El yodo fue descubierto en 1811 por el químico francés Bernard Courtois (1777-1838) en las cenizas de algas marinas (quelpo) utilizadas para la producción de salitre. Courtois trabajaba en la fábrica familiar de salitre en París durante las guerras napoleónicas, un período en el que el salitre era crucial para la fabricación de pólvora.
Durante el tratamiento de las cenizas de algas con ácido sulfúrico concentrado, Courtois observó la liberación de vapores violetas espectaculares que se condensaban en cristales gris-negros metálicos con reflejos violetas. Este descubrimiento fortuito reveló un nuevo elemento químico con propiedades notables. Courtois, consciente de la importancia de su descubrimiento pero sin los medios para estudiarlo completamente, compartió muestras con otros químicos.
Las propiedades de este nuevo elemento fueron estudiadas por Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) y Humphry Davy (1778-1829) en 1813-1814. Gay-Lussac propuso el nombre yodo derivado del griego iodes (ἰοειδής) que significa "violeta" o "color de violeta", en referencia al color característico de los vapores. El símbolo químico I fue adoptado inmediatamente.
La importancia médica del yodo fue reconocida gradualmente en el siglo XIX. En 1820, el médico suizo Jean-François Coindet (1774-1834) descubrió que el yodo podía tratar el bocio, una enfermedad endémica en regiones montañosas pobres en yodo. Este descubrimiento estableció al yodo como el primer elemento traza reconocido como esencial para la salud humana.
N.B.:
El yodo está presente en la corteza terrestre a una concentración promedio de aproximadamente 0,45 ppm, lo que lo hace relativamente raro, unas 60 veces menos abundante que el cloro. Sin embargo, el yodo se acumula fuertemente en los océanos, donde su concentración alcanza aproximadamente 0,06 mg/L, y se concentra masivamente en las algas marinas, que pueden contener hasta un 0,5% de su peso seco en yodo.
Los principales minerales de yodo son raros. El yodo se extrae principalmente de las salmueras de los yacimientos de nitrato de Chile (caliche) y Japón, o se recupera de las salmueras de extracción de petróleo y gas. Las algas marinas (laminarias, fucus) siguen siendo una fuente tradicional de yodo en ciertas regiones. El yoduro y el yodato de sodio son los principales compuestos comerciales.
La producción mundial de yodo es de aproximadamente 30.000 a 35.000 toneladas por año. Chile domina la producción mundial con aproximadamente el 55-60% del total, seguido por Japón (25-30%), Estados Unidos y Turkmenistán. Esta concentración geográfica hace del yodo un material estratégicamente importante, especialmente para las aplicaciones médicas esenciales.
El yodo es considerado un elemento crítico por varios países debido a su carácter indispensable para la salud pública y sus aplicaciones médicas. El reciclaje del yodo es limitado, representando menos del 5% de la oferta, aunque el reciclaje a partir de soluciones fotográficas usadas fue históricamente importante antes de la transición a la fotografía digital.
El yodo (símbolo I, número atómico 53) es un halógeno del grupo 17 de la tabla periódica, junto con el flúor, cloro, bromo y ástato. Su átomo tiene 53 protones, generalmente 74 neutrones (para el isótopo estable \(\,^{127}\mathrm{I}\)) y 53 electrones con la configuración electrónica [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵.
El yodo es un sólido cristalino de color gris-negro a negro azulado con un brillo metálico pronunciado, presentando una estructura lamelar. Tiene una densidad de 4,93 g/cm³, lo que lo hace moderadamente denso. El yodo cristaliza en una estructura ortorrómbica formando moléculas diatómicas I₂ unidas por fuerzas de van der Waals. Los cristales de yodo son quebradizos y se rompen fácilmente en escamas brillantes.
El yodo se funde a 113,7 °C (386,85 K) y hierve a 184,3 °C (457,4 K). La propiedad más espectacular del yodo es su capacidad para sublimarse fácilmente a temperatura ambiente, pasando directamente del estado sólido al gaseoso sin fusión intermedia. Esta sublimación produce vapores violetas intensos característicos con un olor acre e irritante.
El yodo sólido presenta un brillo metálico brillante pero es un no metal y un mal conductor de electricidad en estado sólido. Bajo alta presión (por encima de 16 GPa), el yodo se vuelve metálico y conductor. El yodo gaseoso absorbe fuertemente la luz visible, dándole su color violeta intenso. El yodo es poco soluble en agua pura (0,03 g/100 mL a 20 °C) pero muy soluble en etanol y en soluciones de yoduro donde forma el ion triyoduro I₃⁻.
Punto de fusión del yodo: 386,85 K (113,7 °C).
Punto de ebullición del yodo: 457,4 K (184,3 °C).
El yodo sublima fácilmente a temperatura ambiente, produciendo vapores violetas espectaculares.
| Isótopo / Notación | Protones (Z) | Neutrones (N) | Masa atómica (u) | Abundancia natural | Vida media / Estabilidad | Desintegración / Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Yodo-123 — \(\,^{123}\mathrm{I}\,\) | 53 | 70 | 122,905589 u | Sintético | ≈ 13,2 horas | Radiactivo (CE). Utilizado en imágenes médicas SPECT para la tiroides. |
| Yodo-125 — \(\,^{125}\mathrm{I}\,\) | 53 | 72 | 124,904624 u | Sintético | ≈ 59,4 días | Radiactivo (CE). Utilizado en radioterapia y como trazador en biología molecular. |
| Yodo-127 — \(\,^{127}\mathrm{I}\,\) | 53 | 74 | 126,904473 u | ≈ 100 % | Estable | Único isótopo estable del yodo, que representa la totalidad del yodo natural. |
| Yodo-129 — \(\,^{129}\mathrm{I}\,\) | 53 | 76 | 128,904988 u | Trazas (producto de fisión) | ≈ 15,7 millones de años | Radiactivo (β⁻). Producto de fisión de muy larga vida media, trazador ambiental. |
| Yodo-131 — \(\,^{131}\mathrm{I}\,\) | 53 | 78 | 130,906125 u | Sintético | ≈ 8,02 días | Radiactivo (β⁻). Principal producto de fisión, utilizado en medicina nuclear tiroidea. |
N.B.:
Capas electrónicas: Cómo están organizados los electrones alrededor del núcleo.
El yodo tiene 53 electrones distribuidos en cinco capas electrónicas. Su configuración electrónica completa es: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁵, o de manera simplificada: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵. Esta configuración puede escribirse también como: K(2) L(8) M(18) N(18) O(7).
Capa K (n=1): contiene 2 electrones en la subcapa 1s. Esta capa interna está completa y es muy estable.
Capa L (n=2): contiene 8 electrones distribuidos como 2s² 2p⁶. Esta capa también está completa, formando una configuración de gas noble (neón).
Capa M (n=3): contiene 18 electrones distribuidos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Esta capa completa contribuye a la pantalla electrónica.
Capa N (n=4): contiene 18 electrones distribuidos como 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. La subcapa 4d completa es particularmente estable.
Capa O (n=5): contiene 7 electrones distribuidos como 5s² 5p⁵. Estos siete electrones son los electrones de valencia del yodo.
El yodo tiene 7 electrones de valencia: dos electrones 5s² y cinco electrones 5p⁵, faltándole solo un electrón para alcanzar la configuración estable del gas noble xenón. Los principales estados de oxidación son -1, +1, +3, +5 y +7. El estado -1 es el más común, formando el ion yoduro I⁻ en sales como el yoduro de potasio (KI) y el yoduro de sodio (NaI).
El estado +1 aparece en compuestos como el monocloruro de yodo (ICl). El estado +3 existe en el tricloruro de yodo (ICl₃). El estado +5 está presente en el ácido yódico (HIO₃) y los yodatos como el yodato de potasio (KIO₃). El estado +7, el más oxidado, aparece en el ácido periódico (HIO₄ o H₅IO₆) y los periodatos, donde el yodo utiliza todos sus electrones de valencia. El yodo molecular I₂ corresponde al estado de oxidación 0.
El yodo es el menos reactivo de los halógenos estables (después del flúor, cloro y bromo), pero sigue siendo un oxidante significativo. A temperatura ambiente, el yodo reacciona lentamente con muchos metales para formar yoduros. Con los metales alcalinos, la reacción puede ser vigorosa: 2Na + I₂ → 2NaI. El sodio y el potasio reaccionan violentamente con el yodo, produciendo llamas y humos.
El yodo no reacciona directamente con el oxígeno, pero los óxidos de yodo (I₂O₅, I₂O₄, I₄O₉) pueden sintetizarse indirectamente. Con el hidrógeno, el yodo forma yoduro de hidrógeno (HI) en una reacción reversible e incompleta: H₂ + I₂ ⇌ 2HI. Esta reacción de equilibrio es clásica en termodinámica química.
El yodo reacciona con halógenos más reactivos para formar interhalógenos como ICl, IBr y IF₅. Con el cloro, la reacción forma cloruros de yodo: I₂ + Cl₂ → 2ICl o I₂ + 3Cl₂ → 2ICl₃. El yodo se disuelve en soluciones de yoduro para formar el ion triyoduro marrón: I₂ + I⁻ → I₃⁻, aumentando considerablemente su solubilidad acuosa.
La reacción característica para detectar el yodo utiliza almidón, que forma un complejo azul-violeta intenso con el yodo molecular, permitiendo detectar trazas mínimas de yodo (sensibilidad del orden de microgramos). Esta reacción se utiliza en química analítica y en titrimetría yodométrica.
La aplicación más crucial del yodo es su papel absolutamente esencial en la salud humana, particularmente para la función tiroidea. El yodo es el constituyente fundamental de las hormonas tiroideas tiroxina (T4) y triyodotironina (T3), que regulan el metabolismo, el crecimiento, el desarrollo neurológico y muchas otras funciones fisiológicas esenciales.
La deficiencia de yodo es la principal causa mundial de retardo mental evitable y trastornos del desarrollo cerebral en niños. Los trastornos por deficiencia de yodo afectan a aproximadamente 2.000 millones de personas en el mundo, particularmente en regiones montañosas y continentales alejadas del mar. Las manifestaciones incluyen bocio (agrandamiento de la tiroides), hipotiroidismo, cretinismo y déficits cognitivos.
La yodación universal de la sal de mesa, recomendada por la Organización Mundial de la Salud (OMS), representa una de las intervenciones de salud pública más efectivas y económicas jamás implementadas. La adición de 15-40 mg de yodo por kilogramo de sal (en forma de yodato o yoduro de potasio) es suficiente para prevenir los trastornos por deficiencia. Esta estrategia ha eliminado los trastornos por deficiencia en muchos países desarrollados.
Un adulto necesita aproximadamente 150 microgramos de yodo al día, mientras que las mujeres embarazadas y en lactancia necesitan 220-290 microgramos. Las fuentes alimentarias naturales incluyen los productos del mar (pescados, mariscos, algas), los productos lácteos y los huevos. Una sola alga kombu seca puede contener varios miligramos de yodo, superando ampliamente las necesidades diarias.
El yodo radiactivo, particularmente el isótopo ¹³¹I, juega un papel importante en la medicina nuclear. El yodo-131 tiene una vida media de 8 días y emite radiación beta y gamma, permitiendo tanto el tratamiento terapéutico como la imagen diagnóstica. La glándula tiroides absorbe selectivamente el yodo, concentrando naturalmente el yodo radiactivo administrado.
El tratamiento con yodo radiactivo es la terapia estándar para el hipertiroidismo (enfermedad de Graves, nódulos tóxicos) y el cáncer de tiroides diferenciado. Una sola dosis oral de yodo-131 destruye selectivamente las células tiroideas hiperactivas o cancerosas mediante irradiación interna, preservando los tejidos circundantes. Para el cáncer de tiroides, después de la tiroidectomía quirúrgica, el yodo radiactivo elimina las células cancerosas residuales y las metástasis.
El yodo-123, con una vida media más corta de 13 horas y emitiendo solo rayos gamma, se utiliza para imágenes cintigráficas diagnósticas de la tiroides sin efecto terapéutico significativo. El yodo-125 se utiliza en braquiterapia para tratar tumores localizados, particularmente cánceres de próstata y melanomas oculares, así como trazador en investigación biológica.
El yodo es un antiséptico y desinfectante potente de amplio espectro, efectivo contra bacterias, virus, hongos, protozoos y esporas. Su acción bactericida resulta de la oxidación y yodación de los componentes celulares microbianos, particularmente proteínas y ácidos nucleicos, causando la muerte celular rápida.
La tintura de yodo (solución alcohólica de yodo y yoduro de potasio) fue el antiséptico quirúrgico estándar durante más de un siglo. La povidona yodada (Betadine), un complejo de yodo con polivinilpirrolidona, se ha convertido en el antiséptico moderno de referencia. Libera gradualmente el yodo activo, reduciendo la irritación mientras mantiene una eficacia antimicrobiana prolongada.
Las soluciones de povidona yodada al 10% contienen 1% de yodo disponible y se utilizan para la desinfección preoperatoria de la piel, el tratamiento de heridas y como enjuague bucal antiséptico. Las pastillas de yodo se utilizan para la desinfección de emergencia del agua potable en situaciones de supervivencia, desastres naturales o viajes a países en desarrollo.
El yodo tiene una toxicidad relativamente baja en dosis nutricionales, pero puede volverse tóxico en dosis altas. La intoxicación aguda por yodo (ingestión de varios gramos) causa dolor abdominal intenso, vómitos, diarrea, quemaduras en la boca y garganta, y potencialmente shock cardiovascular. El antídoto clásico es el almidón, que compleja el yodo y reduce su absorción.
La exposición crónica excesiva al yodo puede inducir paradójicamente un mal funcionamiento tiroideo, ya sea hipotiroidismo (efecto Wolff-Chaikoff) o hipertiroidismo (fenómeno de Jod-Basedow), particularmente en individuos con una función tiroidea anormal preexistente. El límite superior tolerable se establece en 1100 microgramos por día para adultos.
Los vapores de yodo son altamente irritantes para los ojos, las mucosas respiratorias y los pulmones. La exposición ocupacional en la industria química requiere ventilación adecuada y equipos de protección. El yodo elemental mancha intensamente la piel y los tejidos de color marrón-amarillento, pero estas manchas son temporales y se desvanecen gradualmente.
El yodo radiactivo, particularmente el ¹³¹I, es uno de los principales riesgos radiológicos durante los accidentes nucleares. Durante los desastres de Chernóbil (1986) y Fukushima (2011), las liberaciones masivas de yodo-131 causaron un aumento significativo de cánceres de tiroides, particularmente en niños. La distribución preventiva de pastillas de yoduro de potasio satura la tiroides con yodo estable, bloqueando la captación de yodo radiactivo y reduciendo el riesgo de cáncer de tiroides.
El yodo se sintetiza en las estrellas principalmente a través del proceso r (captura rápida de neutrones) durante las supernovas de colapso de núcleo y las fusiones de estrellas de neutrones (kilonova). El proceso s (captura lenta de neutrones) en las estrellas AGB contribuye mínimamente a la producción de yodo. El isótopo estable ¹²⁷I resulta principalmente del proceso r.
La abundancia cósmica del yodo es extremadamente baja, aproximadamente 9×10⁻¹¹ veces la del hidrógeno en número de átomos, ubicándolo entre los elementos más raros del universo. Esta rareza se explica por el número impar de protones (53) del yodo, lo que lo hace menos estable que los elementos con un número par de protones, y por su producción limitada a eventos explosivos raros.
El isótopo radiactivo ¹²⁹I, con una vida media de 15,7 millones de años, es producido por el proceso r y por la fisión espontánea del uranio-238. La presencia de ¹²⁹I en meteoritos primitivos indica que este isótopo estaba presente en el sistema solar primitivo, proporcionando restricciones sobre el tiempo entre la última nucleosíntesis estelar y la formación del sistema solar, estimado en unas pocas decenas de millones de años. La relación ¹²⁹I/¹²⁷I en los meteoritos se utiliza como cronómetro radiactivo para datar eventos del sistema solar temprano.
Las líneas espectrales del yodo neutro (I I) e ionizado (I II) rara vez se observan en los espectros estelares debido a la muy baja abundancia cósmica de este elemento y su relativamente alto primer potencial de ionización. No obstante, trazas de yodo han sido detectadas en algunas estrellas químicamente peculiares enriquecidas en elementos del proceso r, confirmando los modelos de nucleosíntesis explosiva. La observación de yodo en los espectros de kilonovas (fusiones de estrellas de neutrones) confirma que estos eventos cataclísmicos son los principales sitios de producción de elementos pesados del proceso r, incluyendo el yodo.
La producción mundial de yodo está geográficamente concentrada, con Chile y Japón representando juntos aproximadamente el 80-85% de la producción total. Chile extrae yodo principalmente de las salmueras de caliche (nitrato natural) en el desierto de Atacama, la región más rica en yodo del mundo. Estos depósitos se formaron por la evaporación de antiguas aguas marinas enriquecidas en yodo por las algas.
Japón recupera el yodo de las salmueras de extracción de gas natural, particularmente en la región de Chiba. Estas salmueras subterráneas contienen altas concentraciones de yodo (50-150 mg/L) debido a la disolución de materia orgánica marina antigua. Estados Unidos y Turkmenistán también producen yodo a partir de salmueras petrolíferas.
El proceso de extracción generalmente implica la oxidación del yoduro (I⁻) a yodo molecular (I₂) con cloro gaseoso u otros oxidantes, seguido de la purificación por sublimación. El yodo producido es típicamente más del 99,5% puro. La demanda mundial de yodo crece aproximadamente un 3-5% anualmente, impulsada principalmente por las aplicaciones de salud pública, los agentes de contraste médicos y los usos industriales.
El reciclaje de yodo a partir de fuentes industriales y farmacéuticas sigue siendo limitado, aunque está aumentando. El yodo recuperado de soluciones fotográficas fue históricamente significativo, pero esta fuente ha desaparecido en gran medida con el declive de la fotografía de plata. Las preocupaciones sobre la seguridad del suministro a largo plazo han llevado a algunos países a establecer reservas estratégicas de yodo para garantizar las necesidades de salud pública.
El yodo sigue un ciclo biogeoquímico complejo entre los océanos, la atmósfera, los suelos y los organismos vivos. Los océanos constituyen el principal reservorio de yodo en la Tierra, conteniendo aproximadamente 60.000 millones de toneladas de yodo disuelto. Las algas marinas concentran masivamente el yodo, alcanzando factores de concentración de 10.000 a 30.000 veces respecto al agua de mar.
Las algas laminarias (kelp) liberan compuestos orgánicos volátiles de yodo como el yodometano (CH₃I) y el diyodometano (CH₂I₂) a la atmósfera, contribuyendo significativamente al transporte de yodo hacia los continentes. Estas emisiones biogénicas representan aproximadamente 1-2 millones de toneladas de yodo al año en forma de compuestos orgánicos volátiles. Estos compuestos también participan en la química atmosférica, influyendo en la formación de aerosoles y nubes.
En los continentes, el yodo es generalmente deficiente en los suelos, particularmente en regiones montañosas, glaciares y continentales alejadas del mar donde los depósitos atmosféricos son bajos. El lavado por precipitaciones empobrece gradualmente los suelos de yodo. Las zonas costeras reciben mayores aportes atmosféricos de yodo marino, reduciendo las deficiencias.
Las plantas absorben el yodo del suelo principalmente en forma de yodato (IO₃⁻) y yoduro (I⁻), pero las concentraciones son generalmente bajas, insuficientes para cubrir las necesidades humanas excepto en regiones costeras o para productos del mar. Esta deficiencia natural de yodo en muchos ecosistemas terrestres explica la importancia de la fortificación alimentaria y la yodación de la sal.
