Jodek potasu ( KI )

Jodek potasu

Inne nazwy: jodek potasu, monojodek potasu
Wzór chemiczny: KI
Masa molowa: 166.00 g/mol
Numer CAS: 7681-11-0
Wygląd: Biała lub bezbarwna krystaliczna substancja stała
Zapach: Bezwonny
SMILES: [K+].[I-]

Jodek potasu jest nieorganicznym związkiem jonowym złożonym z kationów potasu, K⁺, oraz anionów jodkowych, I⁻. W stanie stałym tworzy sześcienną sieć jonową typu chlorku sodu. Jodek potasu jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i łatwo dysocjuje do uwodnionych jonów potasu i jodkowych, co czyni go wygodnym źródłem jodków dla chemii analitycznej, chemii nieorganicznej, elektrochemii i syntezy organicznej. Jon jodkowy ulega utlenieniu stosunkowo łatwiej niż wiele innych jonów halogenkowych i uczestniczy w licznych reakcjach redoks oraz tworzenia kompleksów. Jodek potasu ma również szczególne znaczenie w chemii jodu, ponieważ jodek oddziałuje z jodem cząsteczkowym, tworząc rozpuszczalne gatunki polijodkowe, zwłaszcza trójjodek, I₃⁻.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Jodek potasu krystalizuje w kubicznej strukturze typu chlorku sodu z grupą przestrzenną Fm3m i czterema jednostkami wzoru w komórce elementarnej. W tej strukturze zarówno K⁺ oraz I⁻ jony mają koordynację oktaedryczną. Sieć jonowa odpowiada za stosunkowo wysoką temperaturę topnienia oraz charakterystyczne właściwości mechaniczne i optyczne kryształów KI.

Związek ma temperaturę topnienia około 681 °C. Jego gęstość w temperaturze pokojowej wynosi około 3.1 g/cm³ . Jodek potasu jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie; opublikowane dane fizykochemiczne podają rozpuszczalność około 148 g na 100 g wody w 25 °C. Jest znacznie mniej rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol i aceton.

Kryształy jodku potasu wykazują szeroki zakres transmitancji optycznej od nadfioletu przez zakres widzialny aż do podczerwieni. Badania optyczne opisują KI jako miękki, higroskopijny materiał kubiczny o użytecznych właściwościach transmitancji w podczerwieni. Właściwości te spowodowały, że był badany i stosowany jako materiał optyczny tam, gdzie wymagana jest transmisja przy dłuższych falach podczerwonych.

W roztworze wodnym jodek odwracalnie reaguje z jodem cząsteczkowym, tworząc trójjodek:

I₂ + I⁻ ⇌ I₃⁻

Ta reakcja znacząco zwiększa pozorną rozpuszczalność jodu cząsteczkowego w wodnych roztworach jodku. Badania spektroskopowe układów jod–jodek potasu wykazują charakterystyczną absorpcję związaną z jonami trójjodkowymi, a równowaga jest silnie zależna od składu rozpuszczalnika i środowiska jonowego.

Jodek jest także skutecznym reduktorem i może być utleniany do jodu przez liczne utleniacze. Ta przewidywalna chemia redoks stanowi podstawę szerokiego zastosowania jodku potasu w procedurach analitycznych jodometrii.

Zastosowania

Jodek potasu jest szeroko stosowany jako odczynnik analityczny w jodometrii. Substancje utleniające mogą przekształcać jony jodkowe w jod cząsteczkowy, a uwolniony jod może być następnie ilościowo oznaczany, zwykle miareczkowaniem standaryzowanym tiosiarczanem sodu. Metody analityczne wykorzystują jodek potasu do oznaczania chloru i innych gatunków utleniających, ponieważ utlenianie jodku daje czułą i dobrze zdefiniowaną odpowiedź chemiczną.

Jodek potasu jest używany do przygotowywania i stabilizowania roztworów analitycznych zawierających jod. Nadmiar jodku przekształca słabo rozpuszczalny w wodzie jod cząsteczkowy w bardziej rozpuszczalny jon trójjodkowy. Układy jod–jodek potasu są w związku z tym stosowane w pomiarach spektrofotometrycznych, badaniach redoks oraz w analizie oddziaływań jodu z polimerami i innymi materiałami.

W syntezie organicznej jodek potasu jest używany jako źródło jodku w reakcjach wymiany halogenków. Reakcje typu Finkelsteina wykorzystują nukleofilowość I⁻ do zastępowania atomów chloru lub bromu jodem w odpowiednich substratach organicznych. Jodek potasu stosowano zarówno w klasycznych, jak i katalitycznych procedurach wymiany halogenków do otrzymywania jodków alkilowych i arylowych.

Jodek potasu jest również stosowany w chemii koordynacyjnej i nieorganicznej jako źródło ligandów jodkowych. Jodek może tworzyć kompleksy z licznymi jonami metali przejściowych i jest używany w badaniach koordynacji metal–halogenek, chemii redoks oraz syntezie związków jodkowych metali.

Jednokryształy jodku potasu o wysokiej czystości są stosowane i badane w optyce ze względu na ich szeroką przezroczystość spektralną sięgającą w podczerwień. Badania KI obejmowały jego pasmową strukturę elektronową, reflektancję w nadfiolecie, właściwości refrakcyjne oraz absorpcję w podczerwieni, czyniąc go ważnym modelowym kryształem halogenkowym metalu alkalicznego w fizyce ciała stałego i optyce.

Jodek potasu jest ponadto używany jako źródło jodku podczas przygotowania i modyfikacji materiałów półprzewodnikowych. Na przykład badania cienkich warstw PbSe wykazały, że układy technologiczne zawierające KI mogą wpływać na jodowanie, chemię granic ziaren, absorpcję w podczerwieni i właściwości fotoprzewodzące.

Źródła literaturowe

1. PubChem, National Center for Biotechnology Information. Potassium Iodide, CID 4875. Molecular formula, molecular mass, CAS number, chemical structure, melting point and solubility data.
2. Palik, E. D. Potassium Iodide (KI). In: Handbook of Optical Constants of Solids, Volume III. Academic Press, 1997, pp. 807-820. DOI: 10.1016/B978-012544415-6.50133-3.
3. Page, L. J.; Hygh, E. H. Electron energy bands and the optical properties of potassium iodide and rubidium iodide. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 1970, 31(2), 265-274. DOI: 10.1016/0022-3697(70)90106-X.
4. IUPAC-NIST Solubility Data Series. Potassium iodide-water systems. National Institute of Standards and Technology, Standard Reference Database 106.
5. Jordanov, N.; Daiev, K. Application of direct thermometric analysis in iodometry. Talanta, 1970, 17(12), 1215-1218. DOI: 10.1016/0039-9140(70)80037-6.
6. Barakat, M. Z.; Shehab, S. K.; Ibrahim, A. A. The microdetermination of soluble iodides with N-bromosuccinimide. Microchemical Journal, 1968, 13(4), 517-525. DOI: 10.1016/0026-265X(68)90027-1.
7. Spectrophotometric determination of the formation constant of triiodide ions in aqueous-organic solvent or polymer mixed media both in absence and presence of a surfactant. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2013. Experimental investigation of iodine-potassium iodide equilibria and triiodide formation.
8. White, J. L.; Poda, A. R.; et al. Determination of iodine number of activated carbon by the method of ultraviolet-visible spectroscopy. Materials Letters, 2021. Study of iodine, iodide and triiodide species in potassium iodide-containing analytical solutions.
9. Zhang, B.; et al. Synthesis of C2-Iodoindoles via an Aromatic Finkelstein-Type Halide Exchange under Mild Conditions. Organic Letters, 2026, 28(1), 236-241. DOI: 10.1021/acs.orglett.5c04613.
10. Photoconductive PbSe thin films and the role of potassium iodide. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 905, 164155. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.164155.

SAFETY

Hazard pictograms GHS08

Signal word Danger · Hazard statements H372 Causes damage to the thyroid through prolonged or repeated exposure. Route of exposure: Oral. · Precautionary statements P260 Do not breathe dust/fume/gas/mist/vapours/spray. P264 Wash thoroughly after handling. P270 Do not eat, drink or smoke when using this product. P314 Get medical advice/attention if you feel unwell. P501 Dispose of contents/container in accordance with local/regional/national/international regulations.