El yoduro de potasio (KI) representa uno de los compuestos inorgánicos más versátiles y significativos en el campo de la química moderna. Esta sal, formada por la unión del potasio y el yodo, destaca por su fundamental papel en procesos de síntesis orgánica e inorgánica, así como por sus diversas aplicaciones industriales y médicas. Su estabilidad y propiedades químicas únicas lo convierten en un compuesto indispensable en laboratorios de investigación y desarrollo, mientras que en el campo de la fotografía analógica, ha sido históricamente importante en el proceso de revelado.
La versatilidad del KI se manifiesta en sus múltiples aplicaciones: en la industria farmacéutica es esencial como suplemento de yodo y en tratamientos de medicina nuclear; en seguridad nuclear, actúa como protector de la glándula tiroides mediante la saturación controlada con yodo no radiactivo, previniendo la absorción de isótopos radiactivos en situaciones de emergencia; en química analítica, sirve como reactivo en numerosas técnicas de análisis; y en la industria alimentaria, se utiliza como aditivo para la yodación de la sal de mesa. Este uso diversificado, junto con su papel en la protección radiológica bajo supervisión médica, subraya la importancia de mantener reservas estratégicas del compuesto y justifica el continuo interés en optimizar sus métodos de síntesis. En esta guía detallada, explicaremos el proceso de síntesis del yoduro de potasio a partir de yodo elemental e hidróxido de potasio, proporcionando una metodología paso a paso que garantiza resultados reproducibles, diseñada tanto para estudiantes avanzados como para profesionales del laboratorio, enfatizando la seguridad y la precisión en cada etapa del proceso.
Materiales y equipo
Reactivos
- Yodo elemental (I₂)
- Hidróxido de potasio (KOH) en hojuelas
- Agua destilada
Equipo de Seguridad
- Lentes de protección
- Guantes de laboratorio
- Campana de extracción
Material de Laboratorio
- Matraz Erlenmeyer
- Embudo de filtración
- Papel filtro
- Agitador magnético con plancha de calentamiento
- Termómetro
- Medidor de pH
- Vaso de precipitados
- Espátula
Procedimiento Experimental
1. Preparación Inicial
- Colocar el yodo elemental (reactivo limitante) en el matraz Erlenmeyer
- Agregar agua destilada
- Agitar la mezcla y tapar
Ilustración 1. Observación: Cuando se pone un poco de la solución en un papel se torna de un color entre azul y morado.
2. Reacción química
La reacción principal que ocurre es: 3I₂ + 6KOH → KIO₃ + 5KI + 3H₂O
Nota: Se forma yodato de potasio (KIO₃) como subproducto, que es menos soluble en agua que el KI.
Procedimiento detallado:
Agregar KOH gradualmente, observando que:
- Introducir un agitador magnético en el matraz Erlenmeyer
- Colocar el matraz sobre la plancha de agitación
- Al añadir el hidróxido de potasio, la solución cambia de color instantáneamente
- Esperar hasta que la solución regrese a su color original
- Cuando retorna al color inicial, añadir una nueva porción de hidróxido de potasio
- Repetir este proceso, observando los cambios instantáneos de color
- Continuar hasta que no se observan cristales de yodo y la solución sea cristalina
Monitorear la progresión de colores:
- Color inicial: Amarillo-naranja
- Cambios intermedios: Decoloración instantánea al añadir KOH
- Retorno al color original: Señal para agregar más KOH
- Color final deseado: Solución cristalina transparente sin cristales visibles
Ilustración 2. Al añadir el hidróxido de potasio, la solución cambia de color instantáneamente.
3. Control de Reacción
- Monitorear pH (debe ser básico)
- Verificar temperatura (no es reacción exotérmica)
- Observar disolución de cristales
- Observar el color de la solución
Ilustración 3. El pH básico de la reacción indica que ya la solución cuenta con suficiente hidróxido de potasio y la coloración no se debe al yodo.
4. Cristalización
Enfriar la solución en congelador durante 10-20 minutos
- Importante: No permitir que la solución se congele
- Propósito: Precipitar KIO₃ (subproducto menos soluble que KI)
El KIO₃, siendo menos soluble en agua, precipita primero que el KI
5. Filtración
- Después del enfriamiento, se debe filtrar la solución para separar cualquier precipitado formado
- La filtración ayuda a obtener un producto más puro, separando la mezcla de KI y KIO₃
- Después de la filtración, se midió la temperatura de la solución, registrando 9°C
Esta medición de temperatura es importante ya que confirma que la solución alcanzó la temperatura adecuada para la precipitación del KIO₃ sin llegar al punto de congelación. La medición de temperatura también sirve como punto de referencia antes de comenzar el proceso de calentamiento.
6. Purificación
- Calentar la solución filtrada hasta aproximadamente 45°C
- Continuar calentamiento hasta 90°C
- Observación 1:
- La solución pierde el tinte amarillo durante este proceso
- Observación 2:
- Al alcanzar temperaturas cercanas a los 90°C, se observa la formación de cristales
- Es importante notar que, según la teoría, estos cristales corresponden al excedente de hidróxido de potasio presente en la solución
- Esta observación es consistente con el hecho de que se utilizó un exceso de KOH durante la reacción.
Ilustración 4. La solución pierde el tinte amarillo durante el calentamiento.
Datos de Solubilidad
- KOH: 97 g/100 mL a 0°C
- KI: 128 g/100 mL a 0°C
7. Interpretación de los datos de solubilidad y objetivo del experimento
La diferencia en solubilidad entre el KOH y el KI tiene implicaciones importantes para el proceso:
1. Comportamiento en solución saturada:
- La solubilidad del KOH es menor que la del KI en agua
- En una solución saturada, el hidróxido de potasio precipitará primero
2. Proceso de purificación opcional:
a. Para obtener una solución más pura de KI, se podría
- Dejar enfriar la solución hasta que precipitan abundantes cristales
- Filtrar estos cristales
- Volver a calentar la solución
b. Los cristales filtrados contendrían:
- Principalmente KOH
- Una pequeña cantidad de KI no recuperable
- La mayor parte del yoduro de potasio permanece en la solución
3. Objetivo real del experimento:
No se busca obtener el producto más puro posible
El propósito principal es:
- Evitar la pérdida de yodo por sublimación
- Obtener el yodo en una forma más estable (como sal)
8. Procedimiento final:
- Evaporar completamente el solvente
- Raspar el producto del vaso de precipitados
- Pesar el yoduro de potasio obtenido
Rendimiento y resultados
- Producto obtenido: 3.16 g KI
- Yodo inicial: 1.44 g
- Pureza: Variable según proceso de purificación
Ilustración 5. Producto obtenido: 3.16 g KI.
La síntesis de yoduro de potasio mediante este método no solo demuestra principios fundamentales de química inorgánica, sino que también contribuye a la producción de un compuesto de vital importancia para la salud pública y la seguridad nuclear. Con un rendimiento de 3.16 g de KI a partir de 1.44 g de yodo elemental, este procedimiento ofrece una ruta eficiente para la obtención de este versátil compuesto.
Los aspectos más relevantes de esta síntesis incluyen:
- La transformación exitosa del yodo elemental en una sal estable y médicamente relevante
- El control efectivo de la reacción mediante observaciones visuales y mediciones de pH
- La comprensión práctica de los principios de solubilidad y cristalización
- La importancia del balance entre pureza y eficiencia en procesos químicos
La relevancia de este procedimiento se magnifica al considerar el papel crítico del KI en la protección contra emergencias radiológicas. Aunque este método de síntesis está orientado principalmente a evitar la sublimación del yodo y obtener una forma estable del compuesto, sienta las bases para procedimientos más refinados que podrían aplicarse en la producción de KI de grado farmacéutico.
Para investigaciones futuras, sería valioso explorar métodos de purificación adicionales que permitan alcanzar los estándares de pureza requeridos para aplicaciones médicas, manteniendo la eficiencia del proceso. También resultaría interesante investigar modificaciones que optimicen la producción a mayor escala, considerando la importancia estratégica del compuesto en protocolos de seguridad nuclear.
Referencias
Natural Medicines Comprehensive Database Consumer Version [Internet]. Stockton (CA): Therapeutic Research Faculty; ©1995-2018. Yoduro de potasio; [actualizado 15 nov. 2016; consulta 10 enero. 2025]; Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/druginfo/natural/251.html
