(Перший електрон)
(за Полінгом)
| I | 53 |
| 126,90447 | |
| 5s 2 5p 5 | |
| Йод | |
Йод, йод(від грец. ιώδης, iodes — «фіолетовий») — елемент головної підгрупи сьомої групи, п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 53. Позначається символом I (лат. Iodum). Хімічно активний неметал відноситься до групи галогенів. Проста речовина йод (CAS-номер: 7553-56-2) за нормальних умов - кристали чорно-сірого кольору з фіолетовим металевим блиском, легко утворює фіолетові пари, що мають різкий запах. Молекула речовини двоатомна (формула I2).
У медицині та біології цю речовину зазвичай називають йодом(наприклад «розчин йоду»), у таблиці Менделєєва та хімічній літературі вживається назва йод.
Історія
Йод було відкрито 1811 р. Куртуа у золі морських водоростей, і з 1815 р. Гей-Люссак став розглядати його як хімічний елемент.
Символ елемента Jбув замінений на Iвідносно недавно, у 50-х роках XX ст.
Знаходження у природі
У великій кількості знаходиться у вигляді йодидів у морській воді. Відомий у природі також у вільній формі, як мінерал, але такі знахідки поодинокі, — у термальних джерелах Везувію та на о. Вулкано (Італія). Запаси природних йодидів оцінюються в 15 млн тонн, 99% запасів знаходяться в Чилі та Японії. В даний час у цих країнах ведеться інтенсивний видобуток йоду, наприклад, чилійський Atacama Minerals виробляє понад 720 тонн йоду на рік.
Сировиною для промислового одержання йоду в Росії служать нафтові бурові води, тоді як у зарубіжних країнах, що не володіють нафтовими родовищами, використовуються морські водорості, а також маткові розчини чилійської (натрієвої) селітри, що набагато дорожчає виробництво йоду з такої сировини.
Фізичні властивості
Пари мають характерний фіолетовий колір, так само, як і розчини в неполярних органічних розчинниках, наприклад, в бензолі - на відміну від бурого розчину в полярному спирті. Йод при кімнатній температурі є темно-фіолетовими кристалами зі слабким блиском. При нагріванні при атмосферному тиску він сублімується (виганяється), перетворюючись на пари фіолетового кольору; при охолодженні пари йоду кристалізуються, минаючи рідкий стан. Цим користуються практично для очищення йоду від нелетючих домішок.
Хімічні властивості
Хімічно йод досить активний, хоча й меншою мірою, ніж хлор і бром.
- З металами йод при легкому нагріванні енергійно взаємодіє, утворюючи йодиди:
- З воднем йод реагує тільки при нагріванні і не повністю, утворюючи водень йодистий:
- Елементний йод – окислювач, менш сильний, ніж хлор та бром. Сірководень H 2 S , Na 2 S 2 O 3 та інші відновники відновлюють його до іона I - :
- При розчиненні у воді йод частково реагує з нею:
Застосування
Медицина
Широко використовується в альтернативній (неофіційній) медицині, проте його використання без призначення лікаря здебільшого мало обґрунтовано, і нерідко супроводжується різними рекламними заявами.
Див. також
Виробництво акумуляторів
Йод використовується як позитивний електрод (окислювач) в літієво-йодних акумуляторах для електромобілів.
Лазерний термоядерний синтез
Деякі йодорганічні сполуки застосовуються для виробництва надпотужних газових лазерів на збуджених атомах йоду (дослідження в галузі лазерного термоядерного синтезу та промисловість).
Радіоелектронна промисловість
В останні роки різко підвищився попит на йод із боку виробників рідкокристалічних дисплеїв.
Динаміка споживання йоду
Токсичність
Йод – токсична речовина. Смертельна доза 2-3 г. Викликає ураження нирок та серцево-судинної системи. При вдиханні парів йоду з'являється головний біль, кашель, нежить, може бути набряк легень. При попаданні на слизову оболонку очей з'являється сльозотеча, біль у власних очах і почервоніння. При попаданні всередину з'являється загальна слабкість, біль голови, блювання, пронос, бурий наліт на язику, біль у серці і почастішання пульсу. Через день запалюються нирки, з'являється кров у сечі. Якщо не лікувати через 2-3 дні можуть відмовити нирки та настати міокардит. Без лікування настає летальний кінець.
Йод (I 2 ) знаходиться у 7-ій групі періодичної таблиці Д.І. Менделєєва у підгрупі галогенів. На зовнішньому рівні атом йоду містить 1 неспарений електрон, одного електрона не вистачає до завершення оболонки інертного газу. Внаслідок великого радіусу атома йод виявляє відновлювальні властивості незалежно від того, що він знаходиться в підгрупі галогенів. Зовнішній електрон знаходиться далеко від ядра, тому його йоду легше віддати, ніж приєднати до себе ще. Тому йод виступає як відновник.
Фізичні властивості йоду.
Йодє кристалами блискучого сіро-чорного кольору.
Хімічні властивості йоду.
Йод не реагує з більшістю неметалів, а з металами реагує лише при нагріванні та дуже повільно. Наприклад, всі інші галоген при реакції із залізом дають тривалентну сіль. FeHal 3 , А йод - тільки 2х валентну:
Fe + I 2 = FeI 2,
З воднем реакція протікає так:
H 2 + I 2 = 2 HI,
Реакція оборотна та ендотермічна.
Одержання йоду.
Йод отримують у лабораторії за реакцією:
MnO 2 + 4HI = MnI 2 + I 2 + 2H 2 O.
Йод – це відомий усім хімічний елемент. Але більшість людей знайомі лише з його спиртовим розчином, який застосовується у медицині. Останнім часом часто говорять про його нестачі в організмі при захворюванні щитовидної залози. Рідко кому відомі фізичні та хімічні властивості йоду. А це досить своєрідний елемент, який широко поширений у природі та важливий для людської життєдіяльності.
Навіть у побуті можна використовувати хімічні властивості йоду, наприклад, визначення наявності крохмалю в продуктах. Крім того, останнім часом рекламується багато народних методів застосування мікроелемента для лікування багатьох захворювань. Тому кожному потрібно знати, які властивості він має.
Загальна характеристика йоду
Це досить активний мікроелемент, що відноситься до неметалів. У періодичній таблиці Менделєєва він у групі галогенів разом із хлором, бромом і фтором. Позначається йод символом I і має порядковий номер 53. Назву цей мікроелемент отримав у 19 столітті через фіолетовий колір пари. Адже грецькою йод перекладається, як «фіалковий, фіолетовий».
Саме так було виявлено йод. Хімік Бернар Куртуа, який працює на фабриці з виробництва селітри, виявив цю речовину випадково. Кіт перевернув пробірку із сірчаною кислотою, і вона потрапила на попел водоростей, з якої тоді отримували селітру. При цьому виділився газ, що має фіолетовий колір. Це зацікавило Бернара Куртуа і він почав вивчати новий елемент. Так на початку 19 століття стало відомо про йод. У середині 20 століття цей елемент хіміки стали називати «йодом», хоча досі поширеніше старе позначення.
Хімічні властивості йоду
Рівняння, що свідчать про активність хімічних реакцій цього елемента, нічого не говорять звичайній людині. Тільки ті, хто розуміється на хімії, розуміють, що з їх допомогою описуються його хімічні властивості. Це найактивніший елемент із усіх неметалів. Йод може вступати в реакцію з безліччю інших речовин, утворюючи кислоти, рідкі та леткі сполуки. Хоча серед галогенів він найменш активний.
Коротко хімічні властивості йоду можна розглянути з прикладу його реакцій. З різними металами йод реагує навіть за невеликого нагрівання, при цьому утворюються йодиди. Найбільш відомі йодиди калію та натрію. З воднем він реагує лише частково, і з деякими іншими елементами взагалі з'єднується. Він несумісний з азотом, киснем, аміаком чи ефірними маслами. Але найбільш відомою хімічною властивістю йоду є його реакція з крохмалем. При додаванні його до речовин, що містять крохмаль, вони синіють.
Фізичні властивості
З усіх мікроелементів йод вважається суперечливим. Більшість людей не знають про його особливості. Фізичні та хімічні властивості йоду коротко вивчаються у школі. В основному поширений цей елемент у вигляді ізотопу з масою 127. Це найважчий із усіх галогенів. Є ще радіоактивний йод 125, який виходить під час розпаду урану. У медицині частіше застосовуються штучні ізотопи цього елемента з масою 131 і 133.
З усіх галогенів йод єдиний, який у природному стані твердий. Він може бути представлений темно-фіолетовими або чорними кристалами або пластинками з металевим блиском. Вони мають слабкий характерний запах, добре проводять електричний струм та трохи схожі на графіт. У такому стані цей мікроелемент погано розчиняється у воді, але дуже легко перетворюється на газоподібний стан. Він може перетворитися на фіолетову пару вже за кімнатної температури. Ці фізико-хімічні властивості йоду використовуються для отримання. Нагріваючи мікроелемент під тиском, а потім охолоджуючи, його очищають від домішок. Розчиняють йод у спирті, гліцерині, бензолі, хлороформі або сірковуглецю, отримуючи бурі або фіолетові рідини.
Джерела йоду
Незважаючи на важливість цього мікроелемента для багатьох життєдіяльностей організмів, йод досить складно виявити. У земній корі його міститься менше, ніж рідкісних елементів. Але все одно вважається, що йод широко поширений у природі, оскільки у невеликих кількостях він присутній майже скрізь. В основному сконцентрований він у морській воді, водоростях, ґрунті, деяких рослинних та тваринних організмах.
Хімічні властивості йоду пояснюють те, що він не зустрічається у чистому вигляді, лише у формі сполук. Найчастіше його видобувають із золи морських водоростей чи з відходів виробництва натрієвої селітри. Так йод видобувають у Чилі та Японії, які є лідерами у видобутку цього елемента. Крім того, його можна отримати із вод деяких солоних озер або нафтових вод.
В організм людини йод надходить із їжі. Він присутній у ґрунтах та рослинах. Але в нашій країні поширені ґрунти, бідні йодом. Тому найчастіше використовуються йодовмісні добрива. Для профілактики захворювань, пов'язаних із нестачею йоду, елемент додають у сіль та деякі поширені продукти харчування.
Його роль у життєдіяльності організму
Йод відноситься до тих мікроелементів, які беруть участь у багатьох біологічних процесах. У невеликих кількостях він є у багатьох рослинах. Але у живих організмах він дуже важливий. Йод використовується під час виробництва тиреоїдних гормонів щитовидної залози. Вони регулюють процеси життєдіяльності організму. При нестачі йоду у людини збільшується щитовидна залоза, з'являються різні патології. Вони характеризуються зниженням працездатності, слабкістю, головними болями, зниженням пам'яті та настрої.
Застосування у медицині
Найбільш поширений 5% спиртовий розчин йоду. Його застосовують для дезінфекції шкіри навколо ушкоджень. Але це досить агресивний антисептик, тому останнім часом застосовуються м'якіші розчини йоду з крохмалем, наприклад, Бетадин, Йокс або Йодинол. Часто застосовуються зігрівальні властивості йоду для усунення болів у м'язах або патологій суглобів, роблять йодну сітку після ін'єкцій.
Застосування у промисловості
Велике значення має також цей мікроелемент у промисловості. Особливі хімічні властивості йоду дозволяють застосовувати його у різних галузях. Наприклад, у криміналістиці його використовують для виявлення відбитків пальців на паперових поверхнях. Широко застосовують йод як джерело світла галогенових лампах. Використовують його у фотографії, кінопромисловості, при обробці металів. А останнім часом цей мікроелемент стали використовувати в рідкокристалічних дисплеях, при створенні стекол із затемненням, а також в області лазерного термоядерного синтезу.
Небезпека для людини
Незважаючи на важливість йоду у процесах життєдіяльності, у великих кількостях він токсичний для людини. Усього 3 г цієї речовини призводять до серйозного ураження нирок та серцево-судинної системи. Спочатку людина відчуває слабкість, головний біль, у нього з'являється пронос, частішає серцебиття. Якщо ж вдихати пари йоду, виникає подразнення слизових оболонок, опіки очей, набряк легень. Без лікування отруєння йодом призводить до смерті.
Йод (тривіальна (загальновживана) назва – йод; від др.-грец. ἰώδης – «фіалковий (фіолетовий)») – елемент 17-ї групи перйодичної таблиці хімічних елементів (за застарілою класифікацією – елемент головної підгрупи VII групи), п'ятого перйоду, з атомним номером 53. Позначається символом I (лат. Iodum). Хімічно активний неметал відноситься до групи галогенів.
Проста речовина йод (CAS-номер: 7553-56-2) за нормальних умов - кристали чорно-сірого кольору з фіолетовим металевим блиском, легко утворює фіолетові пари, що мають різкий запах. Молекула речовини двоатомна (формула I2).
Історія
йод було відкрито 1811 р. Куртуа у золі морських водоростей, і з 1815 р. Гей-Люссак став розглядати його як хімічний елемент.
Назва та позначення
Назва елемента запропонована Гей-Люссаком і походить від грец. ἰώδης, ιώο-ειδης (букв. «фіалкоподібний»), що пов'язано з кольором пари, який спостерігав французький хімік Бернар Куртуа, нагріваючи матковий розсіл золи морських водоростей із концентрованою сірчаною кислотою. У медицині та біології даний елемент і проста речовина зазвичай називають йодом, наприклад «розчин йоду», відповідно до старого варіанта назви, що існував у хімічній номенклатурі до середини XX століття.
У сучасній хімічній номенклатурі використовується найменування йоду. Таке ж становище існує в деяких інших мовах, наприклад, німецькою: загальновживане Jod і термінологічно коректне Iod. Одночасно із зміною назви елемента у 1950-х роках Міжнародним союзом загальної та прикладної хімії символ елемента J був замінений на I.
Фізичні властивості
йод за звичайних умов - тверда чорно-сіра речовина з металевим блиском і специфічним запахом. Пари мають характерний фіолетовий колір, так само, як і розчини в неполярних органічних розчинниках, наприклад, в бензолі - на відміну від бурого розчину в полярному спирті. йод при кімнатній температурі є темно-фіолетовими кристалами зі слабким блиском. При нагріванні при атмосферному тиску він сублімується (виганяється), перетворюючись на пари фіолетового кольору; при охолодженні пари йоду кристалізуються, минаючи рідкий стан. Цим користуються практично для очищення йоду від нелетючих домішок.
Хімічні властивості
йод відноситься до групи галогенів.
Утворює ряд кислот: йодоводородну (HI), йодновату (HIO), йодисту (HIO 2), йодну (HIO 3), йодну (HIO 4).
Хімічно йод досить активний, хоча й меншою мірою, ніж хлор і бром.
1. З металами йод при легкому нагріванні енергійно взаємодіє, утворюючи йодиди:
Hg + I 2 = HgI 2
2. З воднем йод реагує тільки при нагріванні і не повністю, утворюючи йодоводород:
I 2 + H 2 = 2HI
3. Атомарний йод – окислювач, менш сильний, ніж хлор та бром. Сірководень H 2 S , Na 2 S 2 O 3 та інші відновники відновлюють його до іона I - :
I 2 + H 2 S = S + 2HI
4. При розчиненні у воді йод частково реагує з нею:
I 2 + H 2 O ↔ HI + HIO, pK =15.99
Кішка бігла, хвостиком махнула. Це не казка про курочку Рябу, а історія відкриття йоду. Його виявили на паризькому заводі, що перетворює натрієву селітру на калієву. Перша відволожувалась на повітрі, а друга була дефіцитом.
Перетворення відбувалося за допомогою золи, що залишається від спалювання водоростей. Метод винайшли 1808-го року, але в чому його секрет не знали. Не знала цього й кішка, за якою погналися робітники. перекинуло дві судини – із сірчаною кислотою та залишковими солями виробництва.
У повітря злетіли фіолетові пари. Це бачив власник заводу Бернар Курт. Декілька дослідів провів сам, потім передав інформацію вченим. Підсумок – у 1814 році світ дізнався про існування нового елемента. Ним став йод.
Хімічні та фізичні властивості йоду
Властивості йодуобумовлені його розташуванням у . Елемент зарахований до 7-ї групи. У ній зібрані галогени – найактивніші неметали. У йоду, наприклад, легко поляризується електронна оболонка.
Тобто їй не варто важко розділитися у просторі. Це дозволяє катіонам інших елементів проникати в атом неметалу, маса якого, до речі, 127. «Гості» в електронній оболонці змінюють її, роблячи йод найбільш ковалентним із усіх галогенів.
Простіше кажучи елемент може утворювати більше різноманітних зв'язків з іншими атомами. Нерідко йод поляризується позитивно. Такий атом найактивніший. Виділяє його і колір, той самий фіолетовий.
Атом йодузанесений до таблиці Менделєєва – природний екземпляр. Це стабільний ізотоп з атомною масою 127. Штучно отримані інші атоми з номерами 125, 129, 131.
Кожен з них - радіоактивний йод. Ізотопи випромінюють бета- та гамма-промені, застосовуються в медицині. Отримують радіоактивний йод із продуктів поділу урану. Тобто лабораторіями служать атомні реактори.
Стандартний йод можнапоєднати з більшістю неметалів та приблизно 40% металів. Благородні, і не тільки, на 53-й елемент не реагують. Взаємодія неможлива, так само, з вуглецем, киснем і всіма інертними газами.
чи йодвивчаєте, чи його з'єднання, можна визначити за допомогою води. Чистий елемент у ній майже розчиняється. Йодити ж, тобто сполуки речовини зі лужними та лужноземельними атомами, розчинні. У вихідному вигляді 53-й елемент зникає у воді лише при сильному нагріванні.
Розчин йодулегко отримати, якщо використовувати органіку. Підійдуть гліцерин, сірковуглець або чотирихлористий вуглець. Якщо розчинник безкисневий, він забарвиться у фіолетовий. Якщо рідини є атоми кисню, йод зробить її .
У чистому вигляді, за кімнатної температури, йод фіолетово-чорний. Блиск речовини металевий, агрегатний стан -. Вони щільні – майже 5 г на кубічний сантиметр.
Кристали складені з молекул, у кожній з яких по 2 атоми. У газоподібний стан речовина переходить за температури 183 градуси. Отримання йодурідкого можливо вже за 114-ти за шкалою Цельсія.
Застосування йоду
Солі йодувикористовують у скляній промисловості. Мова про фари автомобілів та світильників зі спецефектами. Головний ефект – йодити є фільтрами від зустрічних променів світла. Водії знають, як важливо, часом їх нейтралізувати.
Цей процес названий поляроідом і, власне, вперше став у нагоді у фотографічному мистецтві. Автор вигадки – англієць Вільям Толбот. Він був видатним хіміком та фізиком 19-го століття.
У 21 столітті правлять цифрові технології. Тим не менш, щоб отримати негатив фото досі застосовують йодистий різновид. У поєднанні з желатином вона дає емульсію, якою обмазують підкладку зі скла. На покриття потрапляє світло, починається виділення. Більше світла – більше металу. Так і складається картинка.
Йод застосуваннязнайшов і у металургії. З'єднання елемента допомагають одержати метали високої чистоти. Розкладаючи йодити термічним шляхом, промисловці витягують, наприклад, ванадій і цирконій. Ці тугоплавкі елементи необхідні багатьох ракетних сплавів і матерій атомних реакторів.
В автомобільних підшипниках також можна знайти йод. Якийу ньому сенс? Елемент додають у мастило. Вона рекомендована для титанових та нержавіючої сталі. Обробка дозволяє деталям витримати навантаження в 50 разів більше за стандартне. Це при тому, що йоду в мастилі лише 1-2%.
Без 53-го елемента немислима медицина. Йод в організміконтролює роботу щитовидної залози, входить у вироблювані їй гормони ТТГ, Т3 і Т4. При нестачі елемента розвивається зоб, можливі ракові утворення.
При цьому організм не може виробити речовину сам. Йод надходить виключно з їжею, БАДами та медикаментами. З останніх легко згадується « Йодомарин».
Його призначають навіть немовлятам, особливо, у місцевостях віддалених від морів. У таких районах, як правило, спостерігається дефіцит 53 елемента, що міститься, в основному, у водах океанів та їх дарах.
Одна з останніх розробок лікарів синій йод. До нього примішаний крохмаль, що змінює колір звичного розчину для зовнішнього застосування. Крохмаль, як і, нейтралізує дію спирту та інших шкідливих «присадок». Такий еліксир медики дозволяють вже для внутрішнього застосування та полоскання йодом. Хоча, з останнім впорається і суміш сіль, сода, йод.
Лікування йодомдопускається у його стабільної, а й радіоактивної формах. Так 131 ізотоп застосовують для відновлення функцій щитовидної залози. Процедури строго нормовані, оскільки надлишок радіоактивного йоду може спровокувати онкологію.
Видобуток йоду
Скільки йодувидобувають на рік? Близько 30 тисяч тонн. Світові запаси елемента оцінені майже 15 000 000 тонн. Більшість із них приховані в сполуках йоду. У чистому вигляді він трапляється рідко.
Досі актуальним є спосіб виділення речовини з природних накопичувачів – водоростей. У тоні висушеної ламінарії міститься 5 кілограмів йоду.
