(первый электрон)
(по Полингу)
| I | 53 |
| 126,90447 | |
| 5s 2 5p 5 | |
| Иод | |
Иод , йод (от др.-греч. ιώδης, iodes — «фиолетовый») — элемент главной подгруппы седьмой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество иод (CAS-номер: 7553-56-2) при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I 2).
В медицине и биологии данное вещество обычно называют йодом (например «раствор йода»), в таблице Менделеева и химической литературе употребляется название иод .
История
Иод был открыт в 1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал рассматривать его как химический элемент.
Символ элемента J был заменен на I относительно недавно, в 50-х годах XX века.
Нахождение в природе
В большом количестве находится в виде иодидов в морской воде. Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувия и на о. Вулькано (Италия). Запасы природных иодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99% запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча иода, например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн иода в год.
Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды, тогда как в зарубежных странах, не обладающих нефтяными месторождениями, используются морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, что намного удорожает производство йода из такого сырья.
Физические свойства
Пары имеют характерный фиолетовый цвет, так же, как и растворы в неполярных органических растворителях, например в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном спирте. Иод при комнатной температуре представляет собой темно-фиолетовые кристаллы со слабым блеском. При нагревании при атмосферном давлении он сублимируется (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении пары иода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки иода от нелетучих примесей.
Химические свойства
Химически иод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром .
- С металлами иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:
- С водородом иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород:
- Элементный иод — окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S , Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I - :
- При растворении в воде иод частично реагирует с ней:
Применение
Медицина
Широко используется в альтернативной (неофициальной) медицине, однако его использование без назначения врача в основном мало обосновано, и нередко сопровождается различными рекламными заявлениями.
См. также
Производство аккумуляторов
Иод используется в качестве положительного электрода (окислителя) в литиево-иодных аккумуляторах для электромобилей.
Лазерный термоядерный синтез
Некоторые иодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах иода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза и промышленность).
Радиоэлектронная промышленность
В последние годы резко повысился спрос на иод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.
Динамика потребления иода
Токсичность
Иод — токсичное вещество. Смертельная доза 2-3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких . При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день воспаляются почки, появляется кровь в моче. Если не лечить через 2-3 дня могут отказать почки и наступить миокардит. Без лечения наступает летальный исход.
Структурная формула
Русское название
Латинское название вещества Йод
Iodum (род. Iodi)Брутто-формула
I 2Фармакологическая группа вещества Йод
Нозологическая классификация (МКБ-10)
Код CAS
7553-56-2Характеристика вещества Йод
Серовато-черные с металлическим блеском пластинки или кристаллы с характерным запахом; летуч, при нагревании возгоняется. Мало растворим в воде, растворим в спирте и в водных растворах йодидов.
Фармакология
Фармакологическое действие - гиполипидемическое, антисептическое, отвлекающее, противомикробное .Коагулирует белки с образованием йодаминов. Частично всасывается. Абсорбированная часть проникает в ткани и органы, селективно поглощается щитовидной железой. Выделяется почками (главным образом), кишечником, потовыми и молочными железами. Оказывает бактерицидное действие, обладает дубящими и прижигающими свойствами. Раздражает рецепторы кожи и слизистых. Участвует в синтезе тироксина, усиливает процессы диссимиляции, благоприятно действует на липидный и белковый обмен (снижение уровня холестерина и ЛПНП).
Применение вещества Йод
Воспалительные и другие заболевания кожи и слизистых оболочек, ссадины, порезы, микротравмы, миозиты, невралгии, воспалительные инфильтраты, атеросклероз, сифилис (третичный), хронический атрофический ларингит, озена, гипертиреоз, эндемический зоб, хронические отравления свинцом и ртутью; дезинфекция кожи операционного поля, краев ран, пальцев хирурга.
Противопоказания
Гиперчувствительность; для приема внутрь — туберкулез легких, нефрит, фурункулез, угревая сыпь, хроническая пиодермия, геморрагический диатез, крапивница; беременность, детский возраст (до 5 лет).
Применение при беременности и кормлении грудью
Побочные действия вещества Йод
Йодизм (насморк, кожные высыпания по типу крапивницы, слюнотечение, слезотечение и др.).
Взаимодействие
Фармацевтически несовместим с эфирными маслами, растворами аммиака, белой осадочной ртутью (образуется взрывчатая смесь). Ослабляет гипотиреоидное и струмогенное влияние препаратов лития.
Передозировка
При вдыхании паров — поражение верхних дыхательных путей (ожог, ларингобронхоспазм); при попадании концентрированных растворов внутрь — тяжелые ожоги пищеварительного тракта, развитие гемолиза, гемоглобинурии; смертельная доза составляет около 3 г.
Лечение: промывают желудок 0,5% раствором натрия тиосульфата, в/в вводится натрия тиосульфат 30% — до 300 мл.
Иод (лат. Iodum), I, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам (в литературе встречается также устаревшие название Йод и символ J); атомный номер 53, атомная масса 126,9045; кристаллы черно-серого цвета с металлическим блеском. Природный Иод состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 127. Иод открыл в 1811 году французский химик Б. Куртуа. Нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой, он наблюдал выделение фиолетового пара (отсюда название Иод - от греч. iodes, ioeides - похожий цветом на фиалку, фиолетовый), который конденсировался в виде темных блестящих пластинчатых кристаллов. В 1813-1814 годах французский химик Ж. Л. Гей-Люссак и английский химик Г. Дэви доказали элементарную природу Иода.
Распространение Иода в природе. Среднее содержание Иода в земной коре 4·10 -5 % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах и других) соединения Иода рассеяны; глубинные минералы Иода неизвестны. История Иода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками и другими). Известны восемь гипергенных минералов Иода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром Иода для биосферы служит Мировой океан (в 1 л в среднем содержится 5·10 -5 г Иода). Из океана соединения Иода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. (Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены Иодом) Иод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений Иода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи Иода иодобромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 л этих вод содержит свыше 100 мг Иода).
Физические свойства Иода. Плотность Иода 4,94 г/см 3 , t пл 113,5°C, t кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Иода состоит из двух атомов (I 2). Заметная диссоциация I 2 = 2I наблюдается выше 700 °C, а также при действии света. Уже при обычной температуре Иод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Иод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Иода в лабораториях и в промышленности. Иод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °C), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте и других), а также в водных растворах иодидов.
Химические свойства Иода. Конфигурация внешних электронов атома Иода 5s 2 5p 5 . B соответствии с этим Иод проявляет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1 (в HI, KI), +1 (в HIO, KIO), +3 (в ICl 3), +5 (в HIO 3 , KIO 3) и +7 (в HIO 4 , KIO 4). Химически Иод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами Иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды (Hg + I 2 = HgI 2). С водородом Иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодистый водород. С углеродом, азотом, кислородом Иод непосредственно не соединяется. Элементарный Иод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S, тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до I - (I 2 + H 2 S = S + 2HI). Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO 3 - (5Cl 2 + I 2 + 6H 2 O = 2HIO 3 H + 10НСl). При растворении в воде Иод частично реагирует с ней (I 2 + H 2 O = HI + HIO); в горячих водных растворах щелочей образуются иодид и иодат (3I 2 + 6NaOH = 5NaI + NaIO 3 + 3H 2 O). Адсорбируясь на крахмале, Иод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в иодометрии и качественном анализе для обнаружения Иода.
Пары Иода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу Иод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от Иода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.
Получение Иода. Сырьем для промышленного получения Иода служат нефтяные буровые воды; морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% Иода в виде иодата натрия. Для извлечения Иода из нефтяных вод (содержащих обычно 20-40 мг/л Иод в виде иодидов) на них сначала действуют хлором (2 NaI + Cl 2 = 2NaCl + I 2) или азотистой кислотой (2NaI + 2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 = 2Na 2 SO 4 + 2NO + I 2 + 2H 2 O). Выделившийся Иод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На Иод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия (I 2 + Na 2 SO 3 + H 2 O = Na 2 SO 4 + 2HI). Из продуктов реакции свободный Иод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например, дихромата калия (K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6NaI = K 2 SO 4 + 3Na 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4)S + 3I 2). При выдувании воздухом Иод поглощают смесью оксида серы (IV) с водяным паром (2H 2 O + SO 2 + I 2 = H 2 SO 4 + 2HI) и затем вытесняют Иод хлором (2HI + Cl 2 = 2HCl + I 2). Сырой кристаллический Иод очищают возгонкой.
Применение Иода. Иод и его соединения применяют главным образом в медицине и в аналитической химии, а также в органическом синтезе и фотографии.
Иод в организме. Иод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таежно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон Иод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми других микроэлементами (Co, Mn, Cu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее содержание Иода в почвах около 3·10 -4 %, в растениях около 2·10 -5 %. В поверхностных питьевых водах Иода мало (от 10 -7 до 10 -9 %). В приморских областях количество Иода в 1 м 3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - составляет 1 или даже 0,2 мкг.
Поглощение Иода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы Иода), например, морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% Иода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие Иод, используются для его промышленного получения. В животный организм Иод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник Иода - растительные продукты и корма. Всасывание Иода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг Иода, в том числе в мышцах около 10-25 мг, в щитовидной железе в норме 6-15 мг. С помощью радиоактивного Иода (131 I и 125 I) показано, что в щитовидной железе Иод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них дииод- и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется Иод из организма преимущественно через почки (до 70- 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с желчью.
В различных биогеохимических провинциях содержание Иода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в Иоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию Иода в среде. Суточная потребность в Иоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм Иода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы, стимулирует половую функцию.
В связи с большим или меньшим недостатком Иода в пище и воде применяют иодирование поваренной соли, содержащей обычно 10-25 г йодистого калия на 1 т соли. Применение удобрений, содержащих Иод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах.
Иод в медицине. Препараты, содержащие Иод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты Иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы Иода (микроиод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку Иод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови. Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие Иод.
При длительном применении препаратов Иода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление иодизма - насморк, крапивница, отек Квинке, слюно- и слезотечение, угревидная сыпь (иододерма) и пр. Препараты Иода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пиодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.
Иод радиоактивный. Искусственно радиоактивные изотопы Иода - 125 I, 131 I, 132 I и другие широко используются в биологии и особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда ее заболеваний. Применение радиоактивного Иода в диагностике связано со способностью Иода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности β-излучения радиоизотопов Иода разрушать секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы Иода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей, и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов Иода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного Иода (по 100-200 мг на прием). Радиоактивный Иод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов Иода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный Иод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Описание элемента
2. История открытия
3. Свойства
3.1 Физические свойства
3.2 Химические свойства
4. Нахождение в природе
4.1 Йод в живом организме
4.2 Йод и человек
4.3 Способы получения
5. Применение йода
5.1 Йод в медицине
5.2 Йод радиоактивный
5.3 Йод в промышленности
6.1 Биогенность йода
1. Описание элемента
Йод - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер - 53. Относ ительная атомная масса 126,9045 . Галоген. Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный Йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом I 127 , его содержание в земной коре 4 * 10 -5 % по массе. Радиоактивный Йод I 125 образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов Йода важнейшие - Йод I 131 и Йод I 133 . их в основном используют в медицине.
I 2 - галоген. Темно-серые кристаллы с металлическим блеском. Летуч. Плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей - Йодидов. Слабый окислитель и восстановитель. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами.
Молекула элементного Йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы Йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого Йода.
2 . История открытия
Йод был открыт в 1811 году французским химиком-технологом Бернаром Куртуа (1777--1838), сыном известного селитровара. В годы Великой французской революции он уже помогал отцу «извлекать из недр земли основной элемент оружия для поражения тиранов» (KNO3-калиевая селитра), а позже занялся селитроварением самостоятельно.
Куртуа не был простым ремесленником. Проработав три года в аптеке, он получил разрешение слушать лекции по химии и заниматься в лаборатории Политехнической школы в Париже, у знаменитого Фуркруа. Свои познания он приложил к изучению золы морских водорослей, из которой тогда добывали соду. Куртуа заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. В маточном растворе, после упаривания и осаждения кристаллических сульфатов натрия и калия, оставались их сульфиды и, видимо, что-то еще. Добавив к раствору концентрированной серной кислоты, Куртуа обнаружил выделение фиолетовых паров. Не исключено, что нечто подобное наблюдали коллеги и современники Куртуа, но именно он первым перешел от наблюдений к исследованиям, от исследований -- к выводам.
Вот эти выводы (цитирую статью, написанную Куртуа):
«В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится достаточно большое количество необычного и любопытного вещества. Его легко выделить. Для этого достаточно прилить серную кислоту к маточному раствору и нагреть его в реторте, соединенной с приемником. Новое вещество... осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск, сходный с блеском кристаллического сульфида свинца... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ, и у него наблюдаются другие замечательные свойства, что придает его открытию величайший интерес».
В 1813 году появилась первая научная публикация об этом веществе, его стали изучать химики разных стран, в том числе такие светила науки, как Жозеф Гей-Люссак и Хэмфри Дэви. Год спустя эти ученые установили элементарность вещества, открытого Куртуа, и Гей-Люссак назвал новый элемент йодом от греческого слова (ioeidhz -темно-синий, фиолетовый).
3 . Свойства
3.1 Физические свойства
Плотность Йода 4,94 г/см3, t пл 113,5 °С, t кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Йода состоит из двух атомов (I 2 ). Заметная диссоциация I 2 2I - наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре Йод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Йода в лабораториях и в промышленности. Йод малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется около 0,03 г йода, с повышением температуры растворимость йода несколько увеличивается. Гораздо лучше йод растворяется в органических растворителях. В глицерине растворимость йода составляет 0,97 г йода, в четыреххлористом углероде - 2,9 г, в спирте, эфире и сероуглероде - около 20 г йода на 100 г растворителя. При растворении йода в бескислородных органических растворителях (четыреххлористый углерод, сероуглерод, бензол) образуются фиолетовые растворы; с кислородсодержащими растворителями йод дает растворы, имеющие бурую окраску. В фиолетовых растворах йод находится в виде молекул I2, в бурых - в виде неустойчивых соединений со слабыми донорно-акцепторными связями. Йод хорошо растворяется в водных растворах йодидов, при этом образуется комплексный трийодид-ион, находящийся в равновесии с исходными веществами и продуктами гидролиза. Трийодид-ион участвует в химических реакциях как эквимолярная смесь молекулярного йода и йодид-иона.
Атом йода обладает очень легко поляризуемой электронной оболочкой. Катионы большинства элементов способны глубоко проникать в электронную оболочку йода, вызывая значительную ее деформацию. Вследствие этого соединения йода обладают более ковалентным характером, чем аналогичные соединения остальных галогенов. Высокая поляризуемость приводит к возможности существования структур с положительным концом диполя на атоме йода. Положительно поляризованный атом йода обусловливает цветность и высокую физиологическую активность химических соединений йода
3.2 Химические свойства
Химическая активность йода ниже, чем у других галогенов. Йод взаимодействует с большинством металлов и с некоторыми неметаллами. Йод не взаимодействует непосредственно с благородными металлами, инертными газами, кислородом, азотом, углеродом. Соединения йода с некоторыми из этих элементов могут быть получены косвенным путем. С большинством элементов йод образует йодиды, при взаимодействии с галогенами образуются соединения положительно поляризованного йода. Йодиды щелочных и щелочноземельных элементов - солеобразные соединения, хорошо растворимые в воде. Йодиды тяжелых металлов более ковалентны. В отличие от легких галогенов йод стабилизирует низшие степени окисления у элементов с переменной валентностью. Не существует йодидов трехвалентного железа и четырехвалентного марганца. Это связано с большим радиусом йодид-иона и недостаточной окислительной активностью йода.
Йодиды неметаллических элементов - вещества с молекулярной структурой и преимущественно ковалентными связями, обладающие кислотным характером. Эти вещества в природе существовать не могут, так как легко разлагаются водой (гидролизуются). Специальными методами могут быть получены соединения, содержащие катион одновалентного йода. Однако они также неустойчивы и легко гидролизуются.
Насыщенные органические соединения не взаимодействуют с йодом, так как энергия связи углерод - водород больше энергии связи углерод-йод. Йод способен присоединяться к кратным углерод - углеродным связям. Степень ненасыщенности вещества можно характеризовать йодным числом, то есть количеством йода, присоединяющегося к единице массы органического соединения. Йод способен замещать водород в активных ароматических системах (толуол, фенол, анилин, нафталин), однако реакция идет труднее, чем для хлора и брома.
С металлами Йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя Йодиды.
Hg + I 2 = HgI 2 (1)
С водородом Йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород.
I 2 + H 2 = 2НI (2)
Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S, тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до I - .
I 2 + H 2 S = S + 2НI (3)
При растворении в воде Йода частично реагирует с ней;
I 2 + H 2 O = HI + HIO (4)
В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.
I 2 + 2KOH = KI + KIO + H 2 O (5)
3KIO = 2KI + KIO 3 (5.1)
При нагревании йод взаимодействует с фосфором:
3I 2 + 2 P = 2 PI 3 (6)
А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:
2PI 3 + H 2 O = 3HI + H 2 (PHO 3 ) (7)
При взаимодействии H 2 SO 4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H 2 S:
8KI + 9H 2 SO 4 = 4I 2 + 8KHSO 4 + SO 2 + H 2 O (8)
Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:
3I 2 + 2 AL = 2 ALI 3 (9)
Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:
H 2 SO 3 + I 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HI (10)
H 2 S + I 2 = 2 HI + S (10.1)
Йод взаимодействует с нитратной кислотой:
I 2 + 10HNO 3 = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O (11)
При соединении кислоты с щелочью образуется соль:
HIO 3 + KOH = KIO 3 + H 2 O (12)
4. Нахождение в природе
Среднее содержание Йода в земной коре 4*10 -5 % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения Йода рассеяны; глубинные минералы Йода неизвестны. История Йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Известны 8 гипергенных минералов Йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром Йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 -5 грамм Йода). Из океана соединения Йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены Йодом. Йод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений Йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи Йода Йодо-бромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг Йода).
4.1 Йод в живом организме
Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Са , Mn , Cu ); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее содержание Йода в почвах около 3*10 -4 %, в растениях около 2*10 -5 %. В поверхностных питьевых водах Йода мало (от 10 -7 до 10 -9 %). В приморских областях количество Йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - составляет 1 или даже 0,2 мкг.
Поглощение Йода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы Йода, например морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% Йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие Йод, используются для его промышленного получения. В животный организм Йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник Йода - растительные продукты и корма. Всасывание Йода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг Йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щитовидной железе в норме 6 - 15 мг. С помощью радиоактивного Йода (I 131 и I 125 ) показано, что в щитовидной железе Йод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них алл - и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется Йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с жёлчью.
В различных биогеохимических провинциях содержание Йода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в Йоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию Йода в среде. Суточная потребность в Йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм Йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.
4.2 Йод и человек
Организм человека не только не нуждается в больших количествах Йода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10 -5 - 10 -6 %) Йода, так называемое Йодное зеркало крови. Из общего количества Йода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь Йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического Йода I - .
Большие дозы элементного Йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме Йодида допускается приём внутрь в больших дозах.
Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей Йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа Йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.
В медицинской практике Йодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов Йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.
4.3 Способы получения
Йод, подобно другим ценным элементам, добывают в промышленных масштабах. Уровень мировой добычи йода приближается к уровню добычи серебра и ртути. Следует отметить, что в виде простого вещества йод практически не встречается, в основном его добывают из химических соединений. Существуют следующие способы добычи йода:
1. Переработка природных накопителей йода - морских водорослей и получение йода из их золы.
В тонне высушенной морской капусты (ламинарии) содержится до 5 кг йода, в то время как в тонне морской воды его всего лишь 20-30 мг. До 60-х годов XIX столетия водоросли были единственным источником промышленного получения йода. В России вплоть до 1915 года своего йода не было, его завозили из-за границы. Первый йодный завод был построен именно в 1915 году в Екатеринославе (сейчас Днепропетровск). Получали йод из черноморской водоросли филлофоры. За годы Первой мировой войны на этом заводе быль добыто около 200 кг йода.
2. Получение йода из отходов селитряного производства - маточных растворов чилийской (натриевой) селитры, содержащей до 0,4 % йода в виде йодата и йодида натрия.
Этот способ начал применяться с 1868 года и в силу дешевизны сырья и простоты получения микроэлемента получил широкое распространение в мире.
3. Получение йода из природных йодсодержащих растворов, например воды некоторых соленых озер или попутных (буровых) нефтяных вод, содержащих обычно 20-40 мг/л йода в виде йодидов (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).
В нашей стране уже в годы советской власти йод стали получать из подземных и нефтяных вод Кубани, где он был обнаружен русским химиком А. Л. Потылицыным еще в 1882 году. Позже подобные воды были открыты в Туркмении и Азербайджане. В настоящее время нефтяные буровые воды служат основным сырьем для промышленного получения йода в России.
Но йода в подземных водах и попутных водах нефтедобычи очень мало. В этом и заключалась основная трудность при создании экономически оправданных промышленных способов его получения. Нужно было найти "химическую приманку", которая бы образовывала с йодом довольно прочное соединение и накапливала его. Первоначально такой "приманкой" оказался крахмал, потом соли меди и серебра, которые связывали йод в нерастворимые соединения.
Затем использовали керосин - йод хорошо растворяется в нем. Но все эти способы оказались дорогостоящими, а порой и огнеопасными.
В 1930 году советский инженер В. П. Денисович разработал угольный метод извлечения йода из нефтяных вод, и этот метод довольно долго был основой советского йодного производства. В 1 кг угля за месяц накапливалось до 40 г йода.
4. Ионитный способ, основанный на избирательном поглощении йода особыми химическими соединениями - высокомолекулярными ионообменными смолами.
Этот способ был разработан сравнительно недавно, в последние десятилетия, и успешно используется в йодной промышленности Японии. Применяли его и в России, но низкое содержание йода в природных водах не позволяет извлечь из них весь йод. Нужны более избирательные к йоду и более "емкие" иониты, и тогда появятся новые производства, о которых пока можно лишь мечтать.
5 . Применение йода
5 .1 Йод в медицине
Антисептические свойства йода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 - 1866 гг. великий русский хирург Н.И.Пирогов применял Йодную настойку при лечении ран.
Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода (микроЙод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку йод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови. йод химический изотоп
Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек квинке, слезотечение, угревидная сыпь (Йододерма). Препараты Йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пЙодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.
5 .2 Йод радиоактивный
Искусственно радиоактивные изотопы Йода - I 125 , I 131 , I 132 и другие широко используются в биологии и, особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного Йода в диагностике связано со способностью Йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности - излучения радиоизотопов Йода разрушать секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы Йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов Йода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного И. (по 100 - 200 мг на прием). Радиоактивный Йод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов Йода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный Йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.
5 .3 Йод в промышленности
В промышленности применение Йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении Йодидов основано получение высокочистых металлов.
Сравнительно недавно Йод стали использовать в производстве ламп накаливания, работающих по Йодовольфрамовому циклу. Йод соединяется с частичками вольфрама, испарившегося со спирали лампы, образует соединение WI 2 , которое, попав на нагретую спираль, разлагается. Вольфрам при этом вновь возвращается на спираль, а Йод опять соединяется с испарившемся вольфрамом. Йод как бы заботится о сохранении вольфрамовой спирали и тем самым значительно увеличивает время работы лампы.
Так же 0,6% Йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижает трение в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали более чем в 50 раз.
Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло вводят кристаллы солей Йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стёкла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов - это явление используют в кинотехнике и в театре.
В аналитической химии и органическом синтезе йод и его соединения используются в лабораторной практике для анализа и в хемотронных приборах, действие которых основано на окислительно-восстановительных реакциях йода. Как катализатор (ускоритель реакций) йод используется в производстве всех видов искусственных каучуков. Подобно другим галогенам йод образует многочисленные йодоорганические соединения, которые входят в состав некоторых синтетических красителей.
В промышленности на термическом разложении йодидов основано получение высокочистых металлов - кремния, титана, гафния, циркония (йодидный способ). Йодные препараты используют в качестве сухой смазки для трущихся поверхностей из стали и титана. В Венгрии работает предприятие по изготовлению ламп накаливания мощностью до 10 кВт. Стеклянная колба ламп наполнена не инертным газом, а парами йода, которые сами излучают свет при высокой температуре.
6. Интересные факты
1. Иод - редкий и рассеянный элемент, довольно равномерно распределенный в земной коре (в щелочных породах 5*10 -5 %, в кислых - 4*10 -5 %). В настоящее время мировые запасы иода оцениваются в 15 млн. т. Иод и его соединения играют важную роль в регулировании обмена веществ. При недостатке иода в организме нарушается нормальный ход физиологических процессов, невозможно протекание ряда ферментативных реакций. В результате этого нарушается нормальное функционирование биологических систем, отсутствует регуляция процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе. На сегодняшний день выявлена связь иода с сопротивляемостью организма к болезням. Иод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. У животных организмов иод накапливается главным образом именно в этой железе внутренней секреции. Тело человека содержит более 25 мг иода, из которых примерно 15 мг входит в состав гормона тирозина, содержащегося в щитовидной железе. Через эту железу проходит весь объём циркулирующей в организме крови в течении 17 мин. Поскольку клетки этой железы испытывают потребность в иоде, за эти 17 мин. секретируемый «щитовидкой» иод убивает микробы попадающие в кровь, а стойкие вирулентные формы при каждом повторном проходе через щитовидную железу становятся слабее, пока окончательно не погибают при условии нормального обеспечения этой железы иодом.
2. В среде, насыщенной иодом, наблюдаются совершенно необычные формы жизни животных и растений. Так, например, позвоночные, обитающие в океане, имеют рекордный вес и высокую продолжительность жизни, типичными представителями которых являются самое крупное животное нашей планеты - голубой кит (его длина достигает 30 м, а вес - 150 т), а так же морские черепахи, живущие по 2-3 столетия и т.д. При этом родственники черепах - ящерицы, живущие на суше, где среда обитания не насыщенна иодом, имеют весьма скромные размеры, с продолжительностью жизни не более 20-30 лет.Аналогичные явления наблюдаются и в растительном мире. В приморских областях высота хлебных злаков достигает 2.5 м, дикорастущих трав - до 4-х м. Вдоль Тихоокеанского побережья Калифорнии произрастают исполинские секвойи, или мамонтовые деревья. Диаметр их стволов равен 10 м и более, а высота 140-160 м. Средний возраст секвойи - около 4500 лет, а самые старые из них могут достигать возраста 6-9 тысяч лет. Известный учёный, а также пропагандист иодотерапии В. О. Мохнач считал, что единственным условием для произрастания этих чудо-деревьев является насыщенный иодом морской туман Тихоокеанского побережья.
3. Содержание Йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация Йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае-июне Йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют небольшую амплитуду, и их до сих пор остаются загадкой
4. Интересно отметить, что история лечебного применения Йода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих Йод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. До н. э. рекомендует для лечения зоба морские водоросли.
Благодаря включению в свой рацион морской капусты жители северо-восточной провинции Китая Мукден, несмотря на недостаток Йода в этой географической зоне, не страдали эндемическим зобом. Об их здоровье в своё время позаботился император Канси. Он предписал местным жителям съедать по 5 тинь (2 кг) морской капусты в год. И вот уже почти 2 тыс. лет послушные мукденцы неукоснительно выполняют мудрый императорский указ.
6.1 Биогенность йода
Наиболее высокое содержание Йода в водорослях:
В сухой ламинарии - 26-180 мг на 100 г продукта
В сухой морской капусте - 200-220 мг на 100 г продукта
В морской рыбе и продуктах моря содержание Йода достигает 300-3000 мкг на 100г продукта. Также источником Йода для человека являются: мясо, молоко, яйца, овощи.
Таблица 1 Содержание йода в различных продуктах
|
Абрикосы |
Крыжовник |
|||
|
Апельсины |
||||
|
Баклажаны |
||||
|
Виноград |
Перец сладкий |
|||
|
Горошек зелёный |
Помидоры |
|||
|
Земляника (садовая) |
||||
|
Капуста белокочанная |
||||
|
Картофель |
||||
|
Крупа манная |
||||
|
гречневая |
Смородина чёрная |
|||
|
перловая |
||||
|
Макаронные изделия |
||||
|
Масло сливочное |
||||
|
Молоко коровье |
||||
|
Мука пшеничная |
Хлеб ржаной |
|||
|
Какао порошок |
||||
|
Картофель |
Шоколад молочный |
|||
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История открытия йода французским химиком-технологом Б. Куртуа. Описание физических и химических свойств йода, его биологическая роль в организме. Болезни при избытке или недостатке йода. Методы количественного определения и качественный анализ йода.
реферат , добавлен 09.08.2012
История обнаружение и применения йода как вещества и химического элемента. Биологическая роль и физические свойства йода как микроэлемента. Особенности йодосодержащих продуктов. Способы нахождения элемента в природе, его сублимация в атмосферном давлении.
презентация , добавлен 28.04.2011
Краткая история открытия йода, его основные физические и химические свойства. Функции йода, его роль и значение для организма. Причины и негативные последствия недостатка йода. Способы добычи йода, их сущностная характеристика и характерные особенности.
презентация , добавлен 24.10.2013
Физические и химические свойства йода. Важнейшие соединения йода, их свойства и применение. Физиологическое значение йода и его солей. Заболевания, связанные с его нехваткой. Применение йода в качестве антисептика, антимикробные свойства его соединений.
реферат , добавлен 26.10.2009
Краткая история открытия йода химиком-технологом Б. Куртуа, его основные физические и химические свойства. Распределение йода в организме человека, содержание в продуктах питания. Порядок определения недостатка элемента и механизм его восполнения.
презентация , добавлен 18.03.2014
История открытия и место в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева галогенов: фтора, хлора, брома, йода и астата. Химические и физические свойства элементов, их применение. Распространённость элементов и получение простых веществ.
презентация , добавлен 13.03.2014
Характеристика азота – элемента 15-й группы второго периода периодической системы химических элементов Д. Менделеева. Особенности получения и применения азота. Физические и химические свойства элемента. Применение азота, его значение в жизни человека.
5. Щитовидной железе йод необходим для выработки гормонов тироксина и трийодтиронина. Недостаток йода ведет к опуханию щитовидной железы. Недостаточность йода считается главной причиной задержки умственного развития. Симптомы при избытке йода подобны возникающим при недостаточности этого элемента. Йод более токсичен для людей с дефицитом селена.
6. Йод образует двухатомные молекулы с химической формулой I2.
7. Йод активно используется в медицине. У некоторых людей есть химическая чувствительность к йоду. При нанесении им на кожу йода может образовываться сыпь. В редких случаях использование йода может привести к анафилактическому (аллергическому) шоку.
8. Естественным источником йода в рационе человека являются морепродукты, ламинарии (морская капуста), растущие в богатых йодом морских водах. Калиевый йод нередко добавляют в столовую соль. Так получается известная многим кулинарам йодированная соль.
9. Атомное число йода — 53. Это означает, что каждый атом йода содержит 53 протона.
Энциклопедия Британника рассказывает о том, как человечеством был обнаружен йод. В 1811 году французский химик Бернар Куртуа, нагревая золу морских водорослей в серной кислоте, увидел фиолетовый пар. Конденсировавшись, этот пар стал черной кристаллической субстанцией, которую назвали «веществом X». В 1813 году британский химик сэр Гемфри Дэви, будучи по пути в Италию проездом в Париже, предположил, что «вещество X» является химическим элементом, сходным с хлором и предложил назвать его йодином (англ. «iodine» — «йод») за фиолетовый цвет его газообразной формы.
Йод никогда не встречается в природе в свободном состоянии и не концентрируется в достаточных для формирования самостоятельного минерала количествах. Йод содержится в , но в небольших количествах в качестве иона I− в составе соли йодистоводородной кислоты (йодида). Содержание йода — примерно 50 миллиграмм на одну метрическую тонну (1000 килограммов) морской воды. Он также находится в морских водорослях, устрицах и печени трески, . Человеческий организм содержит йод в составе гормона тироксина, вырабатываемого щитовидной железой.
Единственным естественным изотопом йода является стабильный йод-127. Активно используется радиоактивный изотоп йод-131 с периодом полураспада восемь дней. Он применяется в медицине для проверки функций щитовидной железы, для лечения зоба и рака щитовидной железы. А также для локализации опухолей мозга и печени.
Какие богатые йодом морепродукты известны вам? Считаете ли вы морскую кулинарию не только полезной, но и вкусной? Считается, что водоросли нори, которые используются в приготовлении суши, содержат слишком много йода, и поэтому вредны для человека. Как эта информация влияет на ваше отношение к модной нынче японской кухне и влияет ли вообще?