Fonti di rame e iodio micronutrienti

Ioduro di rame (ioduro di rame (I), CuI) è usato come fonte di iodio e rame alimentare nel cibo per cani sale da tavola e mangimi. Ha il vantaggio di aggiungere il micronutriente rame oltre allo iodio.

Figura \(\PageIndex{1}) ioduro di rame (I)

Il rame è un nutriente essenziale, ma è moderatamente tossico a dosi elevate, con dosi di almeno 11 mg/kg richieste per un effetto tossico. I composti di rame sono usati come alghicida, fungicida sull’uva, ed erbicida acquatico usato per controllare le alghe negli stagni, ma sono molto meno tossici per i mammiferi. La bassa solubilità del CuI (0,00042 g/L o 0,42 mg/L) elimina il rischio di avvelenamento da rame, mentre fornisce i bassissimi 150 µg RDA di iodio.

Abbiamo già visto gli effetti della carenza di iodio. La carenza di rame porta ad alti livelli di grassi (trigliceridi), malattie del fegato grasso, bassi livelli di melanina (suscettibilità alle scottature solari) e bassi livelli di dopamina (associati alla depressione).

Ci sono diverse ragioni per cui lo ioduro di rame (II), CuI2 con il doppio di iodio per rame rispetto al CuI, non viene usato come integratore di iodio, ma prima dobbiamo capire completamente il significato delle formule CuI e CuI2.

La teoria atomica di Dalton è riuscita a spiegare il fatto che CuI ha una composizione prevedibile (percentuali di Cu e I), siamo assolutamente certi di quanto Cu e quanto I otteniamo da qualsiasi fonte nutrizionale di CuI. La teoria di Dalton ci permette anche di predire le composizioni di composti di iodio ancora sconosciuti; per esempio, vedremo come predire la composizione di CuI2 da quella di CuI.

Per verificare una teoria, la usiamo prima per fare una previsione sul mondo macroscopico. Se la previsione concorda con i dati esistenti, la teoria supera il test. In caso contrario, la teoria deve essere scartata o modificata. Se i dati non sono disponibili, allora bisogna fare altre ricerche. Alla fine i risultati dei nuovi esperimenti possono essere confrontati con le previsioni della teoria.

Per esempio, il postulato 3 della teoria atomica di Dalton afferma che gli atomi non vengono creati, distrutti o cambiati in una reazione chimica. Il postulato 2 dice che gli atomi di un dato elemento hanno una massa caratteristica: Per deduzione logica, quindi, un numero uguale di ogni tipo di atomo deve apparire a sinistra e a destra delle equazioni chimiche come

e la massa totale dei reagenti deve essere uguale alla massa totale dei prodotti. La teoria atomica di Dalton predice la legge sperimentale di conservazione della massa di Lavoisier.

Una seconda previsione della teoria atomica è un po’ più complessa. Un composto un numero definito di due o più tipi di atomi. Non importa come, quando o dove un composto è fatto, deve sempre avere gli stessi rapporti di atomi diversi. Così lo ioduro rameoso ha la formula CuI non importa quanto abbiamo o da dove viene il composto, ci saranno sempre il doppio di atomi di iodio rispetto agli atomi di rame. Poiché ogni tipo di atomo ha una massa caratteristica, la massa di un elemento che si combina con una massa fissa dell’altro dovrebbe essere sempre la stessa. Nello ioduro cupo, per esempio, se ogni atomo di iodio è 2,00 volte più pesante di un atomo di rame (come sappiamo ora dalla spettrometria di massa), il rapporto delle masse sarebbe

Non importa quante molecole di ioduro cupo abbiamo, ognuna ha la stessa proporzione di iodio, e quindi ogni campione di ioduro cupo deve avere la stessa proporzione di iodio. Abbiamo appena derivato la legge della composizione costante, talvolta chiamata legge delle proporzioni definite: Quando gli elementi si combinano per formare un composto, lo fanno sempre esattamente nello stesso rapporto di masse. Questa legge era stata postulata nel 1799 dal chimico francese Proust (1754-1826), quattro anni prima che Dalton proponesse la teoria atomica, e la sua derivazione logica dalla teoria ha contribuito all’accettazione di quest’ultima. La legge della composizione costante fa l’importante punto che la composizione e le altre proprietà di un composto puro sono indipendenti da chi l’ha preparato o da dove viene. L’anidride carbonica trovata su Marte, per esempio, può avere la stessa composizione di quella sulla Terra, mentre la vitamina C naturale estratta e purificata dalla rosa canina ha esattamente la stessa composizione della vitamina C sintetica preparata da una casa farmaceutica. La purezza assoluta è comunque un limite ideale al quale possiamo solo avvicinarci, e le proprietà di molte sostanze possono essere influenzate dalla presenza di quantità molto piccole di impurità.

Che dire di CuI2? Dovrebbe avere il doppio dello iodio! L’equazione chimica per la sintesi dello ioduro rameico è

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Figura \(\PageIndex{2}) struttura dello ioduro di rame (I)

Figura \(\PageIndex{3}) Struttura della Tolbachite; L’ipotetico CuI2 dovrebbe essere simile. Si noti che gli atomi di rame sono al centro di 6 atomi di I sia in CuI che in Tolbachite.

Figura \(\PageIndex{4}) Aspetto dello ioduro di rame (II) (Tohbachite) CuCl2; CuI2 dovrebbe essere simile

Ma lo ioduro rameico è instabile, e si decompone immediatamente in CuI e I2:

Il cloruro di rame (II) (CuCl2) è stabile e il suo aspetto è mostrato sopra; CuI2 avrebbe un aspetto simile. Quindi CuI2 non può essere usato come integratore perché è instabile. Ma anche se esistesse, il suo probabile colore verde probabilmente lo escluderebbe dall’uso nel sale!

Dalle formule CuI e CuI2 possiamo vedere che lo ioduro di rame (I) ha solo 1 atomo di iodio per ogni atomo di rame, mentre lo ioduro di rame (II) ha 2 atomi di iodio per ogni atomo di rame. Così, per un dato numero di atomi di rame, lo ioduro di rame (II) avrà sempre il doppio degli atomi di iodio dello ioduro di rame (I). Sempre usando il postulato 2 della teoria atomica di Dalton, gli atomi hanno masse caratteristiche, e così il doppio degli atomi di iodio corrisponde al doppio della massa di iodio.

Perciò possiamo dire che per una data massa di rame, lo ioduro di rame (II) conterrà il doppio della massa di iodio che lo ioduro di rame (I). La massa dimezzata di iodio in CuI è il risultato della perdita di I2 da parte di CuI2 nell’Eq. (3)]

Il ragionamento e i calcoli precedenti illustrano la legge delle proporzioni multiple. Quando due elementi formano diversi composti, il rapporto di massa in un composto sarà un piccolo multiplo intero del rapporto di massa in un altro. Nel caso dello ioduro di rame (I) e dello ioduro di rame (II), i rapporti di massa dello iodio al rame sono rispettivamente 2,00:1 e 4,00:1. Il secondo valore è un piccolo multiplo intero del (2 volte) primo.

Fino a quando la teoria atomica fu proposta, nessuno si aspettava che esistesse una relazione tra i rapporti di massa in due o più composti contenenti gli stessi elementi. Poiché la teoria prevedeva tali relazioni, Dalton e altri chimici iniziarono a cercarle. In breve tempo, una grande quantità di prove sperimentali fu accumulata per dimostrare che la legge delle proporzioni multiple era valida. Così la teoria atomica era in grado di rendere conto di fatti e leggi precedentemente conosciuti, e prevedeva anche una nuova legge. Nel processo di verifica di quella previsione, Dalton e i suoi contemporanei fecero molti altri esperimenti quantitativi. Questi portarono a più fatti, più leggi e, infine, a teorie nuove o modificate. Questa caratteristica di stimolare più ricerca e pensiero mise i postulati di Dalton nella distinta compagnia di altre buone teorie scientifiche.

Da ChemPRIME: 2.4: Test della teoria atomica