Bronnen van koper en jodium micronutriënten

Koperjodide (koper(I)jodide, CuI) wordt gebruikt als een bron van jodium en koper in keukenzout, hondenvoer en diervoeder. Het heeft het voordeel dat het naast jodium ook het micronutriënt koper toevoegt.

Figuur (¹PageIndex{1}) koper(I)jodide

Koper is een essentiële voedingsstof, maar is matig toxisch in hogere doses, waarbij doses van ten minste 11 mg/kg nodig zijn voor een toxisch effect. Koperverbindingen worden gebruikt als algicide, fungicide op druiven, en als waterherbicide om zeewier in vijvers te bestrijden, maar ze zijn veel minder giftig voor zoogdieren. De lage oplosbaarheid van CuI (0,00042 g/L of 0,42 mg/L) elimineert het risico van kopervergiftiging, terwijl het de zeer lage 150 µg ADH voor jodium levert.

We hebben de effecten van jodiumtekort al gezien. Kopergebrek leidt tot een hoog vetgehalte (triglyceriden), leververvetting, een laag melaninegehalte (gevoeligheid voor zonnebrand), en een laag dopaminegehalte (geassocieerd met depressie).

Er zijn verschillende redenen waarom koper(II)jodide, CuI2 met tweemaal zoveel jodium per koper als CuI, niet als jodiumsupplement wordt gebruikt, maar eerst moeten we de betekenis van de formules CuI en CuI2 helemaal begrijpen.

Dalton’s atoomtheorie was in staat het feit te verklaren dat CuI een voorspelbare samenstelling heeft (percentages Cu en I), we zijn absoluut zeker van hoeveel Cu en hoeveel I we krijgen uit elke voedingsbron van CuI. Met de theorie van Dalton kunnen we ook de samenstelling van nog onbekende joodverbindingen voorspellen; we zullen bijvoorbeeld zien hoe we de samenstelling van CuI2 kunnen voorspellen uit die van CuI.

Om een theorie te testen, gebruiken we haar eerst om een voorspelling te doen over de macroscopische wereld. Als de voorspelling overeenkomt met bestaande gegevens, doorstaat de theorie de test. Zo niet, dan moet de theorie worden verworpen of gewijzigd. Als er geen gegevens beschikbaar zijn, moet er meer onderzoek worden gedaan. Uiteindelijk kunnen de resultaten van nieuwe experimenten worden vergeleken met de voorspellingen van de theorie.

Zo stelt bijvoorbeeld postulaat 3 in de Atoomtheorie van Dalton dat atomen bij een chemische reactie niet worden gemaakt, vernietigd of veranderd. Postulaat 2 zegt dat atomen van een bepaald element een karakteristieke massa hebben: Door logische gevolgtrekking moeten er dus gelijke aantallen van elk type atoom voorkomen aan de linker- en rechterkant van chemische vergelijkingen zoals

en de totale massa van de reactanten moet gelijk zijn aan de totale massa van de producten. Dalton’s atoomtheorie voorspelt Lavoisier’s experimentele wet van behoud van massa.

Een tweede voorspelling van de atoomtheorie is iets complexer. Een verbinding bestaat uit een bepaald aantal van twee of meer atoomtypen. Het maakt niet uit hoe, wanneer of waar een verbinding wordt gemaakt, zij moet altijd dezelfde verhoudingen van verschillende atomen hebben. Zo heeft koperjodide de formule CuI, ongeacht hoeveel we er van hebben of waar de verbinding vandaan komt, er zullen altijd twee keer zoveel jodiumatomen als koperatomen zijn. Aangezien elk type atoom een karakteristieke massa heeft, moet de massa van het ene element dat zich met een vaste massa van het andere verbindt, altijd dezelfde zijn. Als bijvoorbeeld in koperojodide elk jodiumatoom 2,00 maal zo zwaar is als een koperatoom (zoals we nu weten door massaspectrometrie), dan zou de verhouding van de massa’s

Hoe veel koperojodidemoleculen we ook hebben, elk heeft hetzelfde aandeel jodium, en dus moet elk monster van koperojodide datzelfde aandeel jodium hebben. We hebben zojuist de wet van constante samenstelling afgeleid, die soms de wet van de bepaalde verhoudingen wordt genoemd: Wanneer elementen samen een verbinding vormen, doen ze dat altijd in precies dezelfde massaverhouding. Deze wet werd in 1799 gepostuleerd door de Franse scheikundige Proust (1754 tot 1826), vier jaar voordat Dalton de atoomtheorie voorstelde, en de logische afleiding ervan uit de theorie droeg bij tot de aanvaarding van de atoomtheorie. De wet van constante samenstelling maakt het belangrijke punt dat de samenstelling en andere eigenschappen van een zuivere verbinding onafhankelijk zijn van wie ze heeft bereid of waar ze vandaan komt. Het kooldioxide dat op Mars wordt gevonden, bijvoorbeeld, zal naar verwachting dezelfde samenstelling hebben als het kooldioxide op aarde, terwijl de natuurlijke vitamine C die uit rozenbottels wordt geëxtraheerd en gezuiverd, precies dezelfde samenstelling heeft als de synthetische vitamine C die door een farmaceutisch bedrijf wordt bereid. Absolute zuiverheid is echter een ideale grens die we slechts kunnen benaderen, en de eigenschappen van veel stoffen kunnen worden beïnvloed door de aanwezigheid van zeer kleine hoeveelheden onzuiverheden.

Wat te denken van CuI2? Dat moet twee keer zoveel jood bevatten! De chemische vergelijking voor de synthese van koperjodide is

Figuurtje (Pagina-index{2}) structuur van koper(I)jodide

Figuur (\PageIndex{3}}) structuur van Tolbachiet; Hypothetisch CuI2 zou vergelijkbaar moeten zijn. Merk op dat koperatomen zich in het centrum van 6 I-atomen bevinden in zowel CuI als Tolbachiet.

Figuurtje (PaginaIndex{4}) Uiterlijk van koper(II)jodide (Tohbachiet) CuCl2; CuI2 zou vergelijkbaar moeten zijn

Maar koperjodide is instabiel, en ontleedt onmiddellijk tot CuI en I2:

Koper(II)chloride (CuCl2) is stabiel en het uiterlijk ervan is hierboven te zien; CuI2 zou een soortgelijk uiterlijk hebben. Dus CuI2 kan niet als supplement worden gebruikt omdat het instabiel is. Maar zelfs als het zou bestaan, dan zou de groene kleur het waarschijnlijk uitsluiten van gebruik in zout!

Uit de formules CuI en CuI2 kunnen we afleiden dat koper(I)jodide slechts 1 jodiumatoom heeft voor elk koperatoom, terwijl koper(II)jodide 2 jodiumatomen heeft voor elk koperatoom. Voor een gegeven aantal koperatomen zal koper(II)jodide dus altijd tweemaal zoveel jodiumatomen hebben als koper(I)jodide. Opnieuw gebruikmakend van postulaat 2 uit Dalton’s Atoomtheorie, hebben de atomen karakteristieke massa’s, en dus komen twee keer zoveel jodiumatomen overeen met twee keer zoveel jodiummassa’s.

Daarom kunnen we zeggen dat voor een gegeven massa koper, koper(II)jodide twee keer zoveel massa jodium zal bevatten als koper(I)jodide. De gehalveerde massa jood in CuI is het gevolg van het verlies van I2 door CuI2 in Eq. (3).]

De bovenstaande redenering en berekeningen illustreren de wet van de meervoudige verhoudingen. Wanneer twee elementen meerdere verbindingen vormen, zal de massaverhouding in de ene verbinding een klein veelvoud in hele getallen zijn van de massaverhouding in een andere verbinding. In het geval van koper(I)jodide en koper(II)jodide zijn de massaverhoudingen van jood tot koper respectievelijk 2,00:1 en 4,00:1. De tweede waarde is een klein veelvoud in hele getallen van (2 maal) de eerste.

Tot de atoomtheorie werd voorgesteld, had niemand verwacht dat er een verband zou bestaan tussen massaverhoudingen in twee of meer verbindingen die dezelfde elementen bevatten. Omdat de theorie zulke verbanden voorspelde, gingen Dalton en andere scheikundigen er naar op zoek. Al snel werd een grote hoeveelheid experimenteel bewijs verzameld om aan te tonen dat de wet van de veelvoudige verhoudingen geldig was. De atoomtheorie was dus in staat om eerder bekende feiten en wetten te verklaren, en voorspelde ook een nieuwe wet. Bij het verifiëren van die voorspelling voerden Dalton en zijn tijdgenoten veel aanvullende kwantitatieve experimenten uit. Deze leidden tot meer feiten, meer wetten en, uiteindelijk, nieuwe of gewijzigde theorieën. Deze eigenschap van het stimuleren van meer onderzoek en denken plaatst Dalton’s postulaten in het voorname gezelschap van andere goede wetenschappelijke theorieën.

Van ChemPRIME: 2.4: Testing the Atomic Theory