Атомна маса йоду. Йод: все про хімічний елемент та його ролі в житті людини

Йод (Jodum), I (в літературі зустрічається також символ J) - хімічний елемент VII групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, відноситься до галогенів (від грец. Halos - сіль і genes - утворює), до яких також відносяться фтор, хлор , бром і астат.

Порядковий (атомний) номер йоду - 53, атомна вага (маса) - 126,9.

З усіх існуючих в природі елементів йод є найзагадковішим і суперечливим за своїми властивостями.

Щільність (питома вага) йоду - 4,94 г / см3, tnl - 113,5 ° С, tKn - 184,35 ° С.

З наявних в природі галогенів йод - найважчий, якщо, звичайно, не брати до уваги радіоактивний короткоживучий астат. Практично весь природний йод складається з атомів одного стабільного ізотопу з масовим числом 127. Радіоактивний 1-125 утворюється в результаті спонтанного ділення урану. З штучних ізотопів йоду найважливіші - 1-131 та 1-123: їх використовують в медицині.

Молекула елементарного йоду (J2), як і у інших галогенів, складається з двох атомів. Фіолетові розчини йоду є електролітами (проводять електричний струм при накладенні різниці потенціалів) так як в розчині молекули J2 частково дисоціюють (розпадаються) на рухомі іони J і J. Помітна дисоціація J2 спостерігається при t вище 700 ° С, а також при дії світла. Йод - єдиний галоген, що знаходиться в твердому стані при нормальних умовах, і являє собою сірувато-чорні з металевим блиском пластинки або зростки кристалів зі своєрідним (характерним) запахом.

Чітко виражена кристалічна будова, здатність проводити електричний струм - всі ці «металеві» властивості характерні для чистого йоду.

Однак йод виділяється серед інших елементів, в тому числі відрізняючись від металів, легкістю переходу в газоподібний стан. Перетворити йод в пар навіть легше, ніж в рідину. Він має підвищену летючість і вже при звичайній кімнатній температурі випаровується, утворюючи різко пахне фіолетовий пар. При слабкому нагріванні йоду відбувається його так звана сублімація, тобто перехід в газоподібний стан минаючи рідкий, потім осідання у вигляді блискучих тонких пластинок; цей процес служить для очищення йоду в лабораторіях і в промисловості.

Йод погано розчинний у воді (0,34 г / л при 25 ° С, приблизно 1: 5000), зате добре розчиняється в багатьох органічних розчинниках - сероуглероде, бензолі, спирті, гасі, ефірі, хлороформі, а також у водних розчинах йодидів ( калію і натрію), причому в останніх концентрація йоду буде набагато вище, ніж та, яку можна отримати прямим розчиненням елементарного йоду у воді.

Забарвлення розчинів йоду в органіці не відрізняється постійністю. Наприклад, йодний розчин в сероуглероде - фіолетовий, а в спирті - бурий.

Конфігурація зовнішніх електронів атома йоду - ns2 np5. Відповідно до цього йод виявляє в сполуках змінну валентність (ступінь окислення): -1; +1; +3; +5 і +7.

Хімічно йод досить активний, хоча і в меншій мірі, ніж хлор і бром, а тим більше фтор.

З металами йод при легкому нагріванні енергійно взаємодіє, утворюючи безбарвні солі йодиди.

З воднем йод реагує тільки при нагріванні і не повністю, утворюючи йодистий водень. З деякими елементами - вуглецем, азотом, киснем, сіркою і селеном - йод безпосередньо не з'єднується. Несумісний він і з ефірними маслами, розчинами аміаку, білою осадової ртуттю (утворюється вибухова суміш).

йод (Лат. Iodum), I, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до галогенів (в літературі зустрічається також застарілі назву Йод і символ J); атомний номер 53, атомна маса 126,9045; кристали чорно-сірого кольору з металевим блиском. Природний Йод складається з одного стабільного ізотопу з масовим числом 127. Йод відкрив в 1811 році французький хімік Б. Куртуа. Нагріваючи матковий розсіл золи морських водоростей з концентрованої сірчаної кислотою, він спостерігав виділення фіолетового пара (звідси назва Йод - від грец. Iodes, ioeides - схожий кольором на фіалку, фіолетовий), який конденсировался у вигляді темних блискучих пластинчастих кристалів. У 1813-1814 роках французький хімік Ж. Л. Гей-Люссак і англійський хімік Г. Деві довели елементарну природу йоду.

Поширення йоду в природі. Середній вміст йоду в земній корі 4 · 10 -5% по масі. У мантії і магмі і в утворилися з них породах (гранітах, базальтах і інших) з'єднання йоду розсіяні; глибинні мінерали йоду невідомі. Історія йоду в земній корі тісно пов'язана з живою речовиною і біогенної міграцією. У біосфері спостерігаються процеси його концентрації, особливо морськими організмами (водоростями, губками та іншими). Відомі вісім гіпергенних мінералів йоду, що утворюються в біосфері, однак вони дуже рідкісні. Основним резервуаром йоду для біосфери служить Світовий океан (в 1 л в середньому міститься 5 · 10 -5 г йоду). З океану сполуки йоду, розчинені в краплях морської води, потрапляють в атмосферу і переносяться вітрами на континенти. (Місцевості, віддалені від океану або відгороджені від морських вітрів горами, збіднені йодом) Йод легко адсорбується органічними речовинами грунтів і морських мулів. При ущільненні цих мулів та освіті осадових гірських порід відбувається десорбція, частина сполук йоду переходить в підземні води. Так утворюються використовувані для видобутку йоду иодобромні води, особливо характерні для районів нафтових родовищ (місцями 1 л цих вод містить понад 100 мг йоду).

Фізичні властивості йоду. Щільність йоду 4,94 г / см 3, t пл 113,5 ° C, t кип 184,35 ° С. Молекула рідкого і газоподібного йоду складається з двох атомів (I 2). Помітна дисоціація I 2 \u003d 2I спостерігається вище 700 ° C, а також при дії світла. Вже при звичайній температурі Йод випаровується, утворюючи різко пахне фіолетовий пар. При слабкому нагріванні Йод переганяється, осідаючи у вигляді блискучих тонких пластинок; цей процес служить для очищення йоду в лабораторіях і в промисловості. Йод погано розчинний у воді (0,33 г / л при 25 ° C), добре - в сірковуглеці і органічних розчинниках (бензолі, спирті і інших), а також у водних розчинах йодидів.

Хімічні властивості йоду. Конфігурація зовнішніх електронів атома йоду 5s 2 5p 5. B Відповідно до цього Йод проявляє в з'єднаннях змінну валентність (ступінь окислення): -1 (в HI, KI), +1 (в HIO, KIO), +3 (в ICl 3), +5 (в HIO 3, KIO 3 ) і +7 (в HIO 4, KIO 4). Хімічно Йод досить активний, хоча і в меншій мірі, ніж хлор і бром. З металами Йод при легкому нагріванні енергійно взаємодіє, утворюючи йодиди (Hg + I 2 \u003d HgI 2). З воднем Йод реагує тільки при нагріванні і не повністю, утворюючи іодістий водень. З вуглецем, азотом, киснем Йод безпосередньо не з'єднується. Елементарний Йод - окислювач, менш сильний, ніж хлор і бром. Сірководень H 2 S, тіосульфат натрію Na 2 S 2 O 3 і інші відновлювачі відновлюють його до I - (I 2 + H 2 S \u003d S + 2HI). Хлор та інші сильні окислювачі у водних розчинах переводять його в IO 3 - (5Cl 2 + I 2 + 6H 2 O \u003d 2HIO 3 H + 10НСl). При розчиненні в воді Йод частково реагує з нею (I 2 + H 2 O \u003d HI + HIO); в гарячих водних розчинах лугів утворюються йодид і йодат (3I 2 + 6NaOH \u003d 5NaI + NaIO 3 + 3H 2 O). Адсорбируясь на крохмалі, Йод забарвлює його в темно-синій колір; це використовується в иодометрии і якісному аналізі для виявлення йоду.

Пари йоду отруйні і дратують слизові оболонки. На шкіру Йод надає припікаючу і бактерицидну дію. Плями від йоду змивають розчинами соди або тіосульфату натрію.

Отримання йоду. Сировиною для промислового отримання йоду служать нафтові бурові води; морські водорості, а також маткові розчини чилійської (натрієвої) селітри, що містять до 0,4% йоду у вигляді иодата натрію. Для вилучення йоду з нафтових вод (що містять зазвичай 20-40 мг / л Йод у вигляді йодидів) на них спочатку діють хлором (2 NaI + Cl 2 \u003d 2NaCl + I 2) або азотної кислотою (2NaI + 2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d 2Na 2 SO 4 + 2NO + I 2 + 2H 2 O). Що виділився Йод або адсорбують активним вугіллям, або видувають повітрям. На Йод, адсорбований вугіллям, діють їдким лугом або сульфитом натрію (I 2 + Na 2 SO 3 + H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 2HI). З продуктів реакції вільний Йод виділяють дією хлору або сірчаної кислоти і окислювача, наприклад, дихромата калію (K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6NaI \u003d K 2 SO 4 + 3Na 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) S + 3I 2). При видування повітрям Йод поглинають сумішшю оксиду сірки (IV) з водяною парою (2H 2 O + SO 2 + I 2 \u003d H 2 SO 4 + 2HI) і потім витісняють Йод хлором (2HI + Cl 2 \u003d 2HCl + I 2). Сирий кристалічний Йод очищають сублімацією.

Застосування йоду. Йод і його сполуки застосовують головним чином в медицині і в аналітичній хімії, а також в органічному синтезі і фотографії.

Йод в організмі. Йод - необхідний для тварин і людини мікроелемент. У грунтах і рослинах тайгово-лісової нечорноземної, сухостеповій, пустельній і гірських біогеохімічних зон Йод міститься в недостатній кількості або не збалансований з деякими інших мікроелементами (Co, Mn, Cu); з цим пов'язане поширення в цих зонах ендемічного зобу. Середній вміст йоду в ґрунтах біля 3 · 10 -4%, в рослинах близько 2 · 10 -5%. У поверхневих питних водах йоду мало (від 10 -7 до 10 -9%). У приморських областях кількість йоду в 1 м 3 повітря може досягати 50 мкг, в континентальних і гірських - становить 1 або навіть 0,2 мкг.

Поглинання йоду рослинами залежить від вмісту в грунтах його сполук і від виду рослин. Деякі організми (так звані концентратори йоду), наприклад, морські водорості - фукус, ламінарія, филлофора, накопичують до 1% йоду, деякі губки - до 8,5% (у скелетній речовині спонгине). Водорості, що концентрують Йод, використовуються для його промислового отримання. У тваринний організм Йод надходить з їжею, водою, повітрям. Основне джерело йоду - рослинні продукти і корми. Всмоктування йоду відбувається в передніх відділах тонкого кишечника. В організмі людини накопичується від 20 до 50 мг йоду, в тому числі в м'язах близько 10-25 мг, в щитовидній залозі в нормі 6-15 мг. За допомогою радіоактивного йоду (131 I і 125 I) показано, що в щитовидній залозі Йод накопичується в мітохондріях епітеліальних клітин і входить до складу утворених в них дііод- і моноіодтірозінов, які конденсуються в гормон тетрайодтиронин (тироксин). Виділяється Йод з організму переважно через нирки (до 70- 80%), молочні, слинні і потові залози, частково з жовчю.

У різних біогеохімічних провінціях вміст йоду в добовому раціоні коливається (для людини від 20 до 240 мкг, для вівці від 20 до 400 мкг). Потреба тварини в иоде залежить від його фізіологічного стану, пори року, температури, адаптації організму до вмісту йоду в середовищі. Добова потреба в иоде людини і тварин - близько 3 мкг на 1 кг маси (зростає при вагітності, посиленому зростанні, охолодженні). Введення в організм йоду підвищує основний обмін, підсилює окисні процеси, тонізує м'язи, стимулює статеву функцію.

У зв'язку з великим або меншим недоліком йоду в їжі і воді застосовують йодування кухонної солі, що містить зазвичай 10-25 г йодистого калію на 1 т солі. Застосування добрив, що містять Йод, може подвоїти і потроїти його вміст в сільськогосподарських культурах.

Йод в медицині. Препарати, що містять Йод, мають антибактеріальні та протигрибкові властивості, вони надають також протизапальні і відволікаючу дію; їх застосовують зовнішньо для знезараження ран, підготовки операційного поля. При прийомі всередину препарати йоду впливають на обмін речовин, підсилюють функцію щитовидної залози. Малі дози йоду (мікройод) гальмують функцію щитовидної залози, діючи на утворення тиреотропного гормону передніх часткою гіпофізу. Оскільки Йод впливає на білковий і жировий (ліпідний) обмін, він знайшов застосування при лікуванні атеросклерозу, оскільки знижує вміст холестерину в крові; підвищує також фібринолітичну активність крові. Для діагностичних цілей використовують рентгеноконтрастні речовини, що містять Йод.

При тривалому застосуванні препаратів йоду і при підвищеній чутливості до них можлива поява іодізма - нежить, кропив'янка, набряк Квінке, слюно- і сльозотеча, вугрові висипи (іододерма) та ін. Препарати йоду не можна приймати при туберкульозі легенів, вагітності, при захворюваннях нирок, хронічної піодермії, геморагічних діатезах, кропивниці.

Йод радіоактивний. Штучно радіоактивні ізотопи йоду - 125 I, 131 I, 132 I і інші широко використовуються в біології і особливо в медицині для визначення функціонального стану щитовидної залози і лікування ряду її захворювань. Застосування радіоактивного йоду в діагностиці пов'язано зі здатністю йоду вибірково накопичуватися в щитовидній залозі; використання в лікувальних цілях засновано на здатності β-випромінювання радіоізотопів йоду руйнувати секреторні клітини залози. При забрудненнях навколишнього середовища продуктами ядерного розподілу радіоактивні ізотопи йоду швидко включаються в біологічний круговорот, потрапляючи, в кінцевому рахунку, в молоко і, отже, в організм людини. Особливо небезпечно їх проникнення в організм дітей, щитовидна залоза яких в 10 разів менше, ніж у дорослих людей, і до того ж має більшу радіочутливість. З метою зменшення відкладення радіоактивних ізотопів йоду в щитовидній залозі рекомендується застосовувати препарати стабільного йоду (по 100-200 мг на прийом). Радіоактивний Йод швидко і повністю всмоктується в шлунково-кишковому тракті і вибірково відкладають в щитовидній залозі. Його поглинання залежить від функціонального стану залози. Відносно високі концентрації радіоізотопів йоду виявляються також в слинних і молочних залозах і слизової шлунково-кишкового тракту. Чи не поглинений щитовидною залозою радіоактивний Йод майже повністю і порівняно швидко виділяється з сечею.

ВИЗНАЧЕННЯ

йод розташований в п'ятому періоді VII групі головною (A) підгрупі Періодичної таблиці.

Відноситься до елементів p-сімейство. Неметалл. Позначення - I. Порядковий номер - 53. Відносна атомна маса - 126,905 а.е.м.

Електронна будова атома йоду

Атом йоду складається з позитивно зарядженого ядра (+53), всередині якого є 53 протона і 74 нейтрона, а навколо, по п'яти орбітах рухаються 53 електрона.

Рис.1. Схематична будова атома йоду.

Розподіл електронів по орбіталях виглядає наступним чином:

53Te) 2) 8) 18) 18) 7;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .

Зовнішній енергетичний рівень атома йоду містить 7 електронів, які є валентними. Енергетична діаграма основного стану приймає наступний вигляд:

Валентні електрони атома йоду можна охарактеризувати набором з чотирьох квантових чисел: n (Головне квантове), l (Орбітальне), m l (Магнітне) і s (Спіновий):

підрівень

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Йод або йод з ним знайомі всі. Порізавши палець, ми тягнемося до склянки з йодом, точніше з його спиртовим розчином ...
Проте цей елемент надзвичайно своєрідний і кожному з нас, незалежно від освіти і професії, доводиться відкривати його для себе заново не один раз. Своєрідна і історія цього елемента.

Перше знайомство з йодом

Йод був відкритий в 1811 р французьким хіміком-технологом Бернаром Куртуа (1777-1838), сином відомого селітровара. У роки Великої французької революції він уже допомагав батькові «витягувати з надр землі основний елемент зброї для поразки тиранів», а пізніше зайнявся селітровареііем самостійно.
У той час селітру отримували в так званих селітряніцах, або буртах. Це були купи, складені з рости-них і тварин покидьків, перемішаних зі строї-них сміттям, вапняком, мергелем. Утворився при гнитті аміак окислюється мікроорганізмами спершу в азотисту HN02, а потім в азотну HNO 3 кислоту, яка реагувала з вуглекислим кальцієм, перетворюючи його в нітрат Ca (N0 3) 2. Його відкликали з суміші гарячою водою, а після додавали поташ. Йшла реакція Са (N0 3) a + К 2 С0 3 → 2KN0 3 + СаСО ↓.
Розчин нітрату калію зливали з осаду і упаривали. Отримані кристали калієвої селітри очищали додаткової перекристаллизацией.
Куртуа ні простим ремісником. Пропрацювавши три роки в аптеці, він отримав дозвіл слухати лекції з хімії та займатися в лабораторії Політехнічної школи в Парижі у знаменитого Фуркруа. Свої пізнання він доклав до вивчення золи морських водоростей, з якої тоді добували соду. Куртуа помітив, що мідний котел, в якому випарюють зольні розчини, руйнується дуже швидко. У маточне розчині після розпарювання і осадження кристалічних сульфатів натрію і калію залишалися їх сульфіди і, мабуть, щось ще. Додавши до розчину концентрованої сірчаної кислоти, Куртуа виявив виділення фіолетових парів. Не виключено, що щось подібне спостерігали колеги і сучасники Куртуа, але саме він першим перейшов від спостережень до досліджень, від досліджень - до висновків.

Ось ці висновки (цитуємо статтю, написану Куртуа): «У матковому розчині лугу, отриманого з водоростей, міститься досить велика кількість незвичайного і цікавого речовини. Його легко виділити. Для цього досить долити сірчану кислоту до маткового розчину і нагріти його в реторті, з'єднаної з приймачем. Нове речовина ... осідає у вигляді чорного порошку, що перетворюється при нагріванні в пари чудового фіолетового кольору. Ці пари конденсуються в формі блискучих кристалічних пластинок, що мають блиск, подібний блискуче кристалічного сульфіду свинцю ... Дивовижна забарвлення парів нового речовини дозволяє відрізнити його від всіх донині відомих речовин, і у нього спостерігаються інші чудові властивості, що надає його відкриття найбільший інтерес » .
У 1813 р з'явилася перша наукова публікація про цю речовину, його стали вивчати хіміки різних країн, в тому числі такі світила науки, як Жозеф Гей-Люссак і Хемфрі Деві. Рік по тому ці вчені встановили елементарність речовини, відкритого Куртуа, і Гей-Люссак назвав новий елемент йодом-від грецького - темно-синій, фіолетовий.
Друге знайомство: властивості звичайні і незвичайні.

Йод - хімічний елемент VII групиперіодичної системи. Атомний номер - 53. Атомна маса - 126,9044. Галоген. З наявних в природі галогенів - найважчий, якщо, звичайно, не брати до уваги радіоактивний короткоживучий астат. Практично весь природний йод складається з атомів одного-єдиного ізотопу з масовим числом 127. Радіоактивний йод - 125 утворюється в результаті спонтанного ділення урану. З штучних ізотопів йоду найважливіші - йод - 131 і йод - 133; їх використовують в медицині.
Молекула елементарного йоду, як і у інших галогенів, складається з двох атомів. Йод - єдиний з галогенів - знаходиться в твердому стані при нормальних умовах. Красиві темно-сині кристали йоду найбільше схожі на графіт. Чітко виражена кристалічна будова, здатність проводити електричний струм - всі ці «металеві» властивості характерні для чистого йоду.
Але, на відміну від графіту і більшості металів, йод дуже легко переходить в газоподібний стан. Перетворити йод в пар легше навіть, ніж в рідину.
Щоб розплавити йод, потрібна досить низька температура: + 113,5 ° С, але, крім того, потрібно, щоб парціальний тиск парів йоду над плавкими кристалами було не менше однієї атмосфери. Іншими словами, в узкогорлой колбі йод розплавити можна, а у відкритій лабораторної чашці - не можна. В цьому випадку пари йоду не накопичуються, і при нагріванні йод возгонов - перейде в газоподібний стан, минаючи рідкий, що зазвичай і відбувається при нагріванні цієї речовини. До речі, температура кипіння йоду ненабагато більше температури плавлення, вона дорівнює всього 184,35 ° С.
Але не тільки простотою перекладу в газоподібний стан виділяється йод серед інших елементів. Дуже своєрідно, наприклад, його взаємодія з водою.
Елементарний йод у воді розчиняється погано: при 25 ° С лише 0,3395 г / л. Проте можна отримати значно більше концентрований водний розчин елемента № 53, скориставшись тим же нехитрим прийомом, який застосовують медики, коли їм потрібно зберегти якомога довше йодну настоянку (3 або 5% -ний розчин йоду в спирті): щоб йодна настоянка не видихалася , в неї додають трохи йодистого калію KI. Ця ж речовина допомагає отримувати і багаті йодом водні розчини: йод змішують з не дуже розведеним розчином йодистого ралія.
Молекули KI здатні приєднувати молекули еле-плементарним йоду. Якщо з кожного боку в реакцію вступає по одній молекулі, утворюється червоно-бурий три- йодид калію. Йодистий калій може приєднати і більше число молекул йоду, в результаті утворюються сполуки різного складу аж до К19. Ці речовини називають полііодідамі. Полііодіди нестійкі, і в їх розчині завжди є елементарний йод, причому в значно біль-ший концентрації, ніж та, яку можна отримати прямим розчиненням йоду.
У багатьох органічних розчинниках - сероуглероде, гасі, спирті, бензолі, ефірі, хлороформі - йод розчиняється легко. Забарвлення наведених розчинів йоду пе відрізняється постійністю. Наприклад, розчин його в сероуглероде - фіолетовий, а в спирті - бурий. Чим це пояснити?
Очевидно, фіолетові розчини містять йод у вигляді молекул 12. Якщо ж вийшов розчин іншого кольору, логічно припустити існування в ньому сполук йоду з розчинником. Однак не всі хіміки поділяють цю точку зору. Частина їх вважає, що відмінності в забарвленні йодних розчинів пояснюються існуванням різного роду сил, що з'єднують молекули розчинника і розчиненої речовини.
Фіолетові розчини йоду проводять електрику, так як в розчині молекули 12 частково дисоціюють на іони 1+ і I-. Таке припущення суперечить уявленням про можливі валентності йоду. Головні валентності його: 1 "(такі сполуки називають йодидами), 5 + (йодати) і 7 + (перйодати). Але відомі також з'єднання йоду, в яких він проявляє валентності 1+ і 3+, граючи при цьому роль одновалентного або тривалентного металу . Є з'єднання йоду з киснем, в якому елемент № 53 восьмівалентен, - Ю4.
Але найчастіше йод, як і належить галогенні (на зовнішній оболонці атома сім електронів), проявляє валентність 1 ". Як і інші галогени, він досить активний - безпосередньо реагує з більшістю металів (навіть благородне срібло стійко до дії йоду лише при температурі до 50 ° С), але поступається хлору і брому, не кажучи вже про фтор. Деякі елементи - вуглець, азот, кисень, сірка, селен - в безпосередню реакцію з йодом не вступають.

третій знайомство:

Виявляється, йоду на Землі менше, ніж лютецію
Йод - елемент досить рідкісний. Його кларк (вміст в земній корі в вагових відсотках)-всього 4-10 ~ 5%. Його менше, ніж самих важкодоступних елементів сімейства лантаноїдів - тулия і лютецію.
Є у йоду одна особливість, що ріднять його з «рідкісними землями», - крайня неуважність в природі. Будучи Далеко не найпоширенішим елементом, йод присутній буквально всюди. Навіть в надчистих, здавалося б, кристалах гірського кришталю знаходять мікро- домішки йоду. У прозорих кальциту зміст елемента № 53 досягає 5-10 ~ 6%. Йод є в грунті, в морській і річковій воді, в рослинних клітинах і організмах Тварин. А ось мінералів, багатих на йод, дуже мало. Найбільш відомий з них - Лаутар Са (IO 5) 2. Але промислових родовищ лаутаріта на Землі немає.
Щоб отримати йод, доводиться концентрувати природні розчини, які містять цей елемент, наприклад воду солоних озер або попутні нафтові води, або переробляти природні концентратори йоду - морські водорості. У тонні висушеної морської капусти (ламінарії) міститься до 5 кг йоду, в той час як в тонні морської води його всього лише 20-30 мг.
Як і більшість життєво важливих елементів, йод в природі робить кругообіг. Оскільки багато сполук йоду добре розчиняються у воді, йод вилуговується з магматичних порід, виноситься в моря і океани. Морська вода, випаровуючись, піднімає в повітря маси елементарного йоду. Саме елементарного: сполуки елемента № 53 в присутності вуглекислого газу легко окислюються киснем до 12.
Вітри, які переносять повітряні маси з океану на материк, переносять і йод, який разом з атмосферними опадами випадає на землю, потрапляє в грунт, грунтові води, в живі організми. Останні концентрують йод, але, відмираючи, повертають його в грунт, звідки він знову вимивається природними водами, потрапляє в океан, испа-ряется, і все починається заново. Це лише загальна схема, в якій опущені всі зокрема і хімічні перетворення, неминучі на різних етапах цього вічного коловороті.
А вивчений кругообіг йоду дуже добре, і це не дивно: надто велика роль микроколичеств цього елемента в житті рослин, тварин, людини ...

Йод четверте знайомство: біологічні функції йоду

Вони не обмежуються йодною настойкою. Не будемо детально говорити про роль йоду в житті рослин - він один з найважливіших мікроелементів, обмежимося його роллю в житті людини.
Ще в 1854 р француз Шатен - чудовий хімік- аналітик - виявив, що поширеність захворює зобом перебуває в прямій залежності від вмісту йоду в повітрі, ґрунті, споживаної людьми їжі. Колеги опротестували висновки Шатена; більш того, Французька академія наук визнала їх шкідливими. Що ж стосується походження хвороби, то тоді вважали, що її можуть викликати 42 причини - недолік йоду в цьому переліку не фігурував.
Минуло майже півстоліття, перш ніж авторитет німецьких вчених Баумана і Освальда змусив французьких вчених визнати помилку. Досліди Баумана і Осваль¬да показали, що щитовидна залоза містить разюче багато йоду і виробляє йод містять гормони. Нестача йоду спочатку призводить лише до невеликого збільшення щитовидної залози, але, прогресуючи, ця хвороба - ендемічний зоб - вражає багато систем організму. В результаті порушується обмін речовин, сповільнюється зростання. В окремих випадках ендемічний зоб може привести до глухоти, до кретинізму ... Ця хвороба більше поширена в гірських районах і в місцях, сильно віддалених від моря.
Про значне поширення хвороби можна судити навіть за творами живопису. Один з кращих жіночих портретів Рубенса «Солом'яний капелюшок». У красивої жінки, зображеної на портреті, помітна припухлість шиї (лікар відразу сказав би: збільшена щитовидка). Ті ж симптоми і у Андромеди з картини «Персей і Андромеда». Ознаки йодної недостатності видно також у деяких людей, зображених на портретах і картинах Рембрандта, Дюрера, Ван-Дейка ...
У нашій країні, більшість областей якої уда¬лени від моря, боротьба з ендемічним зобом ведеться по¬стоянно - перш за все засобами профілактики. Про¬стейшее і надежнейшее засіб - добавка мікродоз йодид до кухонної солі.
Цікаво відзначити, що історія лікувального застосування йоду йде в глиб століть. Цілющі властивості речовин, що містять йод, були відомі за 3 тис. Років до того, як був відкритий цей елемент. Китайський кодекс 1567 р. До н.е. е. рекомендує для лікування зоба морські водо¬рослі ...
Антисептичні властивості йоду в хірургії першим використав французький лікар Буапе. Як не дивно, са¬мие прості лікарські форми йоду - водні і спір¬товие розчини - дуже довго не знаходили застосування в хірургії, хоча ще в 1865-1866 рр. великий російський хірург М. І. Пирогов застосовував йодну настойку при лікуванні ран.
Пріоритет підготовки операційного поля за допомогою йодної настоянки помилково приписується німецькому лікарю Гроссиха. Тим часом ще в 1904 р, за чотири роки до Гроссиха, російський військовий лікар Н. П. Філончіков ц своїй статті «Водні розчини йоду як антисептичний рідина в хірургії» звернув увагу хірургів на величезні переваги водних і спиртових розчинів йоду саме при підготовці до операції .
Чи треба говорити, що ці прості препарати не втратили свого значення і понині. Цікаво, що іноді йодну настоянку прописують і як внутрішнє: ¬ сколько крапель на чашку молока. Це може принести користь при атеросклерозі, але потрібно пам'ятати, що йод корисний лише в малих дозах, а у великих він токсичний.

Йод п'ятий знайомство - суто утилітарне

Йодом цікавляться не тільки медики. Він потрібен геологам і ботаніків, хімікам і металургам.
Подібно до інших галогенів, йод утворює численні іодорганіческіе з'єднання, які входять в со¬став деяких барвників.
З'єднання йоду використовують у фотографії і кіно-промисловості для приготування спеціальних фото-емульсій та фотопластинок.
Як каталізатор йод використовується у виробництві штучних каучуків.
Отримання надчистих матеріалів - кремнію, титану, гафнію, цирконію - також не обходиться без цього еле¬мента. Іодідний спосіб отримання чистих металів застосовують досить часто.
йодні препарати використовують як сухий мастила для тертьових поверхонь із сталі і титану.

Виготовляються потужні йодні лампи розжарювання. Скляна колба такої лампи заповнена не інертним газом, а парами пода, які самі випромінюють світло при високій температурі.
Йод і його сполуки використовуються в лабораторній практиці для аналізу і в хемотронних приладах, дія яких заснована на окислювально-відновних реакціях йоду ...
Чимало праці геологів, хіміків і технологів йде на пошуки йодного сировини і розробку способів видобутку йоду. До 60-х років минулого століття водорості були єдиним джерелом прімишленного отримання йоду. У 1868 р йод стали отримувати з відходів селітряних виробництва, в яких є йодат і йодид натрію. Безкоштовне сировину і простий спосіб отримання йоду з селітряних маткових розчинів забезпечили чилійському иоду широке поширення. В першу світову війну надходження чилійської селітри і йоду припинилося, і незабаром недолік йоду почав позначатися на загальному стані фармацевтичної промисловості країн Європи. Почалися пошуки рентабельних способів отримання йоду. У нашій країні вже в роки Радянської влади йод стали отримувати з підземних і нафтових вод Кубані, де він був виявлений російським хіміком А. Л. Потиліціним ще в 1882 р Пізніше подібні води були відкриті в Туркменії та Азербайджані.
Але вміст йоду в підземних водах і попутних водах нафтовидобутку дуже мало. В цьому і полягала основна складність при створенні економічно виправданих промислових способів отримання йоду. Потрібно було знайти «хімічну приманку», яка б утворювала з йодом досить міцне з'єднання і концентрувала його. Спочатку такий «приманкою» виявився крохмаль, потім солі міді і срібла, які пов'язували йод в нерозчинні сполуки. Випробували гас - йод добре розчиняється в ньому. Але всі ці способи виявилися дорогими, а часом і вогненебезпечними.
У 1930 р радянський інженер В. П. Денисович розробив Вугільний метод вилучення йоду з нафтових вод, і цей метод досить довго був основою радянського йодного виробництва. У кілограмі вугілля за місяць накопичувалося до 40 г йоду ...
Були випробувані і інші методи. Уже в останні десятиліття з'ясували, що йод вибірково сорбируется високомолекулярними іонообмінні смоли. У йодної промисловості світу іонітний спосіб поки використовується обмежено. Були спроби застосувати його і у нас, але низький вміст йоду і недостатня вибірковість іонітів на йод поки не дозволили цього, безумовно, перспективному методу докорінно перетворити йодну промисловість.
Так само перспективні геотехнологічні методи видобутку йоду. Вони дозволять отримувати йод з попутних вод нафтових і газових родовищ, які не викачуючи ці води на поверхню. Спеціальні реактиви, введені через свердловину, під землею сконцентрують йод, і на поверх¬ность буде йти не слабкий розчин, а концентрат. Тоді, очевидно, різко зросте виробництво йоду і споживання його промисловістю - комплекс властивостей, властивих цьому елементу, для неї дуже привабливий.
ЙОД І ЛЮДИНА. Організм людини не тільки не потребує великих кількостях йоду, але з дивовижною постійністю зберігає в крові постійну концентрацію (10 ~ 5-10 ~ 6%) йоду, так зване йодное дзеркало крові. Із загальної кількості йоду в організмі, що становить близько 25 мг, більше половини знаходиться в щитовидній залозі. Майже весь йод, що міститься в цій залозі, входить до складу різних похідних тирозину - гормону щитовидної залози, і тільки незначна частина його, близько 1%, знаходиться у вигляді неорганічного йоду I1-.
Великі дози елементарного йоду небезпечні: доза 2-3 г смертельна. У той же час у формі йодиду допускається прийом всередину набагато більших доз.
Якщо ввести в організм з їжею значну кількість неорганічних солей йоду, концентрація його в крові підвищиться в 1000 разів, але вже через 24 години йодное дзеркало крові прийде до норми. Рівень йодного дзеркала строго підпорядковується закономірностям внутрішнього обміну і практично не залежить від умов експерименту.
У медичній практиці іодорганіческіе з'єднання використовують для рентгенодіагностики. Досить важкі ядра атомів йоду розсіюють рентгенівські промені. При введенні всередину орга¬нізма такого діагностичного кошти виходять ісключітель¬но чіткі рентгенівські знімки окремих ділянок тканин і органів.
ПІД І КОСМИЧЕСКИЕ ПРОМЕНІ. Академік В. І. Вернадський вважав, що в освіті йоду в земній корі велику роль відіграють космічні промені, які викликають в земній корі ядерні реакції, тобто перетворення одних елементів в інші. Завдяки цим перетворенням в гірських породах можуть утворюватися дуже невеликі кількості нових атомів, в тому числі атомів йоду.
ЙОД _ ЗМАЩЕННЯ. Всього 0,6% йоду, доданого до вуглеводневим маслам, в багато разів знижують роботу тертя в підшипниках з нержавіючої сталі і титану. Це дозволяє збільшити навантаження на тертьові деталі більш ніж в 50 разів.
ЙОД І СКЛО. Йод застосовують для виготовлення спеціального поляроїдним скла. У скло (або пластмасу) вводять кристалики солей йоду, які розподіляються суворо закономірно. Коливання світлового променя не можуть проходити через них у всіх напрямках. Виходить своєрідний фільтр, званий поляроїдом, який відводить зустрічний сліпучий потік світла. Таке скло використовують в автомобілях. Комбінуючи кілька поляроидов або обертаючи поляроїдні скла, можна досягти виключно барвистих ефектів - це явище використовують у кінотехніці і в театрі.
ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО:

• вміст йоду в крові людини залежить від пори року: з вересня по січень концентрація йоду в крові знижується, з лютого починається новий підйом, а в травні - червні йодное дзеркало досягає найвищого рівня. Ці коливання мають сравнітель¬но невелику амплітуду, і їх причини до сих пір залишаються загадкою;
• з харчових продуктів багато йоду містять яйця, молоко, риба; дуже багато йоду в морській капусті, яка надходить у продаж у вигляді консервів, драже та інших продуктів;
• перший в Росії йодний завод був побудований в 1915 р в Катеринославі (нині Дніпропетровськ); отримували йод із золи чорноморської водорості філофори; за роки першої світової війни на цьому заводі було видобуто 200 кг йоду;
• якщо грозову хмару «засіяти» йодистим сріблом або йодистим свинцем, то замість граду в хмарі утворюється мелкодисперсная сніжна крупа: засіяне такими солями хмара проливається дощем і не шкодить посівам.

Йод був відкритий в 1811 р паризьким фабрикантом селітри, по імені Куртуа в соді, приготовленої з золи прибережних рослин. У 1813 р Гей-Люссак досліджував нову речовину і дав йому назву по фіолетовою забарвленням парів - йод. Воно вироблено від грецького слова - темно-синій, фіалковий. Потім, коли було встановлено його схожість з хлором, Деві запропонував іменувати елемент іодіном (аналогічне хлорином); це назва прийнято в Англії і США до сих пір.

отримання:

Головним джерелом отримання йоду в СРСР служать підземні бурові води, які містять до 10 - 50 мг / л йоду. З'єднання йоду також є в морській воді, але в таких малих кількостях, що безпосереднє виділення їх з води дуже важко. Однак існують деякі водорості, які накопичують йод в своїх тканинах. Зола цих водоростей служить сировиною для отримання йоду. Йод зустрічається також у вигляді солей калію - иодата КIO 3 і перйодатом КIO 4, супутніх покладів нітрату натрію (селітри) в Чилі і Болівії.
Йод може бути отриманий аналогічно хлору окисленням HI різнимиокислювачами. У промисловості його зазвичай отримують з иодидов, діючи на їх розчини хлором. Таким чином, отримання йоду засноване на окисленні його іонів, причому в якості окислювача застосовується хлор.

Фізичні властивості:

Йод при кімнатній температурі являє собою темно-фіолетові кристали зі слабким блиском. При нагріванні під атмосферним тиском він сублімується (переганяється), перетворюючись на пару фіолетового кольору; при охолодженні пари йоду кристалізуються, минаючи рідкий стан. Цим користуються на практиці для очищення йоду від нелетких домішок. Мало розчинний у воді, добре в багатьох органічних розчинниках.

Хімічні властивості:

Вільний йод виявляє надзвичайно високу хімічну активність. Він вступає у взаємодію майже з усіма простими речовинами. Особливо швидко і з виділенням великої кількості теплоти протікають реакції з'єднання йоду з металами.
З воднем реагує лише при досить сильному нагріванні і не повністю, так як починає йти зворотна реакція - розкладання иодоводорода:
H 2 + I 2 \u003d 2HI - 53,1 кДж
Розчиняється в розчинах йодидів, утворюючи нестійкі комплекси. З лугами диспропорционирует, утворюючи йодиди і гіпоіодіти. Азотною кислотою окислюється до иодной кислоти.
Якщо до жовтуватого водного розчину йоду додати сірководневої води (водний розчин H 2 S), то рідина знебарвлюється і стає каламутною від виділилася сірки:
H 2 S + I 2 \u003d S + 2HI

У з'єднаннях проявляє ступені окислення -1, +1, +3, +5, +7.

Найважливіші сполуки:

Йодоводород, газ, дуже схожий за своїми властивостями на хлороводород, але відрізняється більш виражені відновні властивості. Дуже добре розчинний у воді (425: 1), концентрований розчин йодоводорода димить внаслідок виділення HI, що утворює з водяними парами туман.
У водному розчині належить до числа найбільш сильних кислот.
Иодоводорода вже при кімнатній температурі поступово окислюється киснем повітря, причому під дією світла реакція сильно прискорюється:
4HI + O 2 \u003d 2I 2 + 2H 2 O
Відновлювальні властивості иодоводорода помітно проявляються при взаємодії з концентрованою сірчаною кислотою, яка при цьому відновлюється до вільної сірки або навіть до H 2 S. Тому HI неможливо отримати дією сірчаної кислоти на іодіди. Зазвичай иодоводорода отримують дією води на сполуки йоду з фосфором - РІ 3. Останній піддається при цьому повного гідролізу, утворюючи фосфористу кислоту і йодоводород:
РІ 3 + ЗН 2 О \u003d Н 3 РО 3 + 3HI
Розчин иодоводорода (аж до 50% -ної концентрації) можна також отримати, пропускаючи H 2 S в водну суспензію йоду.
іодіди, Солі іодоводородной кислоти. Йодид калію застосовують в медицині - зокрема, при захворюваннях ендокринної системи, фотореактивів.
Иодноватистая кислота - HOI є амфотерним з'єднанням, у якого основні властивості кілька переважають над кислотними. Може бути отримана в розчині взаємодією йоду з водою
I 2 + Н 2 О \u003d НI + НОI
Йодатна кислота - НIO 3 може бути отримана окисленням йодної води хлором:
I 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O \u003d 2HIO 3 + 10HCl
Безбарвні кристали, цілком стійкі при кімнатній температурі. Сильна кислота, енергійний окислювач. Солі - иодата, сильні окислювачі в кислому середовищі.
Оксид йоду (V), Иодноватой ангідрид, може бути отриманий при обережному нагріванні НIO 3 до 200 ° С, порошок. При нагріванні вище 300 ° С розпадається на йод і кисень, виявляє окисні властивості, зокрема використовується для поглинання CO в аналізі:
5СО + I 2 O 5 \u003d I 2 + 5CO 2
Іодная кислота - HIO 4 і її солі (перйодатом) добре вивчені. Сама кислота може бути отримана дією НСlO 4 на йод: 2НСIО 4 + I 2 \u003d 2НIO 4 + Сl 2
або електролізом розчину НIO 3: НIO 3 + Н 2 О \u003d Н 2 (катод) + НIO 4 (анод)
З розчину иодная кислота виділяється у вигляді безбарвних кристалів, що мають склад НIO 4 · 2Н 2 О. Цей гідрат слід розглядати як пятіосновную кислоту H 5 IO 6 (Ортоіодную), так як в ньому все п'ять атомів водню можуть заміщатися металами з утворенням солей (наприклад, Ag 5 IO 6). Іодная кислота - слабка, але більш сильний окислювач, ніж НСlO 4.
Оксид йоду (VII) I 2 Про 7 не отримано.
Фториди йоду, IF 5, IF 7 - рідини, гідролізуються водою, фторирующим агенти.
Хлориди йоду, ICl, ICl 3 - крист. речовини, в розчинах хлоридів розчиняються з утворенням комплексів - і -, іодірующіе агенти.

застосування:

Йод широко застосовуються в хімічній промисловості (іодідним рафінування Zr і Ti), для синтезу полуповоднікових матеріалів.
Йод і його сполуки використовуються в аналітичній хімії (иодометрии) У медицині у вигляді так званої йодної тинктури (10% розчин йоду в етиловому спирті), антисептичний і кровоспинний засіб. З'єднання йоду для профілактики (йодування продуктів) і лікування захворювань щитовидної залози, там же використовуються радіоактивні ізотопи 125 I, 131 I, 132 I.
Світове виробництво (без СРСР) - близько 10 тис. Т / рік (1976).
ГДК близько 1 мг / м 3.

Див. також:
П.А. Кошель. Всюдисущий йод. "Хімія" (дод. До газ. "1-е Вересня"), №20, 2005 р