Źródła mikroelementów miedzi i jodu

Jodek miedzi (jodek miedzi (I), CuI) jest używany jako źródło jodu i miedzi w soli kuchennej, karmie dla psów i paszach dla zwierząt. Jego zaletą jest dodanie mikroelementu odżywczego miedzi, jak również jodu.

Jodek miedzi (I)

Miedź jest niezbędnym składnikiem odżywczym, ale jest umiarkowanie toksyczna w wyższych dawkach, przy dawkach co najmniej 11 mg/kg wymaganych dla efektu toksycznego. Związki miedzi są stosowane jako algicyd, środek grzybobójczy na winogronach i herbicyd wodny używany do kontroli wodorostów w stawach, ale są one znacznie mniej toksyczne dla ssaków. Niska rozpuszczalność CuI (0,00042 g/L lub 0,42 mg/L) eliminuje ryzyko zatrucia miedzią, jednocześnie dostarczając bardzo niską dawkę jodu 150 µg RDA.

Widzieliśmy już skutki niedoboru jodu. Niedobór miedzi prowadzi do wysokiego poziomu tłuszczu (trójglicerydów), stłuszczenia wątroby, niskiego poziomu melaniny (podatność na oparzenia słoneczne) i niskiego poziomu dopaminy (związanego z depresją).

Istnieje kilka powodów, dla których jodek miedzi (II), CuI2 z dwukrotnie większą ilością jodu na miedź niż CuI, nie jest używany jako suplement jodu, ale najpierw musimy całkowicie zrozumieć znaczenie wzorów CuI i CuI2.

Teoria atomowa Daltona była w stanie wyjaśnić fakt, że CuI ma przewidywalny skład (procenty Cu i I), jesteśmy absolutnie pewni ile Cu i ile I otrzymujemy z dowolnego źródła żywieniowego CuI. Teoria Daltona pozwala nam również przewidzieć skład nieznanych jeszcze związków jodu; na przykład zobaczymy, jak przewidzieć skład CuI2 na podstawie składu CuI.

Aby przetestować teorię, najpierw używamy jej do przewidywania makroskopowego świata. Jeśli przewidywania zgadzają się z istniejącymi danymi, teoria przechodzi test. Jeśli nie, teoria musi zostać odrzucona lub zmodyfikowana. Jeśli dane nie są dostępne, trzeba przeprowadzić więcej badań. W końcu wyniki nowych eksperymentów można porównać z przewidywaniami teorii.

Na przykład postulat 3 w teorii atomowej Daltona mówi, że atomy nie są tworzone, niszczone ani zmieniane w reakcji chemicznej. Postulat 2 mówi, że atomy danego pierwiastka mają charakterystyczną masę: W drodze logicznej dedukcji, zatem, równe liczby każdego rodzaju atomów muszą pojawić się po lewej i prawej stronie równań chemicznych takich jak

i całkowita masa reagentów musi być równa całkowitej masie produktów. Teoria atomistyczna Daltona przewiduje doświadczalne prawo zachowania masy Lavoisiera.

Drugie przewidywanie teorii atomistycznej jest nieco bardziej złożone. Związek to określona liczba dwóch lub więcej rodzajów atomów. Bez względu na to, jak, kiedy i gdzie związek jest tworzony, musi on zawsze mieć takie same proporcje różnych atomów. Tak więc jodek miedzi ma wzór CuI, bez względu na to, ile mamy lub skąd pochodzi związek, zawsze będzie w nim dwa razy więcej atomów jodu niż miedzi. Ponieważ każdy rodzaj atomu ma swoją charakterystyczną masę, masa jednego pierwiastka łączącego się z ustaloną masą drugiego powinna być zawsze taka sama. W jodku miedzi, na przykład, jeśli każdy atom jodu jest 2,00 razy cięższy od atomu miedzi (co obecnie wiemy dzięki spektrometrii masowej), stosunek mas wynosiłby

Niezależnie od tego, ile mamy cząsteczek jodku miedzi, każda z nich ma tę samą proporcję jodu, a zatem każda próbka jodku miedzi musi mieć tę samą proporcję jodu. Właśnie wyprowadziliśmy prawo stałego składu, zwane czasem prawem stałych proporcji: Kiedy elementy łączą się w związki, zawsze robią to w dokładnie takim samym stosunku mas. Prawo to zostało wysunięte w 1799 roku przez francuskiego chemika Prousta (1754-1826), cztery lata przed wysunięciem przez Daltona teorii atomu, a jego logiczne wyprowadzenie z tej teorii przyczyniło się do jej akceptacji. Prawo stałego składu mówi o tym, że skład i inne właściwości czystego związku są niezależne od tego, kto go przygotował i skąd pochodzi. Na przykład można oczekiwać, że dwutlenek węgla znaleziony na Marsie będzie miał taki sam skład jak ten na Ziemi, podczas gdy naturalna witamina C wyekstrahowana i oczyszczona z dzikiej róży ma dokładnie taki sam skład jak syntetyczna witamina C przygotowana przez firmę farmaceutyczną. Absolutna czystość jest jednak idealną granicą, do której możemy się tylko zbliżyć, a na właściwości wielu substancji może wpływać obecność bardzo małych ilości zanieczyszczeń.

Co z CuI2? Powinien mieć dwa razy więcej jodu! Równanie chemiczne do syntezy jodku miedziowego to

Rysunek ‖ (‖ PageIndex{2}) struktura jodku miedzi (I)

Figura ‖ (‖) Struktura tolbachitu; Hipotetyczny CuI2 powinien być podobny. Zauważ, że atomy miedzi znajdują się w centrum 6 atomów I zarówno w CuI jak i Tolbachicie.

Wygląd jodku miedzi (II) (Tohbachitu) CuCl2; CuI2 powinien być podobny

Jodek miedzi jest jednak niestabilny i natychmiast rozkłada się na CuI i I2:

Chlorek miedzi (II) (CuCl2) jest stabilny, a jego wygląd pokazano powyżej; CuI2 miałby podobny wygląd. Tak więc CuI2 nie może być używany jako suplement, ponieważ jest niestabilny. Ale nawet gdyby istniał, jego prawdopodobnie zielony kolor prawdopodobnie wykluczyłby go z użycia w soli!

Z wzorów CuI i CuI2 wynika, że jodek miedzi (I) ma tylko 1 atom jodu na każdy atom miedzi, podczas gdy jodek miedzi (II) ma 2 atomy jodu na każdy atom miedzi. Tak więc, dla danej liczby atomów miedzi, jodek miedzi (II) zawsze będzie miał dwa razy więcej atomów jodu niż jodek miedzi (I). Ponownie używając postulatu 2 z Teorii Atomowej Daltona, atomy mają charakterystyczne masy, a więc dwa razy więcej atomów jodu odpowiada dwa razy większej masie jodu.

Możemy więc powiedzieć, że dla danej masy miedzi, jodek miedzi (II) będzie zawierał dwa razy więcej masy jodu niż jodek miedzi (I). Zmniejszona o połowę masa jodu w CuI wynika z utraty I2 przez CuI2 w równaniu (3).]

Powyższe rozumowanie i obliczenia ilustrują prawo wielokrotnych proporcji. Kiedy dwa pierwiastki tworzą kilka związków, stosunek mas w jednym związku będzie małą liczbą całkowitą wielokrotności stosunku mas w innym związku. W przypadku jodku miedzi (I) i jodku miedzi (II), stosunek masowy jodu do miedzi wynosi odpowiednio 2,00:1 i 4,00:1. Druga wartość jest małą całkowitą wielokrotnością (2 razy) pierwszej.

Do czasu zaproponowania teorii atomistycznej nikt nie spodziewał się, że może istnieć jakakolwiek zależność między stosunkami mas w dwóch lub więcej związkach zawierających te same pierwiastki. Ponieważ teoria przewidywała takie związki, Dalton i inni chemicy zaczęli ich szukać. Wkrótce zgromadzono wiele eksperymentalnych dowodów na to, że prawo wielokrotnych proporcji jest ważne. W ten sposób teoria atomistyczna była w stanie wyjaśnić znane wcześniej fakty i prawa, a także przewidzieć nowe prawo. W procesie weryfikacji tego przewidywania, Dalton i jemu współcześni przeprowadzili wiele dodatkowych eksperymentów ilościowych. Prowadziły one do kolejnych faktów, kolejnych praw, a w końcu do nowych lub zmodyfikowanych teorii. Ta cecha stymulowania dalszych badań i przemyśleń stawia postulaty Daltona w doborowym towarzystwie innych dobrych teorii naukowych.

Z ChemPRIME: 2.4: Testowanie teorii atomu