientos del cloro y el yodo. Este compuesto, (ICl), imita tan bien al halógeno intermedio de bromo que Justus von Liebig fue inducido a confundir el bromo (que él había encontrado) con el monocloruro de yodo.Tanto el monocloruro de yodo como el monobromuro de yodo se pueden preparar de una forma sencilla haciendo reaccionar yodo con cloro o bromo a temperatura ambiente y purificarse mediante cristalización fraccionada .