Z jakiej substancji powstaje jod? Jod (pierwiastek chemiczny). Innowacyjne techniki V. Ganyaeva

Każdy zna jod lub jod. Skaleczywszy się w palec, sięgamy po butelkę jodu, a raczej jego roztworu alkoholowego…
Niemniej jednak jest to pierwiastek bardzo wyjątkowy i każdy z nas, niezależnie od wykształcenia i zawodu, nie raz musi go odkrywać na nowo. Historia tego pierwiastka jest również osobliwa.

Pierwsza znajomość z jodem

Jod odkrył w 1811 roku francuski chemik-technolog Bernard Courtois (1777-1838), syn słynnego saletry. Już w latach Wielkiej Rewolucji Francuskiej pomagał ojcu „wydobyć z wnętrzności ziemi główny element broni do pokonania tyranów”, a później samodzielnie zajął się produkcją saletry.
Saletrę pozyskiwano wówczas w tzw. pojemnikach po saletrze, czyli burtach. Były to hałdy utworzone z odpadów roślinnych i zwierzęcych zmieszanych z odpadami budowlanymi, wapieniem i marglem. Powstały podczas rozkładu amoniak został utleniony przez mikroorganizmy najpierw do azotu HN02, a następnie do kwasu azotowego HNO3, który zareagował z węglanem wapnia, przekształcając go w azotan Ca(N03)2. Usunięto go z mieszaniny gorąca woda, a następnie dodano potas. Reakcją była Ca (N0 3) a + K 2 C0 3 → 2KN0 3 + CaCO ↓.
Z osadu wylano roztwór azotanu potasu i odparowano. Otrzymane kryształy azotan potasu oczyszcza się przez dodatkową rekrystalizację.
Courtois nie był prostym rzemieślnikiem. Po trzech latach pracy w aptece otrzymał pozwolenie na uczęszczanie na wykłady z chemii i studiowanie w laboratorium Ecole Polytechnique w Paryżu u słynnego Fourcroya. Swoją wiedzę wykorzystał do badań popiołu z wodorostów, z którego następnie ekstrahowano sodę. Courtois zauważył, że miedziany kocioł, w którym odparowywano roztwory popiołu, ulegał zbyt szybkiemu zniszczeniu. Po odparowaniu i wytrąceniu krystalicznych siarczanów sodu i potasu, ich siarczki i najwyraźniej coś jeszcze pozostały w roztworze macierzystym. Dodając do roztworu stężony kwas siarkowy, Courtois odkrył wydzielanie się fioletowych oparów. Niewykluczone, że coś podobnego zaobserwowali koledzy i współcześni Courtoisowi, jednak to on pierwszy przeszedł od obserwacji do badań, od badań do wniosków.

Oto wnioski (cytujemy artykuł Courtois): „Ług macierzysty ługu z alg zawiera dość dużą ilość niezwykłej i ciekawej substancji. Łatwo to podkreślić. W tym celu wystarczy dodać do roztworu macierzystego kwas siarkowy i podgrzać go w retorcie podłączonej do odbieralnika. Nowa substancja... wytrąca się w postaci czarnego proszku, który po podgrzaniu zamienia się we wspaniałą fioletową parę. Opary te skraplają się w postaci błyszczących krystalicznych płytek, mających połysk podobny do krystalicznego siarczku ołowiu... Niezwykła barwa oparów nowej substancji pozwala odróżnić ją od wszystkich dotychczas znanych substancji oraz inne niezwykłe właściwości są w nim obserwowane, co budzi największe zainteresowanie jego odkryciem.
W 1813 roku ukazała się pierwsza publikacja naukowa na temat tej substancji, chemicy zaczęli ją badać różne kraje, w tym takich luminarzy nauki jak Joseph Gay-Lussac i Humphry Davy. Rok później naukowcy ci ustalili pierwiastkowy charakter substancji odkrytej przez Courtois, a Gay-Lussac nazwał nowy pierwiastek jodem – z języka greckiego – ciemnoniebieskim, fioletowym.
Druga znajomość: właściwości zwyczajne i niezwykłe.

Jod - pierwiastek chemiczny Grupa VII układ okresowy. Liczba atomowa - 53. Masa atomowa - 126,9044. Fluorowiec. Spośród halogenów występujących w przyrodzie jest najcięższy, jeśli oczywiście nie liczyć radioaktywnego, krótkotrwałego astatu. Prawie cały naturalny jod składa się z atomów pojedynczego izotopu Liczba masowa 127. Jod radioaktywny - 125 powstaje w wyniku spontanicznego rozszczepienia uranu. Spośród sztucznych izotopów jodu najważniejsze są jod - 131 i jod - 133; są stosowane w medycynie.
Cząsteczka jodu elementarnego, podobnie jak inne halogeny, składa się z dwóch atomów. Jod jest jedynym halogenem występującym w stanie stałym w normalnych warunkach. Piękne ciemnoniebieskie kryształy jodu najbardziej przypominają grafit. Wyraźna struktura krystaliczna, zdolność przewodzenia prądu elektrycznego - wszystkie te „metaliczne” właściwości są charakterystyczne dla czystego jodu.
Ale w przeciwieństwie do grafitu i większości metali jod bardzo łatwo przechodzi w stan gazowy. Jeszcze łatwiej jest przekształcić jod w parę niż w ciecz.
Aby stopić jod, potrzebujesz dość niska temperatura: + 113,5°C, ale dodatkowo konieczne jest, aby ciśnienie cząstkowe par jodu nad topiącymi się kryształami wynosiło co najmniej jedną atmosferę. Innymi słowy, jod można stopić w kolbie z wąską szyjką, ale nie w otwartym naczyniu laboratoryjnym. W takim przypadku pary jodu nie kumulują się, a po podgrzaniu jod sublimuje - przejdzie w stan gazowy, omijając stan ciekły, co zwykle ma miejsce podczas podgrzewania tej substancji. Nawiasem mówiąc, temperatura wrzenia jodu jest niewiele wyższa niż temperatura topnienia, wynosi tylko 184,35 ° C.
Ale nie tylko łatwość przejścia w stan gazowy jod wyróżnia się spośród innych pierwiastków. Na przykład jego interakcja z wodą jest bardzo osobliwa.
Jod elementarny słabo rozpuszcza się w wodzie: w temperaturze 25°C tylko 0,3395 g/l. Niemniej jednak można uzyskać znacznie bardziej stężony wodny roztwór pierwiastka nr 53, stosując tę ​​samą prostą technikę, której używają lekarze, gdy chcą dłużej zachować nalewkę jodową (3- lub 5% roztwór jodu w alkoholu): tak, aby jod nalewka nie wyparowuje, dodać do niej odrobinę jodku potasu KI. Ta sama substancja pomaga również uzyskać bogate w jod roztwory wodne: jod miesza się z niezbyt rozcieńczonym roztworem jodku ralu.
Cząsteczki KI są zdolne do przyłączania cząsteczek jodu elementarnego. Jeśli jedna cząsteczka reaguje z każdej strony, powstaje czerwono-brązowy trójjodek potasu. Jodek potasu może przyłączać większą liczbę cząsteczek jodu, tworząc związki inny skład aż do K19. Substancje te nazywane są polijodkami. Polijodki są niestabilne, a ich roztwory zawsze zawierają jod pierwiastkowy i to w znacznie wyższym stężeniu niż to, które można uzyskać przez bezpośrednie rozpuszczenie jodu.
W wielu rozpuszczalnikach organicznych - dwusiarczku węgla, nafcie, alkoholu, benzenie, eterze, chloroformie - jod łatwo się rozpuszcza. Barwa niewodnych roztworów jodu nie jest stała. Na przykład jego roztwór w dwusiarczku węgla jest fioletowy, a w alkoholu brązowy. Jak możemy to wyjaśnić?
Oczywiście roztwory fioletowe zawierają jod w postaci cząsteczek 12. Jeśli wynikiem jest roztwór o innym kolorze, logiczne jest założenie istnienia związków jodu z zawartym w nim rozpuszczalnikiem. Jednak nie wszyscy chemicy podzielają ten punkt widzenia. Niektórzy z nich uważają, że różnice w barwie roztworów jodu można wytłumaczyć istnieniem różnego rodzaju siły łączące cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej.
Fioletowe roztwory jodu przewodzą prąd, ponieważ w roztworze cząsteczki 12 częściowo dysocjują na jony 1+ i I-. Założenie to nie przeczy poglądom na temat możliwych wartościowości jodu. Jego główne wartościowości to: 1" (takie związki nazywane są jodkami), 5+ (jodany) i 7+ (nadjodany). Znane są jednak także związki jodu, w których wykazuje wartościowości 1+ i 3+, pełniąc rolę jednowartościowego lub metal trójwartościowy Istnieje związek jodu z tlenem, w którym pierwiastek nr 53 jest oktawalentny – IO4.
Najczęściej jednak jod, jak przystało na halogen (na zewnętrznej powłoce atomu znajduje się siedem elektronów), wykazuje wartościowość 1”. Podobnie jak inne halogeny jest dość aktywny - reaguje bezpośrednio z większością metali (nawet srebro szlachetne jest odporne na jod dopiero w temperaturach do 50°C), ale ustępuje chlorowi i bromowi, o fluorze nie wspominając. Niektóre pierwiastki – węgiel, azot, tlen, siarka, selen – nie reagują bezpośrednio z jodem.

trzecie spotkanie:

Okazuje się, że na Ziemi jest mniej jodu niż lutetu
Jod jest dość rzadkim pierwiastkiem. Jego Clarke (zawartość w skorupie ziemskiej w procentach wagowych) wynosi tylko 4-10 ~ 5%. Najtrudniej pozyskać pierwiastki z rodziny lantanowców – tul i lutet.
Jod ma jedną cechę, która upodabnia go do „ziem rzadkich” – ekstremalną dyspersję w przyrodzie. Chociaż jod nie jest pierwiastkiem najobficiej występującym, jest obecny dosłownie wszędzie. Nawet w pozornie ultraczystych kryształach górskich znajdują się mikrozanieczyszczenia jodu. W przezroczystych kalcytach zawartość pierwiastka nr 53 sięga 5-10~6%. Jod występuje w glebie, wodzie morskiej i rzecznej, komórkach roślinnych i organizmach zwierzęcych. Jednak minerałów bogatych w jod jest bardzo niewiele. Najbardziej znanym z nich jest lautaryt Ca(IO 5) 2. Ale na Ziemi nie ma przemysłowych złóż lautarytu.
Aby otrzymać jod, należy zatężyć naturalne roztwory zawierające ten pierwiastek, na przykład wodę ze słonych jezior lub towarzyszących im wód naftowych, lub przetworzyć naturalne koncentratory jodu – wodorosty. Tona suszonych wodorostów (kelp) zawiera do 5 kg jodu, podczas gdy tona wody morskiej zawiera tylko 20-30 mg.
Jak większość życia ważne elementy, cykle jodu w przyrodzie. Ponieważ wiele związków jodu jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie, jod jest wypłukiwany ze skał magmowych i przenoszony do mórz i oceanów. Parująca woda morska unosi do powietrza masy pierwiastkowego jodu. Dokładnie elementarne: w obecności związki pierwiastka nr 53 dwutlenek węglałatwo utlenia się tlenem do 12.
Wiatry przenoszące masy powietrza z oceanu na kontynent niosą także jod, który wraz z opadami opada na ziemię, przedostaje się do gleby, wód gruntowych i organizmów żywych. Te ostatnie koncentrują jod, ale umierając, zwracają go do gleby, skąd jest ponownie zmywany przez naturalne wody, przedostaje się do oceanu, odparowuje i wszystko zaczyna się od nowa. To poprostu ogólny schemat, w którym wszystkie szczegóły i przemiany chemiczne, które są nieuniknione w różne etapy ten wieczny obrót.
A cykl jodowy został bardzo dobrze zbadany i nie jest to zaskakujące: rola mikroilości tego pierwiastka w życiu roślin, zwierząt i ludzi jest zbyt duża...

Jod czwarte wprowadzenie: funkcje biologiczne jodu

Nie ograniczają się one do nalewki jodowej. Nie będziemy szczegółowo omawiać roli jodu w życiu roślin – jest to jeden z najważniejszych mikroelementów, ograniczymy się do jego roli w życiu człowieka.
Już w 1854 roku Francuz Chatain, znakomity chemik analityczny, odkrył, że częstość występowania wola jest bezpośrednio zależna od zawartości jodu w powietrzu, glebie i spożywanej przez człowieka żywności. Koledzy protestowali przeciwko wnioskom Chatena; Co więcej, Francuska Akademia Nauk uznała je za szkodliwe. Jeśli chodzi o pochodzenie choroby, uważano wówczas, że może ona być spowodowana 42 przyczynami – na tej liście nie znalazł się niedobór jodu.
Minęło prawie pół wieku, zanim autorytet niemieckich naukowców Baumanna i Oswalda zmusił francuskich naukowców do przyznania się do błędu. Eksperymenty Baumana i Oswalda wykazały, że tarczyca zawiera zaskakującą ilość jodu i wytwarza hormony zawierające jod. Brak jodu początkowo prowadzi jedynie do nieznacznego powiększenia tarczycy, jednak w miarę postępu choroba ta – wole endemiczne – wpływa na wiele układów organizmu. W rezultacie metabolizm zostaje zakłócony, a wzrost spowalnia. W niektórych przypadkach wole endemiczne może prowadzić do głuchoty, kretynizmu... Choroba ta występuje częściej na obszarach górskich i w miejscach oddalonych od morza.
Nawet na podstawie dzieł sztuki można ocenić powszechne rozprzestrzenianie się choroby. Jeden z najlepszych portretów kobiecych Rubensa „Słomiany kapelusz”. U śliczna kobieta na portrecie widoczny jest obrzęk szyi (lekarz od razu powiedziałby: tarczyca jest powiększona). Andromeda z obrazu „Perseusz i Andromeda” ma te same objawy. Oznaki niedoboru jodu widoczne są także u niektórych osób przedstawionych na portretach i obrazach Rembrandta, Dürera, Van Dycka…
W naszym kraju, którego większość regionów jest oddalona od morza, stale prowadzona jest walka z wolem endemicznym - przede wszystkim poprzez profilaktykę. Najprostszym i najbardziej niezawodnym lekarstwem jest dodanie mikrodawek jodku do soli kuchennej.
Warto zauważyć, że historia leczniczego stosowania jodu sięga wieków wstecz. Lecznicze właściwości substancji zawierających jod znane były już 3 tysiące lat przed odkryciem tego pierwiastka. Chiński kodeks 1567 p.n.e mi. zaleca wodorosty w leczeniu wola...
Antyseptyczne właściwości jodu w chirurgii po raz pierwszy zastosował francuski lekarz Buape. Co dziwne, najprostsze formy dawkowania jodu - roztwory wodne i alkoholowe - przez bardzo długi czas nie znajdowały zastosowania w chirurgii, choć już w latach 1865–1866. wielki rosyjski chirurg N.I. Pirogow stosował nalewkę jodową w leczeniu ran.
Priorytet przygotowania pola operacyjnego nalewką jodową błędnie przypisuje się niemieckiemu lekarzowi Grossikhowi. Tymczasem już w 1904 roku, cztery lata przed Grossichem, rosyjski lekarz wojskowy N.P. Filonczikow w swoim artykule „Wodne roztwory jodu jako płyn antyseptyczny w chirurgii” zwrócił uwagę chirurgów na ogromne zalety wodnych i alkoholowych roztworów jodu właśnie w przygotowaniu do operacji.
Nie trzeba dodawać, że te proste leki do dziś nie straciły na znaczeniu. Co ciekawe, czasami nalewkę jodową przepisuje się także wewnętrznie: kilka kropli na szklankę mleka. Może to być korzystne w przypadku miażdżycy, jednak trzeba pamiętać, że jod jest przydatny tylko w małych dawkach, a w dużych jest toksyczny.

Yod piąty znajomy - czysto użytkowy

Jodem interesują się nie tylko lekarze. Jest potrzebny geologom i botanikom, chemikom i hutnikom.
Podobnie jak inne halogeny, jod tworzy liczne związki jodoorganiczne, które wchodzą w skład niektórych barwników.
Związki jodu stosowane są w fotografii i przemyśle filmowym do przygotowania specjalnych emulsji fotograficznych i klisz fotograficznych.
Jod stosowany jest jako katalizator w produkcji sztucznych kauczuków.
Produkcja ultraczystych materiałów - krzemu, tytanu, hafnu, cyrkonu - również nie jest kompletna bez tego pierwiastka. Metodę jodkową do wytwarzania czystych metali stosuje się dość często.
Preparaty jodowe stosowane są jako suchy smar do tarcia powierzchni wykonanych ze stali i tytanu.

Produkowane są żarówki jodowe dużej mocy. Szklana bańka takiej lampy nie jest wypełniona gazem obojętnym, ale oparami paleniska, które same emitują światło, gdy wysoka temperatura.
Jod i jego związki wykorzystywane są w praktyce laboratoryjnej do analiz oraz w urządzeniach chemotronowych, których działanie opiera się na reakcjach redoks jodu...
Wiele pracy geologów, chemików i technologów polega na poszukiwaniu surowców jodowych i opracowywaniu metod ekstrakcji jodu. Do lat 60-tych ubiegłego wieku glony były jedynym źródłem przemysłowej produkcji jodu. W 1868 roku zaczęto pozyskiwać jod z odpadów po saletrze, które zawierały jodan i jodek sodu. Darmowe surowce i prosta metoda otrzymywania jodu z roztworów macierzystych saletry zapewniły powszechną dystrybucję chilijskiego jodu. Pierwszy wojna światowa Dostawy chilijskiej saletry i jodu ustały, a wkrótce brak jodu zaczął odbijać się na ogólnym stanie przemysłu farmaceutycznego w Europie. Rozpoczęto poszukiwania opłacalnych sposobów pozyskiwania jodu. W naszym kraju, już w czasach władzy radzieckiej, jod zaczęto pozyskiwać z podziemnych i roponośnych wód Kubania, gdzie odkrył go rosyjski chemik A.L. Potylitsin w 1882 roku. Później podobne wody odkryto w Turkmenistanie i Azerbejdżanie .
Jednak zawartość jodu w wodach gruntowych i wodach towarzyszących pochodzących z produkcji ropy naftowej jest bardzo niska. To była główna trudność w stworzeniu opłacalnych ekonomicznie przemysłowych metod produkcji jodu. Należało znaleźć „przynętę chemiczną”, która z jodem stworzy dość mocny związek i go zagęści. Początkowo tą „przynętą” okazała się skrobia, następnie sole miedzi i srebra, które wiązały jod w nierozpuszczalne związki. Próbowaliśmy nafty - jod dobrze się w niej rozpuszcza. Ale wszystkie te metody okazały się drogie, a czasem łatwopalne.
W 1930 r. Radziecki inżynier V.P. Denisowicz opracował metodę ekstrakcji jodu z wód roponośnych węglem i metoda ta przez długi czas była podstawą radzieckiej produkcji jodu. Aż 40 g jodu zgromadzonego w kilogramie węgla miesięcznie...
Próbowano także innych metod. Już w środku ostatnie dziesięciolecia odkryli, że jod jest selektywnie absorbowany ze względu na wysoką masę cząsteczkową żywice jonowymienne. W światowym przemyśle jodowym metoda wymiany jonowej jest nadal stosowana w ograniczonym zakresie. Podejmowano próby jego wykorzystania w naszym kraju, jednak niska zawartość jodu i niewystarczająca selektywność joditników nie pozwoliły jeszcze tej niewątpliwie obiecującej metodzie na radykalne przekształcenie przemysłu jodowego.
Obiecujące są także geotechnologiczne metody ekstrakcji jodu. Pozwolą one na wydobycie jodu z wód towarzyszących złóż ropy i gazu bez konieczności wypompowywania tych wód na powierzchnię. Specjalne odczynniki wprowadzone przez studnię zatężą jod pod ziemią, a nie słaby roztwór, ale koncentrat wypłynie na powierzchnię. Wtedy oczywiście produkcja jodu i jego zużycie przez przemysł gwałtownie wzrosną - kompleks właściwości związanych z tym pierwiastkiem jest dla niego bardzo atrakcyjny.
JOD I CZŁOWIEK. Organizm ludzki nie tylko nie potrzebuje dużych ilości jodu, ale z zadziwiającą stałością utrzymuje stałe stężenie (10~5-10~6%) jodu we krwi, tzw. jodowe zwierciadło krwi. Z Łączna Jodu w organizmie, wynoszącego około 25 mg, ponad połowa znajduje się w tarczycy. Prawie cały jod zawarty w tym gruczole jest częścią różnych pochodnych tyrozyny – hormonu tarczycy, a tylko niewielka jego część, około 1%, występuje w postaci nieorganicznego jodu I1-.
Duże dawki jodu pierwiastkowego są niebezpieczne: dawka 2-3 g jest śmiertelna. Jednocześnie w postaci jodku można przyjmować doustnie znacznie większe dawki.
Jeśli wprowadzisz do organizmu znaczną ilość nieorganicznych soli jodu wraz z pożywieniem, jego stężenie we krwi wzrośnie 1000-krotnie, ale już po 24 godzinach poziom jodu we krwi powróci do normy. Poziom lustra jodowego ściśle przestrzega praw wewnętrznego metabolizmu i praktycznie nie zależy od warunków eksperymentalnych.
W praktyce medycznej związki jodu organicznego wykorzystuje się w diagnostyce rentgenowskiej. Wystarczająco ciężkie jądra atomów jodu rozpraszają promieniowanie rentgenowskie. Po wprowadzeniu do organizmu takiego środka diagnostycznego uzyskuje się wyjątkowo jednoznaczne rezultaty. zdjęcia rentgenowskie poszczególne odcinki tkanek i narządów.
POD I PROMIENIOWANIE KOSMICZNE. Akademik V.I. Vernadsky uważał, że promienie kosmiczne odgrywają dużą rolę w tworzeniu jodu w skorupie ziemskiej, co powoduje reakcje jądrowe w skorupie ziemskiej, to znaczy przemianę niektórych pierwiastków w inne. Dzięki tym przemianom w skałach mogą powstawać bardzo małe ilości nowych atomów, w tym atomów jodu.
JOD _ SMAR. Zaledwie 0,6% jodu dodanego do olejów węglowodorowych znacznie zmniejsza pracę tarcia w łożyskach wykonanych ze stali nierdzewnej i tytanu. Pozwala to zwiększyć obciążenie części trących ponad 50 razy.
JOD I SZKŁO. Jod jest używany do produkcji specjalnego szkła Polaroid. Kryształy soli jodu wprowadzane są do szkła (lub plastiku), które są dystrybuowane ściśle regularnie. Wibracje wiązki światła nie mogą przez nie przechodzić we wszystkich kierunkach. Rezultatem jest rodzaj filtra, zwanego Polaroidem, który odwraca nadchodzący, oślepiający strumień światła. Ten rodzaj szkła stosowany jest w samochodach. Łącząc kilka polaroidów lub obracając się okularami polaroidowymi, można uzyskać wyjątkowo kolorowe efekty - zjawisko to wykorzystywane jest w technice filmowej i w teatrze.
WIESZ TO:

• zawartość jodu w ludzkiej krwi zależy od pory roku: od września do stycznia stężenie jodu we krwi spada, od lutego rozpoczyna się nowy wzrost, a w maju - czerwcu poziom jodu osiąga najwyższy poziom. Oscylacje te mają stosunkowo małą amplitudę, a ich przyczyny wciąż pozostają tajemnicą;
• Produkty spożywcze zawierają dużo jodu: jaja, mleko, ryby; w wodorostach jest dużo jodu, które trafiają do sprzedaży w postaci konserw, drażetek i innych produktów;
• pierwszą fabrykę jodu w Rosji zbudowano w 1915 roku w Jekaterynosławiu (obecnie Dniepropietrowsk); otrzymywany jod z popiołów czarnomorskich alg Phyllophora; w czasie I wojny światowej w zakładzie tym wyprodukowano 200 kg jodu;
• jeśli chmura burzowa zostanie „zasiana” jodkiem srebra lub jodkiem ołowiu, wówczas zamiast gradu w chmurze tworzą się drobne grudki śniegu: chmura zaszczepiona takimi solami zrzuca deszcz i nie szkodzi uprawom.

Jod (trywialna (powszechna) nazwa - jod; od starożytnego greckiego ἰώδης - „fioletowy (fioletowy)”) - pierwiastek 17. grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych (zgodnie z przestarzałą klasyfikacją - pierwiastek główna podgrupa grupa VII), okres piąty, o liczbie atomowej 53. Oznaczony symbolem I (łac. Iodum). Chemicznie aktywny niemetal, należy do grupy halogenów.
Prosta substancja jod (numer CAS: 7553-56-2) w normalnych warunkach ma postać czarnoszarych kryształów z fioletowym metalicznym połyskiem; łatwo tworzy fioletowe opary o ostrym zapachu. Cząsteczka substancji jest dwuatomowa (wzór I 2).

Fabuła

Jod został odkryty w 1811 roku przez Courtois w popiele z wodorostów, a od 1815 roku Gay-Lussac zaczął uważać go za pierwiastek chemiczny.

Imię i oznaczenie
Nazwa pierwiastka została zaproponowana przez Gay-Lussaca i pochodzi ze starożytnej Grecji. ἰώδης, ιώο-ειδης (dosł. „fioletowy”), co odnosi się do koloru pary zaobserwowanej przez francuskiego chemika Bernarda Courtois podczas podgrzewania macierzystej solanki popiołu z wodorostów stężonym kwasem siarkowym. W medycynie i biologii tego elementu a prosta substancja jest zwykle nazywana jodem, jak w przypadku „roztworu jodu”, zgodnie ze starszą wersją nazwy, która istniała w nomenklaturze chemicznej aż do połowy XX wieku.
We współczesnej nomenklaturze chemicznej używa się nazwy jod. Ta sama sytuacja ma miejsce w niektórych innych językach, na przykład w języku niemieckim: powszechnie używanym Jod i poprawnym terminologicznie Iod. Równolegle ze zmianą nazwy pierwiastka w latach pięćdziesiątych XX wieku, symbol pierwiastka J został zastąpiony przez I przez Międzynarodową Unię Chemii Ogólnej i Stosowanej.

Właściwości fizyczne

W normalnych warunkach jod jest stałą, czarnoszarą substancją o metalicznym połysku i specyficznym zapachu. Opary mają charakterystyczną fioletową barwę, podobnie jak roztwory w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak benzen - w przeciwieństwie do brązowego roztworu w polarnym alkoholu. jod w temperatura pokojowa Jest to ciemnofioletowy kryształ o niskim połysku. Po podgrzaniu o godz ciśnienie atmosferyczne sublimuje (sublimuje), zamieniając się w fioletową parę; po ochłodzeniu pary jodu krystalizują, omijając stan ciekły. W praktyce stosuje się to do oczyszczania jodu z nielotnych zanieczyszczeń.

Właściwości chemiczne

Jod należy do grupy halogenów.
Tworzy szereg kwasów: jodowodorowy (HI), jodowy (HIO), jodowy (HIO 2), jodowy (HIO 3), jodowy (HIO 4).
Chemicznie jod jest dość aktywny, chociaż w mniejszym stopniu niż chlor i brom.
1. Po lekkim podgrzaniu jod reaguje energetycznie z metalami, tworząc jodki:
Hg + I2 = HgI2

2. Jod reaguje z wodorem tylko po podgrzaniu i nie całkowicie, tworząc jodowodór:
Ja 2 + H 2 = 2HI

3. Jod atomowy jest środkiem utleniającym, słabszym niż chlor i brom. Siarkowodór H 2 S, Na 2 S 2 O 3 i inne środki redukujące redukują go do jonu I:
Ja 2 + H. 2 S = S + 2HI

4. Jod rozpuszczony w wodzie częściowo z nią reaguje:
Ja 2 + H 2 O ↔ HI + HIO, pK s = 15,99

Horyzont się poprawia. Sól i jod w powietrzu.

Skąd jod bierze się w powietrzu?

Jod jest pierwiastkiem dość rzadkim: w skorupie ziemskiej jest go bardzo mało - tylko 0,00005%, czyli cztery razy mniej niż arsen, pięć razy mniej niż brom. Jod to halogen (z greckiego hals – sól, genos – pochodzenie). Rzeczywiście, w naturze wszystkie halogeny występują wyłącznie w postaci soli. Jeśli jednak minerały fluoru i chloru są bardzo powszechne, to minerały jodu (lautaryt Ca(IO 3) 2, jodargyryt AgI) są niezwykle rzadkie. Jod zwykle występuje wśród innych soli jako zanieczyszczenie. Przykładem jest naturalny azotan sodu – saletra chilijska, który zawiera domieszkę jodanu sodu NaIO 3. Na początku XIX wieku zaczęto eksploatować złoża saletry chilijskiej. Po rozpuszczeniu kamienia gorąca woda roztwór przesączono i ochłodzono. Jednocześnie wytrącił się czysty azotan sodu, który sprzedawano jako nawóz. Z roztworu pozostałego po krystalizacji ekstrahowano jod. W XIX wieku głównym dostawcą tego rzadkiego pierwiastka stało się Chile.

Jodan sodu jest dość dobrze rozpuszczalny w wodzie: 9,5 g na 100 g wody w temperaturze 25 o C. Jodek sodu NaI jest znacznie lepiej rozpuszczalny: 184 g na 100 g wody! Jod w skałach występuje najczęściej w postaci łatwo rozpuszczalnych soli nieorganicznych i dlatego może być z nich wymywany przez wody gruntowe. A następnie przedostaje się do rzek, mórz i oceanów, gdzie kumuluje się przez określone organizmy, w tym glony. Przykładowo 1 kg suszonych wodorostów (kelp) zawiera 5 g jodu, podczas gdy 1 kg wody morskiej zawiera tylko 0,025 mg, czyli 200 tysięcy razy mniej! Nie bez powodu w niektórych krajach jod jest nadal ekstrahowany z wodorostów i in morskie powietrze(to miał na myśli Brodski) – specyficzny zapach; V sól morska Zawsze jest też trochę jodu. Wiatry przenoszące masy powietrza z oceanu na kontynent niosą także jod. Na obszarach przybrzeżnych ilość jodu w 1 metrze sześciennym. m powietrza może osiągnąć 50 mikrogramów, podczas gdy na obszarach kontynentalnych i górskich jest to zaledwie 1, a nawet 0,2 mikrograma.

Obecnie jod wydobywa się głównie z wód pól naftowych i gazowych, a zapotrzebowanie na niego jest dość duże. Na całym świecie wydobywa się rocznie ponad 15 000 ton jodu.

Odkrycie i właściwości jodu.

Jod został po raz pierwszy uzyskany z popiołu wodorostów przez francuskiego chemika Bernarda Courtois w 1811 roku. Tak opisał właściwości odkrytego przez siebie pierwiastka: „Nowa substancja wytrąca się w postaci czarnego proszku, który po podgrzaniu zamienia się we wspaniałą fioletową parę Ogrzewany. Opary te kondensują się w postaci błyszczących, krystalicznych płytek, które mają połysk... Niezwykła barwa oparów nowej substancji pozwala odróżnić ją od wszystkich dotychczas znanych substancji...” Jod ma swoją nazwę od koloru pary: po grecku „jody” oznaczają fiolet.

Courtois zaobserwował inne niezwykłe zjawisko: stały jod nie topił się po podgrzaniu, ale natychmiast zamieniał się w parę; proces ten nazywa się sublimacją. D.I. Mendelejew w swoim podręczniku chemii opisuje ten proces w następujący sposób: „W celu oczyszczenia jodu poddaje się go sublimacji... jod przechodzi bezpośrednio z pary do stanu krystalicznego i osadza się w ochłodzonych częściach aparatu w postaci lamelarnych kryształów, które mają czarno-szary kolor i metaliczny połysk”. Ale jeśli kryształy jodu zostaną szybko podgrzane w probówce (lub pary jodu nie pozwolą na ucieczkę), wówczas w temperaturze 113 o C jod stopi się, zamieniając się w czarno-fioletową ciecz. Wyjaśnia to fakt, że w temperaturze topnienia prężność pary jodu jest wysoka - około 100 mm Hg (1,3H 10 4 Pa). A jeśli nad podgrzanym stałym jodem nie ma wystarczającej ilości pary, będzie on odparowywał szybciej niż się topi.

W czysta forma jod – czarnoszare, ciężkie (gęstość 4,94 g/cm3) kryształy o fioletowym metalicznym połysku. Dlaczego nalewka jodowa nie jest fioletowa? Okazuje się, że w różnych rozpuszczalnikach jod ma inny kolor: w wodzie jest żółty, w benzynie, czterochlorku węgla CCl 4 i wielu innych tzw. „obojętnych” rozpuszczalnikach ma barwę fioletową – dokładnie taką samą jak opary jodu. Roztwór jodu w benzenie, alkoholu i wielu innych rozpuszczalnikach ma brązowo-brązową barwę (jak nalewka jodowa); w wodnym roztworze alkoholu poliwinylowego (–CH 2 –CH(OH)–) jod ma jasnoniebieski kolor (roztwór ten stosowany jest w medycynie jako środek dezynfekujący zwany „jodinolem”; służy do płukania gardła i przemywania ran). A oto co ciekawe: reaktywność jodu w roztworach „wielobarwnych” nie jest taka sama! Zatem w roztworach brązowych jod jest znacznie bardziej aktywny niż w roztworach fioletowych. Jeśli do 1% brązowego roztworu doda się proszek miedzi lub kawałek cienkiej folii miedzianej, w ciągu 1–2 minut ulegnie on odbarwieniu w wyniku reakcji 2Cu + I 2 ® 2CuI. W tych warunkach fioletowy roztwór pozostanie niezmieniony przez kilkadziesiąt minut. Kalomel (Hg 2 Cl 2) odbarwia brązowy roztwór w ciągu kilku sekund, ale fioletowy w ciągu zaledwie dwóch minut. Eksperymenty te tłumaczy się faktem, że cząsteczki jodu mogą oddziaływać z cząsteczkami rozpuszczalnika, tworząc kompleksy, w których jod jest bardziej aktywny.

Niebieski kolor pojawia się również, gdy jod reaguje ze skrobią. Możesz to sprawdzić, upuszczając nalewkę jodową na plasterek ziemniaka lub kawałek białego chleba. Reakcja ta jest na tyle czuła, że ​​za pomocą jodu łatwo jest wykryć skrobię na świeżym kawałku ziemniaka lub w mące. Jeszcze w XIX wieku. za tę reakcję skazano pozbawionych skrupułów handlarzy, którzy dodawali mąkę pszenną do śmietany „dla zagęszczenia”. Jeśli upuścisz nalewkę jodową na próbkę takiej śmietany, niebieski kolor natychmiast ujawni oszustwo.

Aby usunąć plamy z nalewki jodowej, należy użyć roztworu tiosiarczanu sodu, który jest używany w fotografii i sprzedawany w sklepach fotograficznych (zwany jest także „utrwalaczem” i „podsiarczynem”). Tiosiarczan natychmiast reaguje z jodem, całkowicie go odbarwiając: I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 ® 2NaI + Na 2 S 4 O 6. Wystarczy przetrzeć skórę lub tkaninę zabrudzoną jodem wodnym roztworem tiosiarczanu, a żółto-brązowa plama natychmiast zniknie.

Jod w apteczce.

Świadomy zwyczajna osoba(nie jestem chemikiem) słowo „jod” kojarzy się z butelką, która znajduje się w apteczce. Tak naprawdę butelka zawiera nie jod, ale nalewkę jodową - 5% roztwór jodu w mieszaninie alkoholu i wody (do nalewki dodaje się również jodek potasu, jest on potrzebny, aby jod lepiej się rozpuścił). Wcześniej jodoform (trijodometan CHI 3) był również szeroko stosowany w medycynie - środek dezynfekujący Z nieprzyjemny zapach. Preparaty zawierające jod działają antybakteryjnie i przeciwgrzybiczo, działają także przeciwzapalnie; Stosuje się je zewnętrznie do dezynfekcji ran w przygotowaniu do operacji.

Jod jest trujący. Nawet tak znana nalewka jodowa podczas wdychania jej oparów wpływa na cholewkę Drogi oddechowe, a w przypadku połknięcia powoduje poważne oparzenia przewodu pokarmowego. Długotrwałe wprowadzanie jodu do organizmu, a także zwiększona wrażliwość na niego, może powodować katar, pokrzywkę, ślinienie i łzawienie oraz trądzik.

Jod w organizmie.

Oto wersety innej poetki, Belli Akhmaduliny:

...Czy to silny duch kazał nam szukać rezultatu,

Czy to słaba tarczyca?

błagałeś o gorzkie przysmaki jodu?

Dlaczego tarczyca potrzebuje tego „przysmaku”?

Z reguły w procesach biochemicznych biorą udział tylko pierwiastki „lekkie” znajdujące się w pierwszej trzeciej. układ okresowy. Prawie jedynym wyjątkiem od tej reguły jest jod. Człowiek zawiera około 20 do 50 mg jodu, którego znaczna część koncentruje się w tarczycy (reszta jodu znajduje się w osoczu krwi i mięśniach).

Tarczyca była znana już lekarzom w starożytności, którzy słusznie przypisywali jej ważną rolę w organizmie. Ma kształt muszki, tj. składa się z dwóch płatów połączonych przesmykiem. Tarczyca uwalnia do krwi hormony, które mają bardzo różnorodny wpływ na organizm. Dwa z nich zawierają jod – tyroksynę (T4) i trójjodotyroninę (T3). Tarczyca reguluje rozwój i wzrost zarówno poszczególnych narządów, jak i całego organizmu, reguluje szybkość procesów metabolicznych.

W produktach spożywczych i wodzie pitnej jod występuje w postaci soli kwasu jodowodorowego – jodków, z których łatwo się wchłania w przednich odcinkach jelita cienkiego. Z jelit jod przenika do osocza krwi, skąd jest łapczywie wchłaniany przez tarczycę. Tam przekształca się w najważniejsze dla organizmu hormony tarczycy (od greckiego thyreoeides – tarczyca). Proces ten jest złożony. Po pierwsze, jony I – są enzymatycznie utleniane do I +. Kationy te reagują z białkiem tyreoglobuliny, które zawiera wiele reszt aminokwasowych tyrozyny. Pod wpływem enzymu jodynazy następuje jodowanie pierścieni benzenowych tyrozyny, a następnie powstawanie hormonów tarczycy. Obecnie pozyskiwane są syntetycznie i pod względem struktury i działania nie różnią się od naturalnych.

Jeśli synteza hormonów tarczycy zwalnia, u człowieka rozwija się wole. Choroba jest spowodowana brakiem jodu w glebie, wodzie, a co za tym idzie, w roślinach, zwierzętach i żywności produkowanej na tym obszarze. Takie wole nazywa się endemicznym, tj. charakterystyczny dla danego obszaru (od greckiego endemos – lokalny). Obszary niedoboru jodu są dość powszechne. Z reguły są to obszary oddalone od oceanu lub odgrodzone od wiatrów morskich przez góry. Zatem znaczna część gleb na świecie jest uboga w jod, a co za tym idzie, produkty spożywcze są ubogie w jod. W Rosji niedobór jodu występuje na obszarach górskich; Niezwykle wyraźny niedobór jodu wykryto w Republice Tuwy, a także w Transbaikalii. Jest go niewiele na Uralu, Górnej Wołdze, Dalekim Wschodzie, Mari i Republiki Czuwaski. Nie wszystko jest w porządku z jodem w wielu centralnych regionach - Tule, Briańsku, Kałudze, Orle i innych regionach. Woda pitna, rośliny i zwierzęta na tych obszarach mają niską zawartość jodu. Tarczyca, jakby kompensując niedostateczną podaż jodu, rozrasta się – czasem do takich rozmiarów, że dochodzi do deformacji szyi, ucisku naczyń krwionośnych, nerwów, a nawet oskrzeli i przełyku. Wolu endemicznemu można łatwo zapobiegać poprzez uzupełnianie niedoborów jodu w organizmie.

Jeśli w czasie ciąży u matki, a także w pierwszym okresie życia dziecka, brakuje jodu, jego wzrost spowalnia, zmniejsza się aktywność umysłowa, może rozwinąć się kretynizm, głuchota i inne poważne zaburzenia rozwojowe. Wczesna diagnoza pozwala uniknąć tych nieszczęść, po prostu podając tyroksynę.

Brak jodu u dorosłych prowadzi do obniżenia tętna i temperatury ciała – pacjenci odczuwają zimno nawet podczas upałów. Zmniejsza się ich odporność, wypadają włosy, spowalnia ruch, a nawet mowa, puchnie twarz i kończyny, odczuwają osłabienie, zmęczenie, senność, zaburzenia pamięci i obojętność na otaczający ich świat. Chorobę leczy się także lekami T3 i T4. W takim przypadku wszystkie wymienione objawy znikają.

Skąd wziąć jod.

Aby zapobiec występowaniu wola endemicznego, do produktów spożywczych wprowadza się jod. Najpopularniejszą metodą jest jodowanie soli kuchennej. Zwykle wprowadza się do niego jodek potasu - około 25 mg na 1 kg. Jednakże KI w wilgotnym, ciepłym powietrzu łatwo utlenia się do jodu, który ulatnia się. To wyjaśnia krótki okres trwałości takiej soli - tylko 6 miesięcy. Dlatego ostatnio jodek potasu został zastąpiony jodanem KIO 3. Oprócz soli kuchennej jod dodaje się do wielu mieszanek witaminowych.

Jodowana żywność nie jest konieczna dla tych, którzy spożywają wystarczającą ilość jodu w pożywieniu i wodzie. Zapotrzebowanie na jod u osoby dorosłej w niewielkim stopniu zależy od płci i wieku i wynosi około 150 mcg dziennie (zwiększa się jednak w czasie ciąży, wzmożonego wzrostu i wychłodzenia). Większość produktów spożywczych zawiera bardzo mało jodu. Na przykład chleb i makaron zazwyczaj zawierają mniej niż 5 mcg; w warzywach i owocach – od 1–2 mcg w jabłkach, gruszkach i czarnych porzeczkach do 5 mcg w ziemniakach i do 7–8 mcg w rzodkiewkach i winogronach; w kurczakach i wołowinie – do 7 mcg. I to w przeliczeniu na 100 g suchego produktu, tj. popiół! Co więcej, kiedy długoterminowe przechowywanie lub obróbka cieplna, traci się od 20 do 60% jodu. Ale ryby, zwłaszcza morskie, są bogate w jod: w śledziu i różowym łososiu jest go 40–50 mcg, w dorszu, mintaju i morszczuku – aż 140–160 (również na 100 g suchego produktu). Znacznie więcej jodu znajduje się w wątrobie dorsza – aż 800 mcg, ale szczególnie dużo jodu znajduje się w wodorostach brunatnych – „wodorostach” (czyli wodorostach) – mogą one zawierać aż 500 000 mcg jodu! W naszym kraju wodorosty rosną w Morzu Białym, Barentsa, Japońskim i Ochockim.

Już w starożytnych Chinach wodorosty skutecznie leczyły choroby tarczycy. W przybrzeżnych regionach Chin istniała tradycja – po porodzie kobietom podawano wodorosty. W tym samym czasie mleko matki było pełne, a dziecko rosło zdrowo. W XIII wieku wydali nawet dekret zobowiązujący wszystkich obywateli do jedzenia wodorostów w celu poprawy swojego zdrowia. Wschodni uzdrowiciele twierdzą, że po 40 latach produkty z jarmużu muszą być obecne w diecie nawet zdrowych ludzi. Niektórzy tłumaczą długowieczność Japończyków jedzeniem wodorostów, a także faktem, że po bombardowaniach nuklearnych Hiroszimy i Nagasaki liczba zgonów z powodu zanieczyszczeń środowisko substancji radioaktywnych było stosunkowo niewiele.

Jod i promieniowanie.

W naturze jod reprezentowany jest przez jedyny stabilny izotop 127I.

Sztuczne izotopy promieniotwórcze jodu - 125 I, 131 I, 132 I i inne są szeroko stosowane w biologii, a zwłaszcza w medycynie do określania stanu funkcjonalnego tarczycy i leczenia wielu jej chorób. Zastosowanie jodu radioaktywnego w diagnostyce wiąże się ze zdolnością jodu do selektywnego gromadzenia się w tarczycy; wykorzystanie do celów leczniczych opiera się na zdolności promieniowania radioizotopów jodu do niszczenia chorych komórek gruczołów.

Kiedy środowisko zostaje skażone produktami rozszczepienia jądrowego, radioaktywne izotopy jodu szybko włączają się do cyklu biologicznego, ostatecznie trafiając do mleka, a w konsekwencji do organizmu człowieka. W ten sposób wielu mieszkańców obszarów narażonych na wybuch nuklearny w Czarnobylu otrzymało potężną dawkę radioaktywnego jodu-131 (okres półtrwania 8 dni) i uszkodziło tarczycę. Większość pacjentów przebywała na obszarach, gdzie było mało naturalnego jodu, a mieszkańcy nie byli chronieni „zwykłym jodem”. „Radiojod” jest szczególnie niebezpieczny dla dzieci, których tarczyca jest 10 razy mniejsza niż u dorosłych i ma większą wrażliwość na promieniowanie, co może prowadzić do raka tarczycy.

Aby chronić tarczycę przed radioaktywnym jodem, zaleca się regularne stosowanie preparatów jodu (100–200 mg na dawkę), które „blokują” tarczycę przed przedostaniem się do niej radiojodu. Jod radioaktywny, który nie jest wchłaniany przez tarczycę, jest prawie całkowicie i stosunkowo szybko wydalany z moczem. Na szczęście radioaktywny jod nie utrzymuje się długo i po 2-3 miesiącach ulega niemal całkowitemu rozkładowi.

Jod w technologii.

Do otrzymania metali wykorzystuje się znaczne ilości wydobywanego jodu wysoki stopień czystość. Metoda oczyszczania opiera się na tzw. cyklu halogenowym, odkrytym w 1915 roku przez amerykańskiego fizykochemika Irvinga Langmuira (1881–1957). Istotę cyklu halogenowego można wyjaśnić na przykładzie nowoczesnej metody wytwarzania tytanu metalicznego o wysokiej czystości. Podczas ogrzewania proszku tytanu w próżni w obecności jodu do temperatury powyżej 400 o C powstaje gazowy jodek tytanu (IV). Przepuszcza się go przez drut tytanowy nagrzany prądem do temperatury 1100–1400 o C. W tak wysokiej temperaturze TiI 4 nie może istnieć i rozkłada się na metaliczny tytan i jod; czysty tytan kondensuje na drucie w postaci pięknych kryształów, a uwolniony jod może ponownie wejść w reakcję z proszkiem tytanu, zamieniając go w lotny jodek. Do czyszczenia można zastosować metodę jodkową różne metale– miedź, nikiel, żelazo, chrom, cyrkon, hafn, wanad, niob, tantal itp.

Ten sam cykl przeprowadza się w lampach halogenowych. W lampach konwencjonalnych współczynnik przydatna akcja wyjątkowo niski: w płonącej żarówce prawie cała energia elektryczna zamieniana jest nie na światło, ale na ciepło. Aby zwiększyć strumień świetlny lampy, należy maksymalnie zwiększyć temperaturę jej cewki. Ale jednocześnie żywotność lampy znacznie się zmniejsza: spirala w niej szybko się wypala. Jeśli do kolby lampy zostanie wprowadzona bardzo mała ilość jodu (lub bromu), to w wyniku cyklu halogenowego wolfram odparowany z cewki i osadzony na wewnętrznej powierzchni szklanej kolby zostanie ponownie przeniesiony do cewki . W takiej lampie można znacznie – o setki stopni – podnieść temperaturę cewki, doprowadzając ją do 3000 o C, co podwaja moc świetlną. Mocna lampa halogenowa wygląda jak karzeł w porównaniu z konwencjonalną lampą o tej samej mocy. Na przykład 300-watowa lampa halogenowa ma średnicę mniejszą niż 1,5 cm.

Wzrost temperatury cewki nieuchronnie prowadzi do silniejszego nagrzewania się żarówek w lampach halogenowych. Proste szkło nie wytrzymuje takich temperatur, dlatego spiralę należy umieścić w rurce ze szkła kwarcowego. Pierwsze patenty na lampy halogenowe wydano dopiero w 1949 roku, a ich produkcję przemysłową rozpoczęto jeszcze później. Rozwój techniczny lamp kwarcowych z samonaprawiającym się włóknem wolframowym został przeprowadzony w 1959 roku przez General Electric. W takich lampach cylinder może nagrzać się nawet do 1200 o C! Lampy halogenowe mają doskonałe właściwości świetlne, dlatego lampy te, pomimo ich wysoki koszt, znajdują szerokie zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebne jest mocne i kompaktowe źródło światła - w projektorach filmowych, reflektorach samochodowych itp.

Związki jodu są również wykorzystywane do powodowania deszczu. Deszcz, podobnie jak śnieg, zaczyna się od utworzenia maleńkich kryształków lodu z pary wodnej w chmurach. Co więcej, te kryształy zarodkowe rosną szybko, stają się ciężkie i wypadają w postaci opadów, obracając się w zależności od warunki pogodowe podczas śniegu, deszczu lub gradu. Jeśli powietrze jest całkowicie czyste, jądra lodu mogą tworzyć się dopiero w bardzo niskich temperaturach (poniżej –30 o C). W obecności pewnych substancji jądra lodu tworzą się w znacznie wyższej temperaturze. W ten sposób możesz wywołać sztuczne opady śniegu (lub deszczu).

Jednym z najlepszych nasion jest jodek srebra; w jego obecności kryształki lodu zaczynają rosnąć już w temperaturze –9 o C. Znaczące jest to, że najmniejsze cząstki jodku srebra o wielkości zaledwie 10 nm (1 nm = 10 –9 m) mogą „pracować”. Dla porównania promienie jonów srebra i jodu wynoszą odpowiednio 0,15 i 0,22 nm. Teoretycznie 10 21 tych maleńkich cząstek można otrzymać z sześciennego kryształu AgI o wielkości zaledwie 1 cm i nie będzie zaskoczeniem, że do wytworzenia sztucznego deszczu potrzeba bardzo małej ilości jodku srebra. Jak obliczyli amerykańscy meteorolodzy, zaledwie 50 kg AgI wystarczy, aby „zasiać” całą atmosferę nad powierzchnią Stanów Zjednoczonych (czyli 9 milionów kilometrów kwadratowych)! Ponadto w 1 sześciennym. m powstaje ponad 3,5 miliona ośrodków krystalizacji lodu. A aby wspomóc powstawanie jąder lodu, wystarczy spożywać zaledwie 0,5 kg AgI na godzinę. Dlatego też, pomimo stosunkowo wysokiego kosztu soli srebra, zastosowanie AgI do indukowania sztucznego deszczu okazuje się praktycznie opłacalne.

Czasami konieczne jest wykonanie dokładnie odwrotnego zadania: „rozproszenie” chmur, aby zapobiec ulewnie deszczu podczas ważnego wydarzenia (na przykład Igrzyska Olimpijskie). W takim przypadku jodek srebra należy spryskać chmury z wyprzedzeniem, kilkadziesiąt kilometrów od miejsca uroczystości. Potem deszcz spadnie na lasy i pola, a w mieście będzie słoneczna i sucha pogoda.

Ilia Leenson

5. Tarczyca potrzebuje jodu do produkcji hormonów tyroksyny i trójjodotyroniny. Brak jodu prowadzi do obrzęku tarczycy. Rozważa się niedobór jodu główny powód opóźnienia rozwój mentalny. Objawy przy nadmiarze jodu są podobne do tych, które występują przy niedoborze tego pierwiastka. Jod jest bardziej toksyczny dla osób z niedoborem selenu.

6. Jod tworzy cząsteczki dwuatomowe o wzorze chemicznym I2.

7. Jod jest aktywnie wykorzystywany w medycynie. Niektórzy ludzie mają chemiczną wrażliwość na jod. Po nałożeniu jodu na skórę może pojawić się wysypka. W rzadkich przypadkach stosowanie jodu może prowadzić do wstrząsu anafilaktycznego (alergicznego).

8. Naturalnymi źródłami jodu w diecie człowieka są owoce morza i wodorosty (kapusta morska) rosnące w wodach morskich bogatych w jod. Do soli kuchennej często dodaje się jod potasu. W ten sposób otrzymuje się sól jodowaną, znaną wielu szefom kuchni.

9. Liczba atomowa jodu wynosi 53. Oznacza to, że każdy atom jodu zawiera 53 protony.

Encyklopedia Britannica opisuje, jak ludzkość odkryła jod. W 1811 roku francuski chemik Bernard Courtois zauważył fioletowe opary podczas podgrzewania popiołu z wodorostów w kwasie siarkowym. Para ta skondensowała się i stała się czarną krystaliczną substancją zwaną „substancją X”. W 1813 roku brytyjski chemik Sir Humphry Davy, przejeżdżając przez Paryż w drodze do Włoch, zasugerował, że „substancja X” jest pierwiastkiem chemicznym podobnym do chloru i zaproponował nazwanie jej jodem (ang. „jod”) ze względu na jej fioletowy kolor. kolor jego postaci gazowej.

Jod nigdy nie występuje w przyrodzie w postaci wolnej i nie jest skoncentrowany w ilościach wystarczających do utworzenia niezależnego minerału. Jod jest zawarty, ale w małych ilościach, jako jon I- w składzie soli kwasu jodowodorowego (jodku). Zawartość jodu wynosi około 50 miligramów na tonę metryczną (1000 kilogramów) wody morskiej. Występuje także w wodorostach, ostrygach i wątrobie dorsza. Organizm ludzki zawiera jod w hormonie tyroksyny wytwarzanym przez tarczycę.


Jedynym naturalnie występującym izotopem jodu jest stabilny jod-127. Aktywnie wykorzystuje się radioaktywny izotop jodu-131 o okresie półtrwania wynoszącym osiem dni. W medycynie wykorzystuje się go do badania funkcji tarczycy, leczenia wola i raka tarczycy. A także do lokalizacji guzów mózgu i wątroby.


Jakie znasz owoce morza bogate w jod? Czy uważasz, że gotowanie owoców morza jest nie tylko zdrowe, ale i pyszne? Uważa się, że wodorosty nori używane do robienia sushi zawierają zbyt dużo jodu i dlatego są szkodliwe dla ludzi. Jak te informacje wpływają na Twoje dzisiejsze podejście do mody? Kuchnia japońska i czy to w ogóle daje jakiś efekt?

Fizyka- Właściwości chemiczne jod i jego związki

Wstęp

1. Właściwości fizyczne i chemiczne jodu

2. Związki jodu

3. Fizjologiczna rola jodu

Wniosek

Lista referencji

Wstęp

Jod został odkryty przez francuskiego chemika Courtois w 1811 roku; należy do VII grupy układu okresowego pierwiastków śladowych D.I. Mendelejew. Liczba atomowa pierwiastka wynosi 53. W naturze występuje w postaci stabilnego izotopu o masie atomowej 127. Izotopy radioaktywne o masie atomowej 125, 129, 131 i inne zostały uzyskane sztucznie. Jod należy do podgrupy halogenów, które są najbardziej aktywnymi chemicznie niemetalami.

Atom jodu ma 7 elektronów walencyjnych i wolne orbitale d, co umożliwia występowanie nieparzystych wartościowości. Jod wykazuje w swoich związkach różne stopnie utlenienia: -1; +1; +3; +5; +7. W przeciwieństwie do innych halogenów, jod tworzy szereg stosunkowo stabilnych związków, w których wykazuje dziwne dodatnie stopnie utlenienia. Duży promień atomu i stosunkowo niska energia jonizacji sprawiają, że w wielu przypadkach pierwiastek jest nie tylko akceptorem, ale także dawcą elektronów reakcje chemiczne. Najbardziej stabilne związki to te, w których jod wykazuje stopień utlenienia -1; +1; +5. Mniejsze znaczenie mają siedmiowartościowe związki jodu.

W temperaturze pokojowej jod pojawia się w postaci fioletowo-czarnych kryształów o metalicznym połysku i gęstości 4,94 g/cm3. Kryształy składają się z cząsteczek dwuatomowych połączonych ze sobą interakcjami międzycząsteczkowymi van der Waalsa. Po podgrzaniu do 183°C jod sublimuje, tworząc fioletowe pary. Jod w postaci ciekłej można otrzymać przez ogrzewanie do temperatury 114°C pod ciśnieniem. W parach o temperaturze bliskiej sublimacji jod występuje w postaci cząsteczek I2; w temperaturach powyżej 800°C cząsteczki jodu dysocjują na atomy.

1. Właściwości fizyczne i chemiczne jodu

Jod jest słabo rozpuszczalny w wodzie. W temperaturze pokojowej w 100 g wody rozpuszcza się około 0,03 g jodu; wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność jodu nieznacznie wzrasta. Jod znacznie lepiej rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszczalność jodu w glicerynie wynosi 0,97 g jodu, w czterochlorku węgla - 2,9 g, w alkoholu, eterze i dwusiarczku węgla - około 20 g jodu na 100 g rozpuszczalnika. Po rozpuszczeniu jodu w beztlenowych rozpuszczalnikach organicznych (czterochlorek węgla, dwusiarczek węgla, benzen) powstają fioletowe roztwory; W przypadku rozpuszczalników zawierających tlen jod tworzy roztwory o brązowym kolorze. W roztworach fioletowych jod występuje w postaci cząsteczek I2, w roztworach brązowych w postaci nietrwałych związków ze słabymi wiązaniami donor-akceptor [Nenitsescu, 1968]. Jod dobrze rozpuszcza się w wodnych roztworach jodków i tworzy się złożony jon trójjodkowy, który pozostaje w równowadze z substancjami wyjściowymi i produktami hydrolizy. Jon trójjodkowy uczestniczy w reakcjach chemicznych jako mieszanina równomolowa jod molekularny i jon jodkowy.

Atom jodu ma bardzo łatwo polaryzowalną powłokę elektronową. Kationy większości pierwiastków są w stanie wniknąć głęboko w powłokę elektronową jodu, powodując znaczne odkształcenia. W rezultacie związki jodu mają charakter bardziej kowalencyjny niż podobne związki innych halogenów. Wysoka polaryzowalność prowadzi do możliwości istnienia struktur z dodatnim końcem dipola na atomie jodu. Dodatnio spolaryzowany atom jodu powoduje kolor i wysoką aktywność fizjologiczną związki chemiczne jod [Mokhnach, 1968].

Aktywność chemiczna jodu jest niższa niż innych halogenów. Jod reaguje z większością metali i niektórymi niemetalami. Jod nie wchodzi w bezpośrednie interakcje metale szlachetne, gazy obojętne, tlen, azot, węgiel. Związki jodu z niektórymi z tych pierwiastków można otrzymać pośrednio. W przypadku większości pierwiastków jod tworzy jodki; podczas interakcji z halogenami powstają związki jodu spolaryzowanego dodatnio. Jodki pierwiastków alkalicznych i ziem alkalicznych są związkami podobnymi do soli, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Jodydes metale ciężkie bardziej kowalencyjny. W przeciwieństwie do lekkich halogenów, jod stabilizuje dolne stopnie utlenienia pierwiastków o zmiennej wartościowości. Nie zawiera żelaza żelazowego ani czterowartościowych jodków manganu. Wynika to z dużego promienia jonu jodkowego i niewystarczającej aktywności utleniającej jodu.

Jodki pierwiastków niemetalicznych - substancje z struktura molekularna i głównie wiązania kowalencyjne o charakterze kwasowym. Substancje te nie mogą istnieć w przyrodzie, ponieważ łatwo ulegają rozkładowi pod wpływem wody (hydrolizują). Związki zawierające jednowartościowy kation jodu można otrzymać specjalnymi metodami. Są jednak również niestabilne i łatwo ulegają hydrolizie.

Nasycone związki organiczne nie oddziałują z jodem, ponieważ energia wiązania węgiel-wodór jest większa niż energia wiązania węgiel-jod. Jod może przyłączać się do wielokrotności wiązań węgiel-węgiel. Stopień nienasycenia substancji można scharakteryzować liczbą jodową, czyli ilością jodu dodanego do jednostki masy związek organiczny. Jod jest w stanie zastąpić wodór w aktywnych układach aromatycznych (toluen, fenol, anilina, naftalen), ale reakcja jest trudniejsza niż w przypadku chloru i bromu.

2. Związki jodu

Najważniejszymi związkami jodu są jodowodór, jodki, dodatnio jednowartościowe związki jodu, jodany i związki jodu organicznego. Jodowodór jest gazem o ostrym, drażniącym zapachu. Jedna objętość wody w temperaturze pokojowej rozpuszcza więcej niż 1000 objętości jodowodór i następuje uwolnienie energii. Wodny roztwór jodowodoru – kwasu jodowodorowego – jest bardzo mocnym kwasem. Roztwory kwasu jodowodorowego i jonu jodkowego w środowisku kwaśnym wykazują właściwości redukujące. Normalny potencjał redoks układu „jod - jon jodkowy” wynosi +0,54 V, to znaczy jon jodkowy w środowisku kwaśnym jest silniejszym środkiem redukującym niż jon jodkowy Żelazna stal. Jon jodkowy reaguje z jonem miedziowym, tworząc nierozpuszczalny w wodzie jodek miedziawy i uwalniając cząsteczkowy jod. Zatem w środowisku kwaśnym niemożliwe jest jednoczesne istnienie jonów jodkowych i żelazowych, związków trój- i czterowartościowego manganu oraz dwuwartościowych jonów miedzi. Z drugiej strony jod cząsteczkowy utlenia siarkowodór i jon siarczkowy przy dowolnej wartości pH, tworząc w ten sposób jon jodkowy. Właściwości redoks jodu determinują formy występowania tego pierwiastka w różnych układach naturalnych. W glebach silnie kwaśnych, z przewagą warunków utleniających, akumulacja jodków jest niemożliwa, natomiast w warunkach beztlenowych, powstających zwłaszcza w poziomach gleb glejowych, ta forma mikroelementu jest stabilna.

W środowisku obojętnym jodki są bardziej stabilne niż w środowisku kwaśnym, chociaż nawet w tych warunkach roztwory jodków są powoli utleniane przez tlen atmosferyczny, uwalniając jod cząsteczkowy. W środowisku zasadowym zwiększa się stabilność jodków.

Rozpuszczalność jodków wzrasta w kolejności jodku rtęci, jodku złota, jodku srebra, jodku miedziawego i jodku ołowiu. Pozostałe jodki kationów metali i amonu są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Największą reaktywność i aktywność fizjologiczną wykazują dodatnio jednowartościowe związki jodu. Ze względu na swoją niestabilność i reaktywność, w biosferze występują w niskich stężeniach. Jak wspomniano wcześniej, pojedynczo naładowany dodatni kation jodu można otrzymać specjalnymi metodami w laboratorium, ale w naturalne warunki jest wyjątkowo niestabilny. W naturze związki dodatnio spolaryzowanego jednowartościowego jodu występują w innych postaciach.

Jednowartościowy tlenek jodu nie istnieje. Zawierający jod na stopniu utlenienia +1 kwas podjodowy jest związkiem bardzo niestabilnym. Jego rozcieńczony roztwór otrzymuje się przez wytrząsanie wodnego roztworu jodu z tlenkiem rtęci. W środowisku kwaśnym kwas podjodawy jest silnym środkiem utleniającym; w środowisku zasadowym przy pH powyżej 9 jon podjodowy reaguje z wodą, tworząc jon jodkowy i jon jodanowy.

Jod cząsteczkowy w przeciwieństwie do tlenu i azotu nie jest substancją niepolarną. Pomiary momentu dipolowego cząsteczkowego jodu w stanie wolnym i w roztworach dają wartości od 0,6 do 1,5 D, co wskazuje na znaczną separację ładunków w cząsteczce. Izolowane istnienie molekularnego jodu jest niemożliwe w biosferze. Wszędzie, w każdym środowisku biosfery cząsteczki jodu będą zderzać się z substancjami polaryzującymi, w tym z substancjami polaryzującymi najwyższa wartość ma wodę.

Według klasycznych koncepcji, gdy cząsteczkowy jod rozpuszcza się w wodzie, ustala się równowaga:

I2 + H2O=I + HOI.

Bilans jest mocno przesunięty w lewo. Powstały kwas podjodowy może reagować z wodą jako związek amfoteryczny. Badania przeprowadzone przez V.O. Mokhnach i wsp. [Mokhnach, 1968] wykazali, że w roztworach jodu cząsteczkowego nie wykrywa się jonu jodkowego. Widma absorpcji ultrafioletu molekularnego układu jod-woda wykazują maksima absorpcji w zakresach 288 - 290 nm, 350 - 354 nm i około 460 nm. Pierwsze pasmo to absorpcja jonu trójjodkowego, drugie odpowiada anionowi IO-, trzecie - spolaryzowanej uwodnionej cząsteczce jodu. Brak absorpcji w zakresie 224 - 226 nm wskazuje na brak jonów jodkowych w roztworze. Według autora w roztworach jodu cząsteczkowego ustala się równowaga 2I2 + H2O = 2H+ + I3 +IO-. Anion kwasu podjodowego jest przyczyną silnego działania oksydacyjnego i fizjologicznego roztworów jodu cząsteczkowego.

Do innych ważne połączenie zawierający dodatnio spolaryzowany jednowartościowy jod to monochlorek jodu. Powstaje w wyniku bezpośredniego oddziaływania jodu z chlorem. Monochlorek jodu ma postać kryształów żółty kolor, topiący się w 27 ° C i wrzący w 100 - 102 ° C z częściowym rozkładem. Bardziej stabilną formą monochlorku jodu są rubinowo-czerwone kryształy.