Iod

Wechselwirkung mit Lösungsmitteln

Iod löst sich in sehr vielen organischen Lösungsmitteln, wobei die Farbe der Lösung charakteristisch von den Donoreigenschaften des Lösungsmittels abhängt. In unpolaren Lösungsmitteln ( $C {Cl}_{4}$ , $C H {Cl}_{3}$ , $C S_{2}$ ) werden violette Lösungen, in Benzol und Toluol rote Lösungen und in Lösungsmitteln mit stärkeren Donoreigenschaften (Ether, Amine, Alkohole) braune Lösungen erhalten. Das ist auf die Bildung von Donor-Akzeptor-Komplexen (Charge-Transfer-Komplexen) zurückzuführen. Das Iod-Molekül wirkt als Elektronenpaarakzeptor (Akzeptororbital: σ*) während das Lösungsmittel als Elektronenpaardonator fungiert. Die Konsequenz ist eine Schwächung der $I - I$ -Bindung. Bei sehr starken Donatoren ( Pyridin C₅H₅N = py) können noch stärkere Wechselwirkungen auftreten, in deren Folge Dissoziation in Ionen eintritt.

\begin{matrix} Py + I_{2} & \to & Py I_{2} \\ 2 (Py I_{2}) & \to & {[I {Py}_{2}]}^{+} + I_{3}^{-} \end{matrix}

Auch die alkalische Hydrolyse von Iod führt über den spektroskopisch nachgewiesenen Charge-Transfer-Komplex HO^-···I₂.

\begin{matrix} O H^{-} + I_{2} & \to & H O I + I^{-} \end{matrix}

Reaktion mit Wasser

In Wasser disproportioniert Iod geringfügig ( ${p K}_{a}$ = 3·10^-13) in Iodid und Hypoiodit. Das Gleichgewicht der Reaktion verschiebt sich in alkalischer Lösung nach rechts. Das bei der Disproportionierung entstandene IO^- disproportioniert in Iodat und Iodid.

\begin{matrix} I_{2} + 2 H_{2} O & ⇌ & I^{-} + H I O + H_{3} O^{+} \\ I_{2} + 2 O H^{-} & ⇌ & I^{-} + I O^{-} + H_{2} O \\ 3 I O^{-} & \to & I O_{3}^{-} + 2 I^{-} \end{matrix}

Bildung von Polyhalogeniden

Iod löst sich in KI-Lösung zum Triiodid.

\begin{matrix} I^{-} + I_{2} & \to & I_{3}^{-} \end{matrix}

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Abb.1: Lineares Triiodid $I_{3}^{-}$

Mit größeren Kationen (zum Beispiel Cs⁺ , R₄N⁺ ) bilden sich $I_{5}^{-}$ , $I_{7}^{-}$ , $I_{8}^{-}$ , $I_{9}^{-}$ oder gar $I_{16}^{-}$ . Die Reaktionen sind als Säure-Base-Reaktionen nach Lewis aufzufassen.

Bildung von Iod-Kationen

Das kräftig blau gefärbte Diiod-Kation ( $I_{2}^{+}$ ) entsteht bei der Oxidation von Iod durch Schwefeltrioxid oder Antimonpentafluorid.

\begin{matrix} 2 I_{2} + 2 S O_{3} + H_{2} S O_{4} & \to & 2 I_{2}^{+} + S O_{2} + 2 H S O_{4}^{-} \\ 2 I_{2} + Sb F_{5} & \to & 2 I_{2}^{+} + Sb F_{3} + 2 F^{-} \end{matrix}

Es sind weitere Iod-Kationen bekannt: $I_{3}^{+}$ , $I_{4}^{+}$ , $I_{5}^{+}$ , $I_{7}^{+}$ und $I_{15}^{+}$ .

Bildung von Interhalogenverbindungen

Interhalogenverbindungen sind Verbindungen der Halogene untereinander. Unter Beteiligung von Iod sind IF, ICl, IBr, IF₃ (Abb. 2) , IF₅ , IF₇ und (ICl₃)₂ (Abb. 3) bekannt. Die Darstellung der binären Verbindungen erfolgt aus den Elementen. So entsteht Iodchlorid beim Überleiten von Chlor über Iod.

\begin{matrix} I_{2} + {Cl}_{2} & \to & 2 I Cl \end{matrix}

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Abb.2: IF₃

Abb.3: (ICl₃)₂

Iod-Stärke-Reaktion

Als Nachweisreaktion für Iod dient die Reaktion mit Stärke, wobei sich intensiv blau gefärbte Einschlussverbindungen bilden. In Form von I₃ ^- lagert sich Iod in Kanäle des Polysaccharids Amylose ein. Die blaue Farbe ist auf $I_{5}^{-}$ -Ionen zurückzuführen, die in die Kanäle des Polysaccharids Amylose eingelegt sind.

Reaktion mit Thiosulfat

Mit Thiosulfat reagiert Iod unter Bildung von Tetrathionat.

\begin{matrix} 2 S_{2} O_{3}^{2 -} + I_{2} & \to & 2 I^{-} + S_{4} O_{6}^{2 -} \end{matrix}

Diese Reaktion ist in der analytischen Chemie ("Iodometrie") wichtig. Die Bestimmung reduzierend wirkender Stoffe kann direkt mit Iodlösung als Maßlösung erfolgen. Bei der Analyse oxidierender Substanzen wird die Menge des aus Iodid gebildeten Iod mit Thiosulfatmaßlösung bestimmt. Zur Endpunktserkennung dient die Färbung bzw. Entfärbung des blauen Iod-Stärkekomplexes.

$\begin{matrix} I_{2} + 2 e^{-} ⇌ 2 I^{-} & (E° = 0,535 V) \end{matrix}$

Reaktion mit Titan

Bei der Reaktion von Iod mit Titan bei 500 $°C$ bildet sich Titantetraiodid, das sich oberhalb von 1200 $°C$ wieder in die Elemente zersetzt.

\begin{matrix} Ti + 2 I_{2} & ⇌ & Ti I_{4} \end{matrix}

Diese Reaktion wird zur Reindarstellung von Titan nach dem Aufwachsverfahren nach van Arkel und de Boer benutzt.

Reaktion mit Ammoniak

Beim Einleiten von Ammoniak in eine wässrige KI₃ -Lösung wird über verschiedene Zwischenstufen (Monoiodamin NH₂I und Diiodamin NHI₂ ) das im trockenen Zustand hoch explosive Stickstofftriiodid Monoammoniakat - NI₃·NH₃ (Iodstickstoff) - gebildet. Im NI₃·NH₃ sind die NI₃ -Moleküle über Iodbrücken zu unendlichen Ketten verbrückt (Abb. 4) .