Как йод реагирует с водой. Йод кристаллический – важный, но опасный химический реактив

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание элемента

2. История открытия

3. Свойства

3.1 Физические свойства

3.2 Химические свойства

4. Нахождение в природе

4.1 Йод в живом организме

4.2 Йод и человек

4.3 Способы получения

5. Применение йода

5.1 Йод в медицине

5.2 Йод радиоактивный

5.3 Йод в промышленности

6.1 Биогенность йода

1. Описание элемента

Йод - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер - 53. Относ ительная атомная масса 126,9045 . Галоген. Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный Йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом I 127 , его содержание в земной коре 4 * 10 -5 % по массе. Радиоактивный Йод I 125 образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов Йода важнейшие - Йод I 131 и Йод I 133 . их в основном используют в медицине.

I 2 - галоген. Темно-серые кристаллы с металлическим блеском. Летуч. Плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей - Йодидов. Слабый окислитель и восстановитель. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами.

Молекула элементного Йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы Йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого Йода.

2 . История открытия

Йод был открыт в 1811 году французским химиком-технологом Бернаром Куртуа (1777--1838), сыном известного селитровара. В годы Великой французской революции он уже помогал отцу «извлекать из недр земли основной элемент оружия для поражения тиранов» (KNO3-калиевая селитра), а позже занялся селитроварением самостоятельно.

Куртуа не был простым ремесленником. Проработав три года в аптеке, он получил разрешение слушать лекции по химии и заниматься в лаборатории Политехнической школы в Париже, у знаменитого Фуркруа. Свои познания он приложил к изучению золы морских водорослей, из которой тогда добывали соду. Куртуа заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. В маточном растворе, после упаривания и осаждения кристаллических сульфатов натрия и калия, оставались их сульфиды и, видимо, что-то еще. Добавив к раствору концентрированной серной кислоты, Куртуа обнаружил выделение фиолетовых паров. Не исключено, что нечто подобное наблюдали коллеги и современники Куртуа, но именно он первым перешел от наблюдений к исследованиям, от исследований -- к выводам.

Вот эти выводы (цитирую статью, написанную Куртуа):

«В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится достаточно большое количество необычного и любопытного вещества. Его легко выделить. Для этого достаточно прилить серную кислоту к маточному раствору и нагреть его в реторте, соединенной с приемником. Новое вещество... осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск, сходный с блеском кристаллического сульфида свинца... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ, и у него наблюдаются другие замечательные свойства, что придает его открытию величайший интерес».

В 1813 году появилась первая научная публикация об этом веществе, его стали изучать химики разных стран, в том числе такие светила науки, как Жозеф Гей-Люссак и Хэмфри Дэви. Год спустя эти ученые установили элементарность вещества, открытого Куртуа, и Гей-Люссак назвал новый элемент йодом от греческого слова (ioeidhz -темно-синий, фиолетовый).

3 . Свойства

3.1 Физические свойства

Плотность Йода 4,94 г/см3, t пл 113,5 °С, t кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Йода состоит из двух атомов (I 2 ). Заметная диссоциация I 2 2I - наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре Йод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Йода в лабораториях и в промышленности. Йод малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется около 0,03 г йода, с повышением температуры растворимость йода несколько увеличивается. Гораздо лучше йод растворяется в органических растворителях. В глицерине растворимость йода составляет 0,97 г йода, в четыреххлористом углероде - 2,9 г, в спирте, эфире и сероуглероде - около 20 г йода на 100 г растворителя. При растворении йода в бескислородных органических растворителях (четыреххлористый углерод, сероуглерод, бензол) образуются фиолетовые растворы; с кислородсодержащими растворителями йод дает растворы, имеющие бурую окраску. В фиолетовых растворах йод находится в виде молекул I2, в бурых - в виде неустойчивых соединений со слабыми донорно-акцепторными связями. Йод хорошо растворяется в водных растворах йодидов, при этом образуется комплексный трийодид-ион, находящийся в равновесии с исходными веществами и продуктами гидролиза. Трийодид-ион участвует в химических реакциях как эквимолярная смесь молекулярного йода и йодид-иона.

Атом йода обладает очень легко поляризуемой электронной оболочкой. Катионы большинства элементов способны глубоко проникать в электронную оболочку йода, вызывая значительную ее деформацию. Вследствие этого соединения йода обладают более ковалентным характером, чем аналогичные соединения остальных галогенов. Высокая поляризуемость приводит к возможности существования структур с положительным концом диполя на атоме йода. Положительно поляризованный атом йода обусловливает цветность и высокую физиологическую активность химических соединений йода

3.2 Химические свойства

Химическая активность йода ниже, чем у других галогенов. Йод взаимодействует с большинством металлов и с некоторыми неметаллами. Йод не взаимодействует непосредственно с благородными металлами, инертными газами, кислородом, азотом, углеродом. Соединения йода с некоторыми из этих элементов могут быть получены косвенным путем. С большинством элементов йод образует йодиды, при взаимодействии с галогенами образуются соединения положительно поляризованного йода. Йодиды щелочных и щелочноземельных элементов - солеобразные соединения, хорошо растворимые в воде. Йодиды тяжелых металлов более ковалентны. В отличие от легких галогенов йод стабилизирует низшие степени окисления у элементов с переменной валентностью. Не существует йодидов трехвалентного железа и четырехвалентного марганца. Это связано с большим радиусом йодид-иона и недостаточной окислительной активностью йода.

Йодиды неметаллических элементов - вещества с молекулярной структурой и преимущественно ковалентными связями, обладающие кислотным характером. Эти вещества в природе существовать не могут, так как легко разлагаются водой (гидролизуются). Специальными методами могут быть получены соединения, содержащие катион одновалентного йода. Однако они также неустойчивы и легко гидролизуются.

Насыщенные органические соединения не взаимодействуют с йодом, так как энергия связи углерод - водород больше энергии связи углерод-йод. Йод способен присоединяться к кратным углерод - углеродным связям. Степень ненасыщенности вещества можно характеризовать йодным числом, то есть количеством йода, присоединяющегося к единице массы органического соединения. Йод способен замещать водород в активных ароматических системах (толуол, фенол, анилин, нафталин), однако реакция идет труднее, чем для хлора и брома.

С металлами Йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя Йодиды.

Hg + I 2 = HgI 2 (1)

С водородом Йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород.

I 2 + H 2 = 2НI (2)

Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S, тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до I - .

I 2 + H 2 S = S + 2НI (3)

При растворении в воде Йода частично реагирует с ней;

I 2 + H 2 O = HI + HIO (4)

В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.

I 2 + 2KOH = KI + KIO + H 2 O (5)

3KIO = 2KI + KIO 3 (5.1)

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I 2 + 2 P = 2 PI 3 (6)

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI 3 + H 2 O = 3HI + H 2 (PHO 3 ) (7)

При взаимодействии H 2 SO 4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H 2 S:

8KI + 9H 2 SO 4 = 4I 2 + 8KHSO 4 + SO 2 + H 2 O (8)

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I 2 + 2 AL = 2 ALI 3 (9)

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H 2 SO 3 + I 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HI (10)

H 2 S + I 2 = 2 HI + S (10.1)

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

I 2 + 10HNO 3 = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O (11)

При соединении кислоты с щелочью образуется соль:

HIO 3 + KOH = KIO 3 + H 2 O (12)

4. Нахождение в природе

Среднее содержание Йода в земной коре 4*10 -5 % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения Йода рассеяны; глубинные минералы Йода неизвестны. История Йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Известны 8 гипергенных минералов Йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром Йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 -5 грамм Йода). Из океана соединения Йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены Йодом. Йод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений Йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи Йода Йодо-бромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг Йода).

4.1 Йод в живом организме

Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Са , Mn , Cu ); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее содержание Йода в почвах около 3*10 -4 %, в растениях около 2*10 -5 %. В поверхностных питьевых водах Йода мало (от 10 -7 до 10 -9 %). В приморских областях количество Йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - составляет 1 или даже 0,2 мкг.

Поглощение Йода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы Йода, например морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% Йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие Йод, используются для его промышленного получения. В животный организм Йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник Йода - растительные продукты и корма. Всасывание Йода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг Йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щитовидной железе в норме 6 - 15 мг. С помощью радиоактивного Йода (I 131 и I 125 ) показано, что в щитовидной железе Йод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них алл - и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется Йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с жёлчью.

В различных биогеохимических провинциях содержание Йода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в Йоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию Йода в среде. Суточная потребность в Йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм Йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.

4.2 Йод и человек

Организм человека не только не нуждается в больших количествах Йода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10 -5 - 10 -6 %) Йода, так называемое Йодное зеркало крови. Из общего количества Йода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь Йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического Йода I - .

Большие дозы элементного Йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме Йодида допускается приём внутрь в больших дозах.

Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей Йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа Йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.

В медицинской практике Йодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов Йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.

4.3 Способы получения

Йод, подобно другим ценным элементам, добывают в промышленных масштабах. Уровень мировой добычи йода приближается к уровню добычи серебра и ртути. Следует отметить, что в виде простого вещества йод практически не встречается, в основном его добывают из химических соединений. Существуют следующие способы добычи йода:

1. Переработка природных накопителей йода - морских водорослей и получение йода из их золы.

В тонне высушенной морской капусты (ламинарии) содержится до 5 кг йода, в то время как в тонне морской воды его всего лишь 20-30 мг. До 60-х годов XIX столетия водоросли были единственным источником промышленного получения йода. В России вплоть до 1915 года своего йода не было, его завозили из-за границы. Первый йодный завод был построен именно в 1915 году в Екатеринославе (сейчас Днепропетровск). Получали йод из черноморской водоросли филлофоры. За годы Первой мировой войны на этом заводе быль добыто около 200 кг йода.

2. Получение йода из отходов селитряного производства - маточных растворов чилийской (натриевой) селитры, содержащей до 0,4 % йода в виде йодата и йодида натрия.

Этот способ начал применяться с 1868 года и в силу дешевизны сырья и простоты получения микроэлемента получил широкое распространение в мире.

3. Получение йода из природных йодсодержащих растворов, например воды некоторых соленых озер или попутных (буровых) нефтяных вод, содержащих обычно 20-40 мг/л йода в виде йодидов (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).

В нашей стране уже в годы советской власти йод стали получать из подземных и нефтяных вод Кубани, где он был обнаружен русским химиком А. Л. Потылицыным еще в 1882 году. Позже подобные воды были открыты в Туркмении и Азербайджане. В настоящее время нефтяные буровые воды служат основным сырьем для промышленного получения йода в России.

Но йода в подземных водах и попутных водах нефтедобычи очень мало. В этом и заключалась основная трудность при создании экономически оправданных промышленных способов его получения. Нужно было найти "химическую приманку", которая бы образовывала с йодом довольно прочное соединение и накапливала его. Первоначально такой "приманкой" оказался крахмал, потом соли меди и серебра, которые связывали йод в нерастворимые соединения.

Затем использовали керосин - йод хорошо растворяется в нем. Но все эти способы оказались дорогостоящими, а порой и огнеопасными.

В 1930 году советский инженер В. П. Денисович разработал угольный метод извлечения йода из нефтяных вод, и этот метод довольно долго был основой советского йодного производства. В 1 кг угля за месяц накапливалось до 40 г йода.

4. Ионитный способ, основанный на избирательном поглощении йода особыми химическими соединениями - высокомолекулярными ионообменными смолами.

Этот способ был разработан сравнительно недавно, в последние десятилетия, и успешно используется в йодной промышленности Японии. Применяли его и в России, но низкое содержание йода в природных водах не позволяет извлечь из них весь йод. Нужны более избирательные к йоду и более "емкие" иониты, и тогда появятся новые производства, о которых пока можно лишь мечтать.

5 . Применение йода

5 .1 Йод в медицине

Антисептические свойства йода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 - 1866 гг. великий русский хирург Н.И.Пирогов применял Йодную настойку при лечении ран.

Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода (микроЙод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку йод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови. йод химический изотоп

Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек квинке, слезотечение, угревидная сыпь (Йододерма). Препараты Йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пЙодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.

5 .2 Йод радиоактивный

Искусственно радиоактивные изотопы Йода - I 125 , I 131 , I 132 и другие широко используются в биологии и, особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного Йода в диагностике связано со способностью Йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности - излучения радиоизотопов Йода разрушать секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы Йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов Йода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного И. (по 100 - 200 мг на прием). Радиоактивный Йод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов Йода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный Йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.

5 .3 Йод в промышленности

В промышленности применение Йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении Йодидов основано получение высокочистых металлов.

Сравнительно недавно Йод стали использовать в производстве ламп накаливания, работающих по Йодовольфрамовому циклу. Йод соединяется с частичками вольфрама, испарившегося со спирали лампы, образует соединение WI 2 , которое, попав на нагретую спираль, разлагается. Вольфрам при этом вновь возвращается на спираль, а Йод опять соединяется с испарившемся вольфрамом. Йод как бы заботится о сохранении вольфрамовой спирали и тем самым значительно увеличивает время работы лампы.

Так же 0,6% Йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижает трение в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали более чем в 50 раз.

Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло вводят кристаллы солей Йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стёкла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов - это явление используют в кинотехнике и в театре.

В аналитической химии и органическом синтезе йод и его соединения используются в лабораторной практике для анализа и в хемотронных приборах, действие которых основано на окислительно-восстановительных реакциях йода. Как катализатор (ускоритель реакций) йод используется в производстве всех видов искусственных каучуков. Подобно другим галогенам йод образует многочисленные йодоорганические соединения, которые входят в состав некоторых синтетических красителей.

В промышленности на термическом разложении йодидов основано получение высокочистых металлов - кремния, титана, гафния, циркония (йодидный способ). Йодные препараты используют в качестве сухой смазки для трущихся поверхностей из стали и титана. В Венгрии работает предприятие по изготовлению ламп накаливания мощностью до 10 кВт. Стеклянная колба ламп наполнена не инертным газом, а парами йода, которые сами излучают свет при высокой температуре.

6. Интересные факты

1. Иод - редкий и рассеянный элемент, довольно равномерно распределенный в земной коре (в щелочных породах 5*10 -5 %, в кислых - 4*10 -5 %). В настоящее время мировые запасы иода оцениваются в 15 млн. т. Иод и его соединения играют важную роль в регулировании обмена веществ. При недостатке иода в организме нарушается нормальный ход физиологических процессов, невозможно протекание ряда ферментативных реакций. В результате этого нарушается нормальное функционирование биологических систем, отсутствует регуляция процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе. На сегодняшний день выявлена связь иода с сопротивляемостью организма к болезням. Иод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. У животных организмов иод накапливается главным образом именно в этой железе внутренней секреции. Тело человека содержит более 25 мг иода, из которых примерно 15 мг входит в состав гормона тирозина, содержащегося в щитовидной железе. Через эту железу проходит весь объём циркулирующей в организме крови в течении 17 мин. Поскольку клетки этой железы испытывают потребность в иоде, за эти 17 мин. секретируемый «щитовидкой» иод убивает микробы попадающие в кровь, а стойкие вирулентные формы при каждом повторном проходе через щитовидную железу становятся слабее, пока окончательно не погибают при условии нормального обеспечения этой железы иодом.

2. В среде, насыщенной иодом, наблюдаются совершенно необычные формы жизни животных и растений. Так, например, позвоночные, обитающие в океане, имеют рекордный вес и высокую продолжительность жизни, типичными представителями которых являются самое крупное животное нашей планеты - голубой кит (его длина достигает 30 м, а вес - 150 т), а так же морские черепахи, живущие по 2-3 столетия и т.д. При этом родственники черепах - ящерицы, живущие на суше, где среда обитания не насыщенна иодом, имеют весьма скромные размеры, с продолжительностью жизни не более 20-30 лет.Аналогичные явления наблюдаются и в растительном мире. В приморских областях высота хлебных злаков достигает 2.5 м, дикорастущих трав - до 4-х м. Вдоль Тихоокеанского побережья Калифорнии произрастают исполинские секвойи, или мамонтовые деревья. Диаметр их стволов равен 10 м и более, а высота 140-160 м. Средний возраст секвойи - около 4500 лет, а самые старые из них могут достигать возраста 6-9 тысяч лет. Известный учёный, а также пропагандист иодотерапии В. О. Мохнач считал, что единственным условием для произрастания этих чудо-деревьев является насыщенный иодом морской туман Тихоокеанского побережья.

3. Содержание Йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация Йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае-июне Йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют небольшую амплитуду, и их до сих пор остаются загадкой

4. Интересно отметить, что история лечебного применения Йода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих Йод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. До н. э. рекомендует для лечения зоба морские водоросли.

Благодаря включению в свой рацион морской капусты жители северо-восточной провинции Китая Мукден, несмотря на недостаток Йода в этой географической зоне, не страдали эндемическим зобом. Об их здоровье в своё время позаботился император Канси. Он предписал местным жителям съедать по 5 тинь (2 кг) морской капусты в год. И вот уже почти 2 тыс. лет послушные мукденцы неукоснительно выполняют мудрый императорский указ.

6.1 Биогенность йода

Наиболее высокое содержание Йода в водорослях:

В сухой ламинарии - 26-180 мг на 100 г продукта

В сухой морской капусте - 200-220 мг на 100 г продукта

В морской рыбе и продуктах моря содержание Йода достигает 300-3000 мкг на 100г продукта. Также источником Йода для человека являются: мясо, молоко, яйца, овощи.

Таблица 1 Содержание йода в различных продуктах


Абрикосы		Крыжовник
Апельсины
Баклажаны

Виноград		Перец сладкий

Горошек зелёный		Помидоры


Земляника (садовая)
Капуста белокочанная
Картофель
Крупа манная
гречневая		Смородина чёрная


перловая
Макаронные изделия
Масло сливочное
Молоко коровье
Мука пшеничная		Хлеб ржаной
Какао порошок
Картофель		Шоколад молочный

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

История открытия йода французским химиком-технологом Б. Куртуа. Описание физических и химических свойств йода, его биологическая роль в организме. Болезни при избытке или недостатке йода. Методы количественного определения и качественный анализ йода.

реферат , добавлен 09.08.2012

История обнаружение и применения йода как вещества и химического элемента. Биологическая роль и физические свойства йода как микроэлемента. Особенности йодосодержащих продуктов. Способы нахождения элемента в природе, его сублимация в атмосферном давлении.

презентация , добавлен 28.04.2011

Краткая история открытия йода, его основные физические и химические свойства. Функции йода, его роль и значение для организма. Причины и негативные последствия недостатка йода. Способы добычи йода, их сущностная характеристика и характерные особенности.

презентация , добавлен 24.10.2013

Физические и химические свойства йода. Важнейшие соединения йода, их свойства и применение. Физиологическое значение йода и его солей. Заболевания, связанные с его нехваткой. Применение йода в качестве антисептика, антимикробные свойства его соединений.

реферат , добавлен 26.10.2009

Краткая история открытия йода химиком-технологом Б. Куртуа, его основные физические и химические свойства. Распределение йода в организме человека, содержание в продуктах питания. Порядок определения недостатка элемента и механизм его восполнения.

презентация , добавлен 18.03.2014

История открытия и место в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева галогенов: фтора, хлора, брома, йода и астата. Химические и физические свойства элементов, их применение. Распространённость элементов и получение простых веществ.

презентация , добавлен 13.03.2014

Характеристика азота – элемента 15-й группы второго периода периодической системы химических элементов Д. Менделеева. Особенности получения и применения азота. Физические и химические свойства элемента. Применение азота, его значение в жизни человека.

Йод или иод с ним знакомы все. Порезав палец, мы тянемся к склянке с иодом, точнее с его спиртовым раствором...
Тем не менее этот элемент в высшей степени своеобразен и каждому из нас, независимо от образования и профессии, приходится открывать его для себя заново не один раз. Своеобразна и история этого элемента.

Первое знакомство с йодом

Йод был открыт в 1811 г. французским химиком-технологом Бернаром Куртуа (1777-1838), сыном известного селитровара. В годы Великой французской революции он уже помогал отцу «извлекать из недр земли основной элемент оружия для поражения тиранов» , а позже занялся селитровареиием самостоятельно.
В то время селитру получали в так называемых селитряницах, или буртах. Это были кучи, сложенные из расти-тельных и животных отбросов, перемешанных со строи-тельным мусором, известняком, мергелем. Образовавшийся при гниении аммиак окислялся микроорганизмами сперва в азотистую HN02, а затем в азотную HNO 3 кислоту, которая реагировала с углекислым кальцием, превращая его в нитрат Ca(N0 3) 2 . Его извлекали из смеси горячей водой, а после добавляли поташ. Шла реакция Са (N0 3) a + К 2 С0 3 → 2KN0 3 + СаСО ↓ .
Раствор нитрата калия сливали с осадка и упаривали. Полученные кристаллы калиевой селитры очищали дополнительной перекристаллизацией.
Куртуа не был простым ремесленником. Проработав три года в аптеке, он получил разрешение слушать лекции по химии и заниматься в лаборатории Политехнической школы в Париже у знаменитого Фуркруа. Свои познания он приложил к изучению золы морских водорослей, из которой тогда добывали соду. Куртуа заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. В маточном растворе после упаривания и осаждения кристаллических сульфатов натрия и калия оставались их сульфиды и, видимо, что-то еще. Добавив к раствору концентрированной серной кислоты, Куртуа обнаружил выделение фиолетовых паров. Не исключено, что нечто подобное наблюдали коллеги и современники Куртуа, но именно он первым перешел от наблюдений к исследованиям, от исследований - к выводам.

Йод - химический элемент VII группы периодической системы. Атомный номер - 53. Атомная масса - 126,9044. Галоген. Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжелый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный йод состоит из атомов одного-единственного изотопа с массовым числом 127. Радиоактивный йод - 125 образуется в результате спонтанного деления урана. Из искусственных изотопов йода важнейшие - йод - 131 и йод - 133; их используют в медицине.
Молекула элементарного йода, как и у прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твердом состоянии при нормальных условиях. Красивые темно-синие кристаллы йода больше всего похожи на графит . Отчетливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого йода.
Но, в отличие от графита и большинства металлов, йод очень легко переходит в газообразное состояние. Превратить йод в пар легче даже, чем в жидкость.
Чтобы расплавить йод, нужна довольно низкая температура: + 113,5° С, но, кроме того, нужно, чтобы парциальное давление паров йода над плавящимися кристаллами было не меньше одной атмосферы. Иными словами, в узкогорлой колбе йод расплавить можно, а в открытой лабораторной чашке - нельзя. В этом случае пары йода не накапливаются, и при нагревании йод возгонится - перейдет в газообразное состояние, минуя жидкое, что обычно и происходит при нагревании этого вещества. Кстати, температура кипения йода ненамного больше температуры плавления, она равна всего 184,35° С.
Но не только простотой перевода в газообразное состояние выделяется йод среди прочих элементов . Очень своеобразно, например, его взаимодействие с водой.
Элементарный йод в воде растворяется неважно: при 25° С лишь 0,3395 г/л. Тем не менее можно получить значительно более концентрированный водный раствор элемента № 53, воспользовавшись тем же нехитрым приемом, который применяют медики, когда им нужно сохранить подольше йодную настойку (3- или 5%-ный раствор йода в спирте): чтобы йодная настойка не выдыхалась, в нее добавляют немного йодистого калия KI. Это же вещество помогает получать и богатые йодом водные растворы: йод смешивают с не слишком разбавленным раствором йодистого ралия.
Молекулы KI способны присоединять молекулы эле-ментарного йода. Если с каждой стороны в реакцию вступает по одной молекуле, образуется красно-бурый три- йодид калия. Йодистый калий может присоединить и большее число молекул йода, в итоге получаются соединения различного состава вплоть до К19. Эти вещества называют полииодидами. Полииодиды нестойки, и в их растворе всегда есть элементарный йод, причем в значительно боль-шей концентрации, чем та, которую можно получить прямым растворением йода.
Во многих органических растворителях - сероуглероде, керосине, спирте, бензоле, эфире, хлороформе - йод растворяется легко. Окраска неводных растворов йода пе отличается постоянством. Например, раствор его в сероуглероде - фиолетовый, а в спирте - бурый. Чем это объяснить?
Очевидно, фиолетовые растворы содержат йод в виде молекул 12. Если же получился раствор другого цвета, логично предположить существование в нем соединений йода с растворителем. Однако не все химики разделяют эту точку зрения. Часть их считает, что различия в окраске йодных растворов объясняются существованием разного рода сил, соединяющих молекулы растворителя и растворенного вещества.
Фиолетовые растворы йода проводят электричество, так как в растворе молекулы 12 частично диссоциируют на ионы 1+ и I-. Такое предположение не противоречит представлениям о возможных валентностях йода. Главные валентности его: 1" (такие соединения называют йодидами), 5+ (йодаты) и 7+ (перйодаты). Но известны также соединения йода, в которых он проявляет валентности 1+ и 3+, играя при этом роль одновалентного или трехвалентного металла. Есть соединение йода с кислородом, в котором элемент № 53 восьмивалентен,- Ю4.
Но чаще всего йод, как и положено галогену (на внешней оболочке атома семь электронов), проявляет валентность 1“. Как и другие галогены, он достаточно активен - непосредственно реагирует с большинством металлов (даже благородное серебро устойчиво к действию йода лишь при температуре до 50°С), но уступает хлору и брому, не говоря уже о фторе. Некоторые элементы - углерод, азот, кислород, сера, селен - в непосредственную реакцию с йодом не вступают.

третье знакомство:

Оказывается, йода на Земле меньше, чем лютеция
Йод - элемент достаточно редкий. Его кларк (содержание в земной коре в весовых процентах) -всего 4-10~5%. Его меньше, чем самых труднодоступных элементов семейства лантаноидов - тулия и лютеция.
Есть у йода одна особенность, роднящая его с «редкими землями», - крайняя рассеянность в природе. Будучи Далеко не самым распространенным элементом, йод присутствует буквально везде. Даже в сверхчистых, казалось бы, кристаллах горного хрусталя находят микро- примеси йода. В прозрачных кальцитах содержание элемента № 53 достигает 5-10~6%. Йод есть в почве, в морской и речной воде, в растительных клетках и организмах Животных. А вот минералов, богатых йодом, очень мало. Наиболее известный из них - лаутарит Са(IO 5) 2 . Но промышленных месторождений лаутарита на Земле нет.
Чтобы получить йод, приходится концентрировать природные растворы, содержащие этот элемент, например воду соленых озер или попутные нефтяные воды, или перерабатывать природные концентраторы йода - морские водоросли. В тонне высушенной морской капусты (ламинарии) содержится до 5 кг йода, в то время как в тонне морской воды его всего лишь 20-30 мг.
Как и большинство жизненно важных элементов, йод в природе совершает круговорот. Поскольку многие соединения йода хорошо растворяются в воде, йод выщелачивается из магматических пород, выносится в моря и океаны. Морская вода, испаряясь, подымает в воздух массы элементарного йода. Именно элементарного: соединения элемента № 53 в присутствии углекислого газа легко окисляются кислородом до 12.
Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и йод, который вместе с атмосферными осадками выпадает на землю, попадает в почву, грунтовые воды, в живые организмы. Последние концентрируют йод, но, отмирая, возвращают его в почву, откуда он снова вымывается природными водами, попадает в океан, испа-ряется, и все начинается заново. Это лишь общая схема, в которой опущены все частности и химические преобразования, неизбежные на разных этапах этого вечного коловращения.
А изучен круговорот йода очень хорошо, и это не удивительно: слишком велика роль микроколичеств этого элемента в жизни растений, животных, человека...

Йод четвертое знакомство: биологические функции йода

Они не ограничиваются йодной настойкой. Не будем подробно говорить о роли йода в жизни растений - он один из важнейших микроэлементов, ограничимся его ролью в жизни человека.
Еще в 1854 г. француз Шатен - превосходный химик- аналитик - обнаружил, что распространенность заболеваия зобом находится в прямой зависимости от содержания йода в воздухе, почве, потребляемой людьми пище. Коллеги опротестовали выводы Шатена; более того, Французская академия наук признала их вредными. Что же касается происхождения болезни, то тогда считали, что ее могут вызвать 42 причины - недостаток йода в этом перечне не фигурировал.
Прошло почти полстолетия, прежде чем авторитет немецких ученых Баумана и Освальда заставил французских ученых признать ошибку. Опыты Баумана и Осваль¬да показали, что щитовидная железа содержит поразительно много йода и вырабатывает йод содержащие гормоны. Недостаток йода вначале приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь - эндемический зоб - поражает многие системы организма. В результате нарушается обмен веществ, замедляется рост. В отдельных случаях эндемический зоб может привести к глухоте, к кретинизму... Эта болезнь больше распространена в горных районах и в местах, сильно удаленных от моря.
О широком распространении болезни можно судить даже по произведениям живописи. Один из лучших женских портретов Рубенса «Соломенная шляпка». У красивой женщины, изображенной на портрете, заметна припухлость шеи (врач сразу сказал бы: увеличена щитовидка). Те же симптомы и у Андромеды с картины «Персей и Андромеда». Признаки йодной недостаточности видны также у некоторых людей, изображенных на портретах и картинах Рембрандта, Дюрера, Ван-Дейка...
В нашей стране, большинство областей которой уда¬лены от моря, борьба с эндемическим зобом ведется по¬стоянно - прежде всего средствами профилактики. Про¬стейшее и надежнейшее средство - добавка микродоз Иодидов к поваренной соли.
Интересно отметить, что история лечебного применения йода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих йод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. до н. э. рекомендует для лечения зоба морские водо¬росли...
Антисептические свойства иода в хирургии первым использовал французский врач Буапэ. Как ни странно, са¬мые простые лекарственные формы иода - водные и спир¬товые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя еще в 1865-1866 гг. великий русский хирург Н. И. Пирогов применял йодную настойку при лечении ран.
Приоритет подготовки операционного поля с помощью йодной настойки ошибочно приписывается немецкому врачу Гроссиху. Между тем еще в 1904 г., за четыре года до Гроссиха, русский военврач Н. П. Филончиков ц своей статье «Водные растворы иода как антисептическая жидкость в хирургии» обратил внимание хирургов на громадные достоинства водных и спиртовых растворов иода именно при подготовке к операции.
Надо ли говорить, что эти простые препараты не утратили своего значения и поныне. Интересно, что иногда йодную настойку прописывают и как внутреннее: не¬сколько капель на чашку молока. Это может принести пользу при атеросклерозе, но нужно помнить, что иод полезен лишь в малых дозах, а в больших он токсичен.

Йод пятое знакомство - сугубо утилитарное

Иодом интересуются не только медики. Он нужен геологам и ботаникам, химикам и металлургам.
Подобно другим галогенам, йод образует многочисленные иодорганические соединения, которые входят в со¬став некоторых красителей.
Соединения иода используют в фотографии и кино-промышленности для приготовления специальных фото-эмульсий и фотопластинок.
Как катализатор йод используется в производстве искусственных каучуков.
Получение сверхчистых материалов - кремния, титана, гафния , циркония - также не обходится без этого эле¬мента. Иодидный способ получения чистых металлов применяют довольно часто.
йодные препараты используют в качестве сухой смазки для трущихся поверхностей из стали и титана.

содержание иода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация иода в крови снижается, с февраля начинается новый подъем, а в мае - июне йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют сравнитель¬но небольшую амплитуду, и их причины до сих пор остаются загадкой;
из пищевых продуктов много иода содержат яйца, молоко, рыба; очень много иода в морской капусте, которая поступает в продажу в виде консервов, драже и других продуктов;
первый в России йодный завод был построен в 1915 г. в Екатеринославе (ныне Днепропетровск); получали иод из золы черноморской водоросли филлофоры; за годы первой мировой войны на этом заводе было добыто 200 кг иода;
если грозовое облако «засеять» йодистым серебром или йодистым свинцом, то вместо града в облаке образуется мелкодисперсная снежная крупа: засеянное такими солями облако проливается Дождем и не вредит посевам.

Йод - это известный всем химический элемент. Но большинство людей знакомы только с его спиртовым раствором, который применяется в медицине. В последнее время также часто говорят о его недостатке в организме при заболевании щитовидной железы. Редко кому известны физические и химические свойства йода. А это довольно своеобразный элемент, который широко распространен в природе и важен для человеческой жизнедеятельности.

Даже в быту можно использовать химические свойства йода, например, для определения наличия крахмала в продуктах. Кроме того, в последнее время рекламируется много народных методов применения этого микроэлемента для лечения многих заболеваний. Поэтому каждому нужно знать, какими свойствами он обладает.

Общая характеристика йода

Это довольно активный микроэлемент, относящийся к неметаллам. В периодической таблице Менделеева он находится в группе галогенов вместе с хлором, бромом и фтором. Обозначается йод символом I и имеет порядковый номер 53. Название этот микроэлемент получил в 19 веке из-за фиолетового цвета паров. Ведь по-гречески йод переводится, как «фиалковый, фиолетовый».

Именно так был обнаружен йод. Химик Бернар Куртуа, работающий на фабрике по производству селитры обнаружил это вещество случайно. Кот перевернул пробирку с серной кислотой, и она попала на золу водорослей, из которой тогда получали селитру. При этом выделился газ, имеющий фиолетовый цвет. Это заинтересовало Бернара Куртуа, и он начал изучать новый элемент. Так в начале 19 века стало известно о йоде. В середины 20 века этот элемент химики стали называть «йодом», хотя до сих пор более распространено старое обозначение.

Химические свойства йода

Уравнения, показывающие активность химических реакций этого элемента, ничего не говорят обычному человеку. Только те, кто разбирается в химии, понимают, что с их помощью описываются его химические свойства. Это самый активный элемент из всех неметаллов. Йод может вступать в реакцию с множеством других веществ, образуя кислоты, жидкие и летучие соединения. Хотя среди галогенов он наименее активен.

Кратко химические свойства йода можно рассмотреть на примере его реакций. С разными металлами йод реагирует даже при небольшом нагревании, при этом образуются йодиды. Наиболее известны йодиды калия и натрия. С водородом он реагирует только частично, а с некоторыми другими элементами вообще не соединяется. Он несовместим с азотом, кислородом, аммиаком или эфирными маслами. Но наиболее известным химическим свойством йода является его реакция с крахмалом. При добавлении его к веществам, содержащим крахмал, они синеют.

Физические свойства

Из всех микроэлементов йод считается самым противоречивым. Большинство людей не знают о его особенностях. Физические и химические свойства йода кратко изучаются в школе. В основном распространен этот элемент в виде изотопа с массой 127. Это самый тяжелый из всех галогенов. Есть еще радиоактивный йод 125, который получается при распаде урана. В медицине же чаще применяются искусственные изотопы этого элемента с массой 131 и 133.

Из всех галогенов йод единственный, который в естественном состоянии твердый. Он может быть представлен темно-фиолетовыми или черными кристаллами или пластинками с металлическим блеском. Они имеют слабый характерный запах, хорошо проводят электрический ток и немного похожи на графит. В таком состоянии этот микроэлемент плохо растворяется в воде, но очень легко переходит в газообразное состояние. Он может превратиться в фиолетовый пар уже при комнатной температуре. Эти физико-химические свойства йода используются для его получения. Нагревая микроэлемент под давлением, а потом охлаждая, его очищают от примесей. Растворяют йод в спирте, глицерине, бензоле, хлороформе или сероуглеродах, получая бурые или фиолетовые жидкости.

Источники йода

Несмотря на важность этого микроэлемента для жизнедеятельности многих организмов, йод довольно сложно обнаружить. В земной коре его содержится меньше, чем самых редких элементов. Но все равно считается, что йод широко распространен в природе, так как в небольших количествах он присутствует почти везде. В основном сконцентрирован он в морской воде, водорослях, почве, некоторых растительных и животных организмах.

Химические свойства йода объясняют то, что он не встречается в чистом виде, только в форме соединений. Чаще всего его добывают из золы морских водорослей или из отходов производства натриевой селитры. Так йод добывают в Чили и Японии, являющимися лидерами в добыче этого элемента. Кроме того, его можно получить из вод некоторых соленых озер или нефтяных вод.

В организм человека йод поступает из пищи. Он присутствует в почвах и растениях. Но в нашей стране распространены почвы, бедные йодом. Поэтому чаще всего используются йодосодержащие удобрения. Для профилактики заболеваний, связанных с недостатком йода, элемент добавляют в соль и некоторые распространенные продукты питания.

Его роль в жизнедеятельности организма

Йод относится к тем микроэлементам, которые участвуют во многих биологических процессах. В небольших количествах он присутствует во многих растениях. Но в живых организмах он очень важен. Йод используется при производстве тиреоидных гормонов щитовидной железы. Они регулируют процессы жизнедеятельности организма. При недостатке йода у человека увеличивается щитовидная железа, возникают различные патологии. Они характеризуются снижением работоспособности, слабостью, головными болями, снижением памяти и настроения.

Применение в медицине

Наиболее распространен 5 % спиртовой раствор йода. Его применяют для дезинфекции кожи вокруг повреждений. Но это довольно агрессивный антисептик, поэтому в последнее время применяются более мягкие растворы йода с крахмалом, например, «Бетадин», «Йокс» или «Йодинол». Часто применяются согревающие свойства йода для устранения болей в мышцах или патологий суставов, делают йодную сетку после инъекций.

Применение в промышленности

Большое значение имеет также этот микроэлемент в промышленности. Особые химические свойства йода позволяют применять его в разных отраслях. Например, в криминалистике его используют для выявления отпечатков пальцев на бумажных поверхностях. Широко применяют йод в качестве источника света в галогеновых лампах. Используют его в фотографии, кинопромышленности, при обработке металлов. А в последнее время этот микроэлемент стали использовать в жидкокристаллических дисплеях, при создании стекол с затемнением, а также в области лазерного термоядерного синтеза.

Опасность для человека

Несмотря на важность йода в процессах жизнедеятельности, в больших количествах он токсичен для человека. Всего 3 г этого вещества приводят к серьезному поражению почек и сердечно-сосудистой системы. Сначала человек чувствует слабость, головную боль, у него появляется понос, учащается сердцебиение. Если же вдыхать пары йода, возникает раздражение слизистых оболочек, ожоги глаз, отек легких. Без лечения отравление йодом приводит к смертельному исходу.

ИОД, йод (латинский Iodum), I, химический элемент VII группы короткой формы (17-й группы длинной формы) периодической системы, относится к галогенам; атомный номер 53, атомная масса 126,90447. В природе встречается один стабильный изотоп 127 I. Искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми числами 108-144.

Историческая справка. Иод впервые выделил в 1811 году французский химик Б. Куртуа, действуя концентрированной Н 2 SO 4 на золу морских водорослей. Латинское название элемента происходит от греческого ιώδης - фиолетовый и связано с цветом паров иода.

Распространённость в природе. Содержание иода в земной коре составляет 4·10 -5 % по массе. В природе иод в основном находится в морской воде и морских водорослях, а также в нефтяных буровых водах; входит в состав минералов - иодидов природных и иодатов, например лаутарита Са(IO 3) 2 .

Свойства . Конфигурация внешней электронной оболочки атома иода 5s 2 5р 5 . В соединениях иод проявляет степени окисления -1, +1, +3, +5, +7; электроотрицательность по Полингу 2,66; атомный радиус 140 пм; радиус ионов I - 206 пм, I 5+ 109 пм. В газообразном, жидком и твёрдом состояниях иод существует в виде двухатомных молекул I 2 . Заметная диссоциация (около 3%) молекул I 2 на атомы начинается при температуре выше 800 °С, а также под действием света. Молекулы I 2 диамагнитны.

Иод - кристаллическое вещество чёрного цвета с фиолетовым металлическим блеском; кристаллическая решётка ромбическая; t пл 113,7 °С, t кип 184,3 °С, плотность твёрдого иода 4940 кг/м 3 . Иод плохо растворим в воде (0,33 г/дм 3 при 25 °С); растворимость иода в воде возрастает при увеличении температуры, а также при добавлении иодида калия КI за счёт образования комплекса КI 3 . Иод хорошо растворим во многих органических растворителях (бензоле, гексане, спиртах, четырёххлористом углероде и др.). Твёрдый иод легко возгоняется с образованием фиолетовых паров, имеющих резкий специфический запах.

Иод - наименее химически активный галоген. С благородными газами, кислородом, серой, азотом, углеродом иод непосредственно не взаимодействует. При нагревании иод реагирует с металлами (образуются иодиды металлов, например иодид алюминия AlI 3), фосфором (иодид фосфора ΡΙ 3), водородом (иодоводород HI), другими галогенами (межгалогенные соединения). Иод - менее сильный окислитель, чем хлор и бром. Для иода более характерны восстановительные свойства. Так, хлор окисляет иод до йодноватой кислоты НIO 3: I 2 + 5Сl 2 + 6Н 2 O = = 2НIO 3 + 10НСl.

Для иода известен ряд кислородсодержащих кислот, соответствующих различным степеням окисления иода: иодноватистая HIO (степень окисления иода +1; соли - гипоиодиты, например гипоиодит калия KIO), йодноватая HIO 3 (+5; иодаты, например иодат калия KIO 3), периодная, или метаиодная, HIO 4 и ортопериодная, или ортоиодная, Н 5 IO 6 (+7; соли - метапериодаты, например метапериодат калия KIO 4 ; ортопериодаты, например дигидроортопериодат калия Κ 3 Η 2 ΙO 6 ; общее название для солей кислот, содержащих иод в степени окисления +7, - периодаты). Кислородсодержащие кислоты и их соли обладают окислительными свойствами. HIO - слабая кислота; HIO и гипоиодиты существуют только в водных растворах. Растворы HIO получают взаимодействием иода с водой, растворы гипоиодитов - взаимодействием иода с растворами щелочей. HIO 3 - бесцветное кристаллическое вещество с t пл 110 °С, хорошо растворимое в воде; при нагревании до 300 °С отщепляет воду с образованием кислотного оксида I 2 О 5 . Получают HIO 3 окислением иода дымящей азотной кислотой: 3I 2 + 10HNO 3 = 6HIO 3 + 10NO + 2Н 2 O. Иодаты - растворимые в воде кристаллические вещества; получают при взаимодействии иода с горячими растворами щелочей. При нагревании выше 400 °С иодаты разлагаются, например: 4КIO 3 = KI + 3КIO 4 . Н 5 IO 6 - бесцветное кристаллическое вещество, t пл 128 °С. Нагревание H 5 IO 6 до 100 °С в вакууме приводит к образованию НIO 4 (Η 5 ΙO 6 = НIO 4 + 2Н 2 O), которая при более высокой температуре разлагается: 2HIO 4 = 2НIO 3 + O 2 . В водных растворах Н 5 IO 6 проявляет свойства слабой многоосновной кислоты. Получают Н 5 IO 6 обменной реакцией, например Ва 3 (Н 2 IO 6) 2 + 3H 2 SO 4 = 2Н 5 IO 6 + 3BaSO 4 , с последующим упариванием фильтрата. Периодаты - кристаллические вещества, устойчивы к нагреванию, растворимы в воде; получают электрохимическим окислением иодатов.

Растворение иода в воде - сложный химический процесс, включающий не только растворение, но и диспропорционирование (I 2 + Н 2 О = HI + HIO) и разложение HIO (ЗHIO=2HI + HIO 3). Скорость диспропорционирования HIO велика, особенно в щелочных (3I 2 + 6NaOH = NaIO 3 + 5NaI + 3Н 2 O). Поскольку константа равновесия реакции I 2 + Н 2 О = HI + HIO мала (К = 2∙10 - 13), то иод в водном растворе присутствует в виде I 2 , а йодная вода при хранении в темноте не разлагается и имеет нейтральную реакцию.

Биологическая роль. Иод относится к микроэлементам. Суточная потребность человека в иоде около 0,2 мг. Основное физиологическое значение иода определяется его участием в функции щитовидной железы. Поступающий в неё иод участвует в биосинтезе тиреоидных гормонов. Недостаток поступления иода приводит к развитию эндемического зоба, избыток иода в организме отмечается при некоторых заболеваниях печени.

Получение . В промышленности иод выделяют из буровых вод и из золы морских водорослей. Для извлечения иода буровые воды, содержащие иодиды, обрабатывают при подкислении хлором; выделившийся иод выдувают водяным паром. Для очистки иода через реакционную смесь пропускают диоксид серы SO 2 (I 2 + SO 2 + 2Н 2 O = 2HI + H 2 SO 4) и окисляют образующийся HI до I 2 (например, хлором: 2HI + Сl 2 = 2НСl +I 2). Иодаты, образующиеся при сжигании водорослей, восстанавливают диоксидом серы (2NaIO 3 + 5SO 2 + 4Н 2 O = 2NaHSO 4 + 3H 2 SO 4 + I 2); выделившийся иод очищают возгонкой. В лаборатории иод получают окислением иодидов в кислой среде (например, с помощью диоксида марганца: 2KI + МnO 2 + 2H 2 SO 4 = I 2 + MnSO 4 + 2Н 2 O + K 2 SO 4); образующийся иод экстрагируют или отделяют перегонкой с водяным паром.

Мировое производство иода 15-16 тысяч т/год (2004).

Применение . Иод и его соединения применяются в медицине; препараты иода, способные высвобождать элементарный иод, обладают антибактериальными, противогрибковыми и противовоспалительными свойствами. Иод используется в транспортных химических реакциях для получения высокочистых Ti, Zr и других металлов, а также кремния; для заполнения йодных ламп накаливания, которые характеризуются высокой световой отдачей, небольшими размерами и длительным сроком эксплуатации. Радиоактивные изотопы 125 I (Т 1/2 59,4 сут), 131 I (T 1 /2 8,04 сут), 132 Ι (T 1 /2 2,28 ч) используются в биологии и медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения её заболеваний.

Иод токсичен, его пары раздражают слизистые оболочки, вызывают дерматиты.

Лит.: Greenwood N.N., Earnshaw А. Chemistry of the elements. 2nd ed. Oxf.; Boston, 1997; Дроздов А. А., Мазо Г. Н., Зломанов В. П., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. М., 2004. Т. 2.

Образует ряд кислот: иодоводородную (HI), иодноватистую (HIO), иодистую (HIO2), иодноватую (HIO3), иодную (HIO4).

С металлами иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:

С водородом иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород:

Атомарный иод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H2S , Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:

I2 + H2S = S + 2HI

При растворении в воде иод частично реагирует с ней:

I2 + H2O ↔ HI + HIO, образуя гидрат йода

Йод окисляется концентрированной кислотой:

3I2 + 10HNO3 → 6HIO3 + 10NO2 + 2H2O.

йодоватая кислота

С некоторыми элементами - углеродом, азотом, кислородом, серой и селеном - йод непосредственно не соединяется. Несовместим он и с эфирными маслами, растворами аммиака, белой осадочной ртутью (образуется взрывчатая смесь).

Конфигурация внешних электронов атома Йода 5s25p5. B соответствии с этим йод проявляет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1; +1; +3; +5;+7.

Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO3-.

В горячих водных растворах щелочей образуются Йодид и Йодат.

I2 + 2KOH = KI + KIO + H2O

3KIO = 2KI + KIO3

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI3 + H2O = 3HI + H2 (PHO3)

При взаимодействии H2SO4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H2S

8KI + 9H2SO4 = 4I2 + 8KHSO4 + SO2 + H2O

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I2 + 2AL = 2ALI3

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + HI

H2S + I2 = 2HI + S

При окислении йодид-иона йодат-ионом в кислой среде образуется свободный йод:

5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O

При нагревании йодатной кислоты она распадается, с образованием наиболее стойкого оксида галогенов:

2HIO3 = I2O5 + H2O

Оксид йода (V) проявляет окислительные свойства. Его используют при анализе CO:

5CO + I2O5 = I2 + 5CO2

Пары Йода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу Йод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от Йода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.

Применение йода

В металлургии(I2) Для деревообработки(KI, KI3)

В аналитике(иодометрия) В пищевых добавках(NaI) В медецине

Фтор

Фтор - элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации - элемент главной подгруппы VII группы), второго периода, с атомным номером. Фтор - чрезвычайно химически активный неметалл и самый сильный окислитель, является самым лёгким элементом из группы галогенов. Простое вещество фтор при нормальных условиях - двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом, напоминающим озон или хлор. Очень ядовит.