Kaliumiodid

Grundlagen und Eigenschaften

Kaliumiodid, auch Kaliumjodid oder Iodkali genannt, ist ein weißer, geruchloser, kristalliner Feststoff mit der Verhältnisformel KI. Es ist das Kalium-Salz der Iodwasserstoffsäure und löst sich sehr leicht in Wasser; bei 20 °C beträgt die Löslichkeit 1430 g·l^−1. Beim Lösen tritt starke Abkühlung auf.

Wichtige Stoffdaten sind: molare Masse 166,00 g·mol^−1, Dichte 3,13 g·cm^−3, Schmelzpunkt 723 °C und Siedepunkt 1325 °C. Die Kristallstruktur ist kubisch, die Raumgruppe ist Fm3m (Nr. 225), und Kalium- sowie Iodid-Ionen haben jeweils die Koordinationszahl 6. Die Standardbildungsenthalpie beträgt ΔH_f^0 = −328 kJ/mol.

Kalium enthält zu 0,0118 % das Isotop ^40K. Dadurch liefert ein Kilogramm Kaliumiodid 7343 Bq; davon sind 89,28 % Betastrahlung und 10,72 % Gammastrahlung mit 1,46083 MeV.

Herstellung

Kaliumiodid kann hergestellt werden, indem Kalilauge mit Iod reagiert:

6 KOH + 3 I2 → 5 KI + KIO3 + 3 H2O

Dabei entstehen Kaliumiodid und Kaliumiodat. Das Kaliumiodat kann anschließend durch Glühen des Iodid-Iodat-Gemisches mit Kohle zu Kaliumiodid reduziert werden:

2 KIO3 + 3 C → 2 KI + 3 CO2

Sehr reines Kaliumiodid erhält man aus Kaliumhydrogencarbonat und Iodwasserstoffsäure.

Verwendung in Chemie und Industrie

Kaliumiodid wird im Labor zur Herstellung von Iod-Kaliumiodid-Lösung, der Lugolschen Lösung, verwendet. Außerdem dient es zur Herstellung von Silberiodid und zur Produktion von Pharmazeutika.

In manchen Ländern, zum Beispiel in der Schweiz, wird Kaliumiodid auch zur Jodierung von Speisesalz eingesetzt. Deutschland verwendet dafür dagegen Kaliumiodat (KIO3). In der Schweiz fügen die Schweizer Rheinsalinen dem Speisesalz im Auftrag der Behörden Kaliumiodid bei; die Schweiz führte nach lokalen Versuchen 1922 die erste flächendeckende Salz-Iodierung ein.

Analytische Anwendungen

In der klassischen analytischen Chemie dient Kaliumiodid zum qualitativen Nachweis von Blei als Blei(II)-iodid, nachdem Blei in der Salzsäuregruppe abgetrennt wurde. In der Iodometrie, einem quantitativen Analyseverfahren mit Iod-Reaktionen, wird Kaliumiodid bei der Titration von Kupfer benötigt.

Kaliumiodid-Stärke-Papier ermöglicht einen unspezifischen Nachweis vieler gelöster oder gasförmiger Oxidationsmittel. Für Gase wird es angefeuchtet. Oxidationsmittel oxidieren Iodid zu Iod; dieses bildet mit Stärke eine dunkle Einlagerungsverbindung. Nachweisbar sind unter anderem Ozon, Stickoxide, Wasserstoffperoxid, organische Peroxide, Chlor und Brom.

Zur quantitativen Messung von Ozon in Außenluft wird das Kaliumiodid-Verfahren verwendet. Ozon reagiert in wässriger Lösung mit Kaliumiodid unter Freisetzung von Iod und O2:

2 KI + O3 + H2O → I2 + O2 + 2 KOH

Die Extinktion der Iodlösung ist ein Maß für die Ozonkonzentration der Probenluft. Eine weitere Möglichkeit ist ein elektrochemischer Ozonsensor mit zwei Elektrolysezellen, die Kaliumiodidlösung enthalten. Wird ozonhaltige Luft durch eine Zelle geleitet, wird das Gleichgewicht gestört; der entstehende elektrische Strom beziehungsweise die elektrische Ladung ist proportional zum Partialdruck des Ozons in der Luft.

Bedeutung im Strahlenschutz

Kaliumiodid hat im Strahlenschutz eine wichtige, aber begrenzte Funktion. In Tablettenform, umgangssprachlich „Iodtabletten“ genannt, wird es bei Unfällen in kerntechnischen Anlagen vorbeugend verabreicht. Die sogenannte Iodblockade sättigt die Schilddrüse mit stabilem Iodid und vermindert dadurch die Aufnahme von radioaktivem Iod (^131I) in die Schilddrüse um den Faktor 90 und darüber.

Am wirksamsten ist die Einnahme möglichst vor der Aufnahme von radioaktivem Iod, spätestens innerhalb von zwei Stunden danach. Bei späterer Einnahme kann Kaliumiodid noch die Verweildauer von Radioiod im Körper verkürzen. Eine Erstanwendung sollte aber nicht später als einen Tag nach der Aufnahme erfolgen, weil sonst die Ausscheidung verzögert und die Verweildauer im Körper erhöht werden kann.

Kaliumiodidtabletten sind keine allgemein wirksamen „Strahlenschutztabletten“. Sie schützen bei rechtzeitiger Einnahme nur die Schilddrüse vor Radioiod, das durch Atmung oder Nahrung in den Körper gelangt. Sie schützen nicht gegen andere radioaktive Stoffe und nicht gegen direkte Strahlung von außen. Weitere Schutzmaßnahmen wie Aufenthalt in geschlossenen Räumen, Nahrungsmittelkontrolle oder Dekontamination bleiben nötig.

Iodtabletten sollen nur auf Anweisung der Behörden eingenommen werden, weil die hohe Dosierung starke Nebenwirkungen auslösen kann, zum Beispiel Herzrasen, Schwitzen, Zittrigkeit, Gewichtsabnahme, Unruhe und Verdauungsstörungen.

Regelungen und Zielgruppen

In der Schweiz wird Kaliumiodid vorbeugend an die Bevölkerung im Umkreis von 50 Kilometern um Kernkraftwerke abgegeben, auch an Personen über 45 Jahre. Im Unglücksfall ordnen die Behörden die Einnahme über Sirenenalarm und Radiomitteilungen an.

In Österreich werden Kaliumiodid-Tabletten in Schulen, Apotheken, bei hausapothekenführenden Allgemeinmedizinern und in Krankenhäusern bevorratet. Bei konkreter Anordnung des Gesundheitsministeriums ist die Abgabe kostenlos.

In Deutschland sind Iodtabletten in der nötigen Dosierung rezeptfrei in Apotheken erhältlich. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen gewöhnlichen Iodidtabletten mit meist 100–200 µg Iodid, die bei Iodmangel und Schilddrüsenerkrankungen eingesetzt werden, und speziellen Notfalltabletten mit etwa 50 mg Iodid. Nur diese Notfalltabletten enthalten die für die Iodblockade erforderliche Wirkstoffmenge. Deutsche Energieversorger bestellten 2004 für den Unglücksfall 137 Millionen Tabletten; Ausgabe und Zeitpunkt liegen in der Verantwortung der Länder. Meist werden die Tabletten bei Gemeinden im Umkreis kerntechnischer Anlagen vorgehalten.

Je nach erwarteter Dosis sollen nach behördlicher Anordnung Kinder und Jugendliche, Schwangere und Stillende sowie Erwachsene bis 45 Jahre Kaliumiodidtabletten einnehmen. Für Menschen über 45 Jahre wird die Einnahme in der Regel nicht in Betracht gezogen, weil das Risiko einer Schilddrüsenüberfunktion meist höher eingeschätzt wird als der Nutzen. Als Grund nennt der Artikel eine erhöhte Iod-Empfindlichkeit dieser Altersgruppe, die in Kindheit und Jugend vor Einführung der Speisesalziodierung im Jahr 1963 teilweise unter Iodmangel litt. Der IPPNW empfiehlt dagegen auch die Iodblockade bei über 40-Jährigen.

Als Eingreifrichtwerte gelten nach Empfehlung der Weltgesundheitsorganisation eine Organdosis von 50 Millisievert für Kinder bis 12 Jahre und Schwangere sowie 250 Millisievert für Jugendliche und Erwachsene von 13 bis 40 Jahren.