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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Iode

Appartenant à la famille des halogènes, comme le fluor, le chlore et le brome, l’iode se présente sous forme moléculaire (di-iode I2) comme un solide cristallin brillant, presque noir, émettant des vapeurs violettes par léger chauffage. Peu soluble dans l’eau, il est par contre très soluble dans les solutions aqueuses d’iodure de potassium (KI) en formant les ions I3- de couleur brun-foncé, caractéristique des lotions antiseptiques iodées (Bétadine° par exemple).
C’est un élément rare (moins de 0.5 mg/kg de roche-5 ppm), y compris dans l’eau de mer, où les grandes algues (kelp) ont tendance à l’accumuler.

Cristaux d’iode se sublimant au contact d’une surface chaude. Le di-iode solide (I2) se sublime sans fondre
Crédit photo : Jurii, 2009

Il existe peu de sources d’iode, la principale étant la lautarite, iodate de calcium (Ca(IO3)2) présent comme impureté au sein de roches sédimentaires détritiques à ciments calcaires ou dolomitiques des régions désertiques tempérées (mines de nitrate du Pérou et du Chili). Certaines saumures chaudes souterraines sont également très riches en iode (Japon, Oklahoma). L’extraction de l’iode à partir des algues n’a plus cours actuellement.
La production d’iode est aisée. Le traitement des saumures riches en iodures (I-) par le dichlore Cl2 en milieu acide libère l’iode (I2) qui est éliminé de la saumure sous courant d’air.
L’iode I2 est facilement obtenu sous un très haut état de pureté par double sublimation.

L’iode est indispensable à la vie, le corps humain en contenant environ 20 mg. L’alimentation journalière apporte 100 à 200 microgrammes d’iode (produits de la mer ou sel de cuisine enrichi en iodure de potassium). La thyroïde, à travers les hormones thyroïdiennes, concentre la majorité de l’iode présent dans l’organisme.

Thyroxine ou T4, hormone thyroïdienne à structure d’acide aminé, à quatre atomes d’iode. La lévothyroxine (Levothyrox°) y est apparentée
Crédit photo : Harbin, 2009
Tri-iodothyronine ou T3, hormone thyroïdienne à structure d’acide aminé, à trois atomes d’iode. Régule tous les processus physiologiques de l’organisme
Crédit photo : Ayacop, 2009

Plus de 20 % de la population mondiale accuse un déficit d’apport en iode, notamment dans les régions les plus éloignées des océans. Cette carence, redoutable, entraine des troubles thyroïdiens (goitre), et, à terme, le crétinisme (retard mental et staturo-pondéral), avec fort risque de décès prématuré. L’un des multiples jurons fleuris du Capitaine Haddock (« Crétin des Alpes »-ou de n’importe quelle chaine montagneuse…) n’est pas étranger à l’insuffisance d’apport en iode, encore courante il y a peu, dans certaines vallées reculées des Alpes ou d’Europe Centrale.

Crétinisme par carence en iode (Poméranie)
Goitre et retard staturo-pondéral

Crédit photo : d’après une représentation du Dr. Virchow, « Über die Physiognomie der Kretinen » 1856

L’iode moléculaire (I2) est nocif et fortement irritant aussi bien par inhalation que contact. On estime à 2 g la dose létale par ingestion (ce risque d’intoxication est exceptionnel). La toxicité des ions iodures est moins marquée ; l’apport excédentaire d’iode par l’alimentation est rarissime et se traduit également par des troubles thyroïdiens. Les principaux risques d’intoxication sont en fait liés à l’usage de produits antiseptiques iodés sur de trop grandes surfaces corporelles.

Étymologie  : notre halogène tire son nom du grec « ioeidès » (de couleur violette), terme proposé par le chimiste français Gay-Lussac. Si les vapeurs d’iode sont effectivement violettes, les solutions d’iode moléculaire (I2) dans divers solvants varient du violet (solvants halogénés, hydrocarbures) au brun foncé (alcools, eau, acétone).
L’iode a la propriété de fixer l’amidon en donnant une coloration bleue (test qualitatif de détection).

Origine  : L’iode est un élément produit par capture de neutrons dans les noyaux d’éléments du pic du fer. Les neutrons peuvent provenir de la réaction nucléaire qui transforme le néon en magnésium, ou celui qui transforme le carbone 13 en oxygène 16. Ces processus de capture de neutrons peuvent être rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. La réaction nucléaire peut aussi être une capture lente de neutrons, par exemple dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).
L’iode est produit à environ 70% par des processus de capture rapide, et 30% par des processus lents.

Historique  : La découverte de l’iode est liée aux guerres napoléoniennes. Pour obtenir de la poudre à canon, il fallait du salpêtre (nitrate de potassium KNO3) et l’extraction de ce dernier des salpêtrières nécessite du carbonate de sodium présent en quantité dans les algues marines.
L’incinération des algues donne des cendres dont la partie insoluble dans l’eau est traitée par l’acide sulfurique (vitriol au XIXème siècle) à chaud. Les vapeurs violettes formées se condensent facilement en plaques noires à l’aspect cristallin, le di-iode (I2).
Ces observations faites par le français Courtois en 1811 laissaient suspecter un nouvel élément. La suite des travaux fut confiée à ses confrères Desormes, Clément puis Gay-Lussac.
En 1813, la preuve fut faite de la découverte, confirmée par Gay-Lussac puis l’anglais Davy. Ce dernier fit son rapport au Royal Institute de Londres et se revendiqua découvreur. Finalement, près de 50 ans plus tard et après bien des joutes pas toujours scientifiques, tout le monde fut d’accord pour attribuer la paternité de la découverte au bourguignon Courtois.

L’iode dans la vie courante :
La première utilisation industrielle et commerciale de l’iode fut la production d’images sur une pièce métallique (Daguerre, 1839, daguerréotypes). Une plaque de cuivre recouverte d’argent est exposée aux vapeurs d’iode, formant de l’iodure d’argent (AgI) sensible à la lumière. Lorsque la plaque est exposée 20-30’ à la lumière, se forme une image « latente » qui est ensuite révélée par les vapeurs de mercure (formation d’un amalgame d’argent)

Boulevard du Temple (Paris), daguerréotype
Crédit photo : niepce-daguerre, 1838

Élément particulièrement riche par sa chimie et ses applications, et malgré sa relative rareté, l’iode, outre son caractère essentiel dans l’élaboration physiologique des hormones thyroïdiennes et ses propriétés antiseptiques, peut être évoqué dans les applications suivantes :

  • Traitement de l’hyperthyroïdie, en particulier au stade thyrotoxicose, laquelle, causée par un hyperfonctionnement thyroïdien violent, peut entrainer rapidement le décès. L’administration d’iode radioactif (isotope 13153I) détruit les tissus thyroïdiens, dans lesquels il s’accumule. Néanmoins, son caractère radioactif peut entrainer un risque de cancer thyroïdien et son maniement est réservé aux endocrinologues chevronnés.
  • Traitement de certains cancers thyroïdiens par iode radioactif (13153I)
  • Scintigraphie (produit de contraste), en particulier pour les imageries de la thyroïde et en radiographie X.
  • Supplémentation alimentaire sous forme d’iodure de potassium (KI), en particulier dans les régions où un déficit d’apport en iode est à craindre
  • Saturation de la thyroïde en cas d’accident nucléaire : l’administration de comprimés d’iodure de potassium sature la thyroïde et empêche l’action délétère de l’iode radioactif dispersé dans l’environnement (l’iodure de potassium fait partie des médicaments essentiels listés par l’OMS)
Tablettes d’iodure de potassium (KI) dosées à 130 mg/tab
Indication : blocage thyroïdien en urgence en cas d’incident/accident nucléaire

Crédit photo : Walt Hayes / nukepills.com

L’iode à l’Institut UTINAM :
Les dépôts chimiques de nickel-phosphore donnent des surfaces métalliques particulièrement résistantes à la corrosion, l’usure et l’abrasion. Le phosphore, qui représente de 6 à 13 % de la masse de dépôt, mis en présence de sels de nickel (Ni2+), joue le rôle de réducteur. Il est apporté sous forme de phosphites ou, plus souvent, hypophosphites (ions H2PO2- par exemple).
Au cours du dépôt, la teneur en phosphore du bain de nickel diminue et doit être régulièrement contrôlée afin que le mélange conserve son efficacité.
Le dosage des ions hypophosphites utilise le di-iode I2 qui est réduit en iodures I- (réaction d’oxydoréduction (1))

H2PO2- + I2 + H2O → HPO32- + 2I- + 3 H+ (1)

On utilise le di-iode en excès, cet excès étant déterminé par dosage d’oxydoréduction avec les ions thiosulfates S2O32- (2). La solution, initialement jaune en raison de l’excès de di-iode, se décolore

I2 + 2 S2O32-→ 2I- + S4O62- (2)