| 53 | Йод |
| I
126,9045 |
|
| 4d105s25p5 | |
Йод
(тривиальное (общеупотребительное) название —
йод
; от греч. ἰώδης — «фиалковый (фиолетовый)») — химический элемент с атомным номером 53. Принадлежит к 17-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIA), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 126,90447 а. е. м.. Обозначается символом
I
(от лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество
йод
при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Элементарный йод высокотоксичен. Молекула простого вещества двухатомна (формула I2).
|
Блестящий тёмно-серый неметалл. В газообразном состоянии — фиолетовый. |
|
| Название, символ, номер | Йод / Iodum (I), 53 |
| Атомная масса (молярная масса) | 126,90447(3) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 5p5 |
| Радиус атома | 136 пм |
| Ковалентный радиус | 133 пм |
| Радиус иона | (+7e) 50 (-1e) 220 пм |
| Электроотрицательность | 2,66 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,535 В |
| Степени окисления | +7, +5, +3, +1, 0, −1 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 1008,3 (10,45) кДж/моль (эВ) |
| Плотность (при н. у.) | 4,93 г/см³ |
| Температура плавления | 113,5 °C |
| Температура кипения | 184,35 °C |
| Уд. теплота плавления | 15,52 (I—I) кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 41,95 (I—I) кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 54,44 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 25,7 см³/моль |
| Структура решётки | орторомбическая |
| Параметры решётки | a=7,18 b=4,71 c=9,81 |
| Отношение c / a |
— |
| Теплопроводность | (300 K) (0,45) Вт/(м·К) |
| ГОСТ | ГОСТ 4159-79 ГОСТ 545-76 |
| Номер CAS | 7553-56-2 |
Содержание
- 1 Название и обозначение
- 2 История
- 3 Нахождение в природе
- 4 Физические свойства 4.1 Изотопы
- 6.1 В медицине
- 7.1 Йод и щитовидная железа
Применение йода в жизни
Учитывая целебные свойства микроэлемента, основная его роль приходится на поддержание полноценного функционирования человеческого организма, а также устранение тех или иных заболеваний:
- Всего несколько капель йода на стакан воды (особенно с содой, солью) помогут быстро избавиться от ангины или других гнойных процессов на слизистой горла.
- Йодная сетка отлично обезболивает, рассасывает тромбы, снимает воспаление, отечность. Достаточно лишь нарисовать ее с помощью ватной палочки и аптечного раствора йода, поновляя раз в несколько дней. Исключение становят маленькие дети, на нежную кожу которых вещество может повлиять довольно агрессивно.
- Не менее популярен раствор Люголя, которым смазывают горло при ангине/повышенной болезненности/ангулярном стоматите.
- С помощью раствора йода легко дезинфицировать повреждения кожных покровов.
ИНТЕРЕСНО! Однако не только медицина оценила полезные свойства йода. Благодаря этому веществу криминалисты снимают отпечатки пальцев, промышленные отрасли продолжают производство аккумуляторов, а также появляются дополнительные источники света.
Название и обозначение
Название элемента предложено Гей-Люссаком и происходит от др.-греч. ἰο-ειδής (букв. «фиалкоподобный»), что связано с цветом пара, который наблюдал французский химик Бернар Куртуа, нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой. В медицине и биологии данный элемент и простое вещество обычно называют йодом
, например, «раствор йода», в соответствии со старым вариантом названия, существовавшим в химической номенклатуре до середины XX века.
В современной химической номенклатуре используется наименование йод
. Такое же положение существует в некоторых других языках, например, в немецком: общеупотребительное Jod и терминологически корректное Iod. Одновременно с изменением названия элемента в 1950-х годах Международным союзом общей и прикладной химии символ элемента
J
был заменен на
I
.
Причины и признаки дефицита
О йододефиците говорят в тех случаях, если его суточное поступление с пищей не превышает 10 мкг. Основная причина – алиментарный фактор, недостаточное поступление I с пищей из-за низкого содержания в почве и воде. Ведь в целом он находится в земной коре в малом количестве. Но и это количество распределено неравномерно.
Довольно много йода растворено в водах морей и океанов. Поэтому жители прибрежных зон практически никогда не страдают от его нехватки – микроэлемент поступает не только с пищей, но и с вдыхаемым морским воздухом.. Но, чем дальше от берега вглубь материка, и выше в горы, тем дефицит I ощущается острее.
Существуют обширные регионы в Центральной Африке, Латинской Америке, Юго-Восточной Азии, эндемичные по йододефициту. Но было бы ошибкой полагать, что это проблема лишь отсталых стран с низким уровнем жизни и неудовлетворительным питанием. Недостаточное содержание йода зафиксировано в определенных районах США, Канады, на территории Франции, Бельгии, Испании, Германии, Польши.
Читайте также:
Эндемичные по йододефициту места имеются в Белоруссии и на Украине. В Российской Федерации это обширные площади в центральной части, а также на территории Северного Кавказа, Восточной Сибири, Забайкалья. И даже в Приморье, несмотря на близость к морю, население страдает от нехватки йода.
Проблема заключается не только в естественном йододефиците, но и в его искусственном возникновении из-за человеческой деятельности. В результате многолетней эксплуатации почв его остановится еще меньше.
Вносимые удобрения не содержат I, и не компенсируют его расход. Кроме того, почва и вода систематически загрязняются ядохимикатами, промышленными выбросами, содержащими соли тяжелых металлов, нитраты, ароматические углеводороды.
Все эти соединения проникают в пищу, и затрудняют усваивание йода. Еще один фактор – селен, точнее, его низкое содержание. Этот микроэлемент необходим для усваивания йода. Как и в случае йода, имеются регионы, эндемичные по селенодефициту. Это все та же Сибирь, Забайкалье.
Даже при нормальном количестве йода в пище, но с дефицитом селена, йод будет плохо усваиваться. Что уж говорить о низком количестве обоих микроэлементов, селена и йода.
Но это все причины общего характера. Есть и частные, индивидуальные. И здесь тоже алиментарный фактор – на первом месте. Больше всего йода в рыбе и в морепродуктах. Поэтому игнорирование этих продуктов, вегетарианство, приведет к недостаточному поступлению йода.
При хронических заболеваниях ЖКТ ухудшается всасывание многих пищевых компонентов, и йод – не исключение. Курение, злоупотребление алкоголем, прием препаратов (антибиотики, противовоспалительные, жаропонижающие, некоторые антиаритмические) – все это тоже негативно влияет на баланс йода.
Некоторые состояния сопровождаются усиленным расходом йода:
- физические нагрузки
- перенесенные острые заболевания и травмы
- хронические заболевания
- беременность
- бурный рост, половое созревание
- другие виды стрессовых нагрузок.
В этих случаях формируется относительная недостаточность йода. Мало йода – мало щитовидных гормонов. Такое состояние со сниженной гормонпродуцирующей функцией щитовидной железы называют гипотиреозом. Стремясь извлечь максимальную пользу из имеющегося йода, и хоть в какой-то мере увеличить производство тиреоидных гормонов, щитовидка увеличивается в размерах.
Такое увеличение именуют зобом. Следует заметить, что это не самостоятельная патология. Понятие «зоб» — собирательное. Оно подразумевает любое увеличение размеров железы. Увеличение может происходить равномерно (диффузный зоб), и в виде очагов (узловой зоб). При этом ее гормонпродуцирующая функция тоже может существенно различаться.
Иногда компенсаторное увеличение щитовидки дает результат, и на фоне йододефицита уровень щитовидных гормонов все-таки приходит в норму. Такой зоб называют эутиреоидным. Однако во многих случаях, несмотря на увеличение размеров, гипотиреоз сохраняется.
Сам по себе зоб – это уже физический и психический дискомфорт. Увеличенная железа деформирует шею, и тем самым портит внешний вид. Кроме того, при значительной степени увеличения создается механическое препятствие дыханию, что приводит к одышке. А ведь женщины в большей степени подвержены недостатку йода. Причина в том, что железа функционально связана с яичниками и чутко реагирует на циклические колебания женских половых гормонов.
Но основные проблемы не в косметическом дефекте, и даже не в препятствии дыханию. Хотя сама по себе хроническая гипоксия – это уже плохо. Недостаток йода и гипотиреоз приводит к замедлению обменных процессов в организме. За счет отложения жира увеличивается масса тела. Ожирение, в свою очередь, приводит к сахарному диабету II типа, обусловленному относительной нехваткой инсулина.
Негативные изменения претерпевает сердечно-сосудистая система. Снижается сила сокращений миокарда, появляется брадикардия, замедление частоты сокращений сердца менее 60 уд/мин. Формируется застойная сердечная недостаточность, прогрессирует сосудистый атеросклероз.
Характерный внешний вид пациента с гипотиреозом. Замедление выделения жидкости приводит к отекам конечностей и лица, которое становится одутловатым. Кожа становится сухой и бледной, волосы ломкими. Этот комплекс внешних изменений при гипотиреозе именуют микседемой.
Для таких пациентов характерна анемия. Температура тела снижена, из-за чего они жалуются на озноб. Ухудшается переваривание пищи. Появляется вздутие живота, метеоризм, запоры. Сами пациенты вялы, адинамичны. Отмечается замедленное мышление, плохую память, невнимательность.
У женщин нарушен менструальный цикл. Отсюда проблемы с зачатием. Наступившая беременность тоже сопровождается осложнениями как у матери, так и у плода. Женщина быстро набирает вес, появляются отеки, нестабильное АД. Это чревато слабостью родовой деятельности, эклампсией в родах или в послеродовом периоде. При выраженном йододефиците и гипотиреозе возможны выкидыши и мертворождение. Малыши часть рождаются с пороками развития со стороны сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной систем.
Суть в том, что щитовидная железа у плода начинает функционировать примерно на 18-19 нед. внутриутробного развития. А до этого времени плод получает материнские щитовидные гормоны, и их недостаток пагубно сказывается на развитии. После родов ситуация усугубляется тем, что лактация затруднена, и таких детей часто приходится переводить на искусственное вскармливание.
-
Читайте также:
Детский организм особенно чувствителен к нехватке йода. Дети, родившиеся и выросшие в эндемичных по йододефициту регионах, часто страдают врожденной микседемой или кретинизмом. Это состояние характеризуется отклонениями в физическом и в психическом развитии.
Патология затрагивает внутренние органы, кожу, опорно-двигательный аппарат, органы чувств. Отмечается карликовость, непропорциональное телосложение, структурные изменения сердца, печени, почек. Череп деформирован, зубы растут плохо, лицо одутловато. Типичны расстройства речи, зрения, слуха, вплоть до глухонемоты. Нарушения интеллекта варьируют от легкой дебильности до полной идиотии.
Все вышеперечисленное – это лишь признаки выраженного йододефицита и щитовидной недостаточности. Встречаются они сравнительно редко. Гораздо чаще дефицит йода выражен слабо, и протекает субклинически. Согласно исследованиям ВОЗ около 30% населения Земли испытывают недостаток I . Возможно, с эти связана большая частота сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, иммунологических нарушений.
Нахождение в природе
Йод.
Йод — редкий элемент. Его кларк — всего 400 мг/т. Однако он чрезвычайно сильно рассеян в природе и, будучи далеко не самым распространенным элементом, присутствует практически везде. Йод находится в виде йодидов в морской воде (20—30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (2,5 г на тонну высушенной морской капусты, ламинарии). Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувия и на острове Вулькано (Италия). Запасы природных йодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча йода, например, чилийская Atacama Minerals
производит свыше 720 тонн йода в год. Наиболее известный из минералов йода — лаутарит Ca(IO3)2. Некоторые другие минералы йода — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI.
Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды, тогда как в зарубежных странах, не обладающих нефтяными месторождениями, используются морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, щёлок калийных и селитряных производств, что намного удорожает производство йода из такого сырья.
Получение и нахождение
Этот элемент коммерчески производится из йодсодержащих рассолов. Природные рассолы или рассолы, извлечённые из нефтяных скважин, содержащие до 150 мг на литр (0,02 унции на галлон), обнаружены в Яве, Калифорнии и северной Италии. В число ведущих мировых производителей входят Чили, Япония, Китай, Россия и Азербайджан.
Примеси, такие как глина, песок и масло, удаляются фильтрацией, а раствор пропускается через поток диоксида серы, а затем через несколько контейнеров, в которых содержатся пучки медной проволоки. Образующийся йодид меди удаляют фильтрацией, промывают водой, сушат и тонко измельчают. Продукт нагревают с карбонатом калия, получая йодид калия, который затем окисляют до свободного элемента дихроматом и серной кислотой.
Физические свойства
Жидкий йод на дне химического стакана
Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127 (см. Изотопы йода). Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s2p5. В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).
-
Читайте также:
Радиус нейтрального атома йода 0,136 нм, ионные радиусы I−, I5+ и I7+ равны, соответственно, 0,206; 0,058-0,109; 0,056-0,067 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома йода равны, соответственно: 10,45; 19,10; 33 эВ. Сродство к электрону −3,08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность йода — 2,66, йод принадлежит к числу неметаллов.
Йод при обычных условиях — твёрдое вещество, чёрно-серые или тёмно-фиолетовые кристаллы со слабым металлическим блеском и специфическим запахом.
Пары имеют характерный фиолетовый цвет, так же, как и растворы в неполярных органических растворителях, например, в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном этиловом спирте. Слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных растворах йодидов щелочных металлов с образованием трийодидов (например трийодида калия KI3).
При нагревании при атмосферном давлении йод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки йода от нелетучих примесей.
Жидкий йод можно получить, нагревая его под давлением.
Изотопы
Известны 37 изотопов йода с массовыми числами от 108 до 144. Из них только 127I является стабильным, период полураспада остальных изотопов йода составляет от 103 мкс до 1,57⋅107 лет; отдельные изотопы используются в терапевтических и диагностических целях.
Радиоактивный нуклид 131I распадается с испусканием β-частиц (наиболее вероятные максимальные энергии — 0,248, 0,334 и 0,606 МэВ), а также с излучением γ-квантов с энергиями от 0,08 до 0,723 МэВ.
Физиологическое действие
В организме человека йод содержится в микродозах, не более 20-25 мг. Из этого общего количества значительная часть йода, около 15 мг, находится в щитовидной железе. Состояние и функция нашей щитовидки неразрывно связана с йодом. Щитовидная железа, будучи органом эндокринной системы, влияет практически на все физиологические процессы.
Это влияние она оказывает посредством вырабатываемых ею тиреоидных гормонов: тиреокальцитонина, трийодтиронина, и тироксина. Тиреокальцитонин или просто, кальцитонин, обеспечивает обмен кальция и фосфора, способствует их отложению в костях. Но здесь заслуги йода нет – данный микроэлемент не входит в состав кальцитонина.
А вот два других гормона, трийодтиронин и тироксин, содержат в своей структуре йод. В молекуле трийодтиронинна содержится 3 молекулы I. Поэтому его принято обозначать Т3. В тироксине, который еще называют тетрайодтирониом, 4 молекулы йода, и его обозначают как Т4. Таким образом, I служит строительным элементом для тироксина и трийодтиронина, и без него синтез этих гормонов невозможен.
Тиреоидные гормоны, и, соответственно, йод, оказывают многообразное влияние на обменные процессы, на состояние и функцию тканей и органов. В общих чертах это влияние характеризуется ускорением обменных процессов и катаболизмом, распадом белков, жиров, и гликогена. В итоге выделяется энергия, которая затрачивается на нужды организма. Потребность в энергии увеличивается при стрессовых ситуациях:
- физических и умственных нагрузках
- переохлаждении
- негативных эмоциях
- инфекционных и неинфекционных (соматических) заболеваниях
- перенесенных заболеваниях и травмах
- избегании ситуаций, связанных с грозящей опасностью.
И здесь на помощь приходит йод в составе щитовидных гормонов. Катаболизм белка (протеолиз) в скелетных мышцах повышает силу мышечных сокращений, обеспечивает выносливость при выполнении физической работы.
Под действием тиреоидных гормонов происходит не только распад белков, но и их образование. Белковый синтез обеспечивает РНК. В свою очередь, в образовании РНК наряду с другими факторами участвуют щитовидные гормоны. Синтез белов в сочетании с ускорением обменных процессов приводит к тому, что поврежденные в результате травм, воспалительных процессов ткани быстрее восстанавливаются.
Помимо белка мышцы содержат гликоген. Это своего рода углеводный полимер, состоящий из звеньев-мономеров, глюкозы. Расщепление гликогена (гликогенолиз) в мышцах также сопровождается выделением энергии, которая затрачивается на выполнении физической работы. Однако большая часть гликогена содержится в печени. Этот орган является депо, своего род складом, для гликогена. Отсюда гликоген расходуется по мере необходимости.
Расщепление печеночного гликогена под действием тиреоидных гормонов сопровождается выходом в кровь глюкозы. Таким образом, йод поддерживает на должном уровне гликемию (уровень глюкозы в крови). В дальнейшем глюкоза из плазмы крови транспортируется внутрь клетки, где и сгорает в цикле биохимических реакций (цикле Кребса) с образованием энергии в виде молекул АТФ.
Не только физическую, но и умственную активность повышают тиреоидные гормоны. Ведь некоторое количество гликогена содержится в ЦНС (центральной нервной системе) – в головном мозге. Кроме того, щитовидные гормоны улучшают проведение импульсов по нервным волокнам. Благодаря этому улучшается мышление, концентрируется внимание. Тиреоидные гормоны наряду с другими факторами обеспечивают восприятие и запоминание поступившей информации.
Еще больше энергии образуется при расщеплении жиров (липолизе). В этом плане содержащие йод щитовидные гормоны следует рассматривать как суперсжигатели жира. Это они препятствуют появлению жировых отложений под кожей, предотвращают ожирение, и нормализуют массу тела. Поэтому I иногда называют микроэлементом стройности. Распад жиров сопровождается выделением тепла. Теплопродукция играет решающую роль в поддержании температуры тела в физиологических пределах, и в предотвращении переохлаждения.
Расщепляя жиры, тиреоидные гормоны уменьшают количество низкоплотного холестерина. Это один из липидов (жироподобных веществ). Холестерин низкой плотности идет на построение атеросклеротических бляшек. Таким образом, тиреоидные гормоны предотвращают развитие атеросклероза и связанных с ним состояний, прежде всего, инфаркта миокард и мозгового инсульта.
Кроме того, тиреодные гормоны регулируют артериальное давление (АД). Но эта регуляция неоднозначна. Как и в скелетных мышцах, в сердечной мышце (миокарде) ускоряются обменные процессы. В итоге возрастает сила и частота сокращений сердца. С одной стороны, улучшается тканевое кровоснабжение и доставка кислорода, предотвращается застойная сердечная недостаточность и дефицит кислорода (гипоксия).
С другой стороны, увеличивается систолическое АД, именуемое «верхним». Однако тиреоидные гормоны расширяют сосудистый просвет, и дополнительно улучшают кровообращение. При этом диастолическое или «нижнее» АД уменьшается.
Под действием тиреоидных гормонов ускоряется образование эритроцитов в красном костном мозге. Это дополнительно улучшает тканевой транспорт кислорода. Образование не только эритроцитов, но и лейкоцитов стимулируют тиреоидные гормоны.
Под их действием повышается фагоцитарная активность лейкоцитов, усиливается продукция антител. Организм становится устойчивым к действию патогенных (болезнетворных) бактерий, грибков, вирусов. Кроме того, йод сам по себе оказывает губительное действие на патогенные микроорганизмы.
Не только сердечно-сосудистую и иммунную, но и пищеварительную систему стимулирует йод. Под влиянием тиреоидных гормонов усиливается перистальтика гладкой мускулатуры ЖКТ (желудочно-кишечного тракта). Эти же гормоны стимулируют выделение пищеварительных соков.
В итоге пища быстрее продвигается, и лучше переваривается. Микроэлемент улучшает пищеварительную и детоксикационную функцию печени. Установлено, что под действием щитовидных гормонов нейтрализуются соли тяжелых металлов и некоторые другие токсины.
Наряду с другими органами йод улучшает кровообращение в почках, и стимулирует выделение мочи. Щитовидные гормоны регулируют баланс натрия, и препятствуют задержке жидкости в организме, предупреждают появление отеков. Примечательно, что йод действует не только в составе щитовидных гормонов, но и в составе некоторых других белков в органах и тканях.
Так, йод повышает прочность и эластичность кожи, замедляет процессы кожного старения. Микроэлемент стимулирует рост волос, препятствует их выпадению, и улучшает остроту зрения. Действие йода не ограничивается одной лишь щитовидной железой.
Ведь наша щитовидка тесно взаимосвязана с другими эндокринными звеньями. Она находится в прямом подчинении от мозговых структур, гипофиза и гипоталамуса. Но и сама железа по принципу обратной связи регулирует функцию гипоталамо-гипофизарной системы.
Косвенно щитовидная железа влияет на функцию надпочечников. Тиреоидные гормоны повышают уровень адреналина. Этот гормон дополнительно стимулирует ЦНС и сердечно-сосудистую систему. Тиреоидные гормоны прямо или опосредовано улучшают усваивание многих витаминов, в частности, вит. Е, D, А, некоторые витамины группы В.
Более всего выражено влияние щитовидных гормонов на функцию мужской и женской репродуктивной систем. Под их влиянием в печени синтезируется холестерин. Это не тот «плохой» холестерин низкой плотности, что приводит к атеросклерозу. Это «хороший» высокоплотный холестерин, что укрепляет мембраны клеток и стенки сосудов, обеспечивает всасывание пищевых веществ. Этот же холестерин служит сырьем для гормонов-стероидов.
Стероидную структуру имеют гормоны коры надпочечников, мужские (тестостерон) и женские (эстрогены, прогестерон) половые гормоны. Таким образом, щитовидка посредством трийодтиронина и тироксина обеспечивает половое созревание, формирование первичных и вторичных половых признаков.
Образование полноценной, способной к оплодотворению, спермы у мужчин, созревание фолликулов и овуляция при нормальном менструальном цикле у женщин – все это в немалой степени благодаря йоду. Без йода невозможно зачатие. Точно так же невозможно нормальное протекание беременности.
Микроэлемент участвует в эмбриогенезе – закладке органов и систем в зародышевом периоде. Особенно велика его роль в формировании головного мозга. После рождения I вместе с другими витаминами и минtралами обеспечивает полноценную лактацию. В дальнейшем йод в составе щитовидных гормонов отвечает за правильное физическое и психическое развитие.
Химические свойства
Йод относится к группе галогенов.
Электронная формула (Электронная конфигурация) йода: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5.
Образует ряд кислот: йодоводородную (HI), йодноватистую (HIO), йодистую (HIO2), йодноватую (HIO3), йодную (HIO4).
Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.
- Довольно известной качественной реакцией на йод является его взаимодействие с крахмалом, при котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения включения. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен (Jean-Jacques Colin) и Анри-Франсуа Готье де Клобри (Henri-François Gaultier de Claubry).
- С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды:
Hg + I2 → HgI2
- С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:
H2 + I2 → 2HI
- Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H2S, Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:
I2 + H2S → S + 2HI I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6
Последняя реакция также используется в аналитической химии для определения йода.
- При растворении в воде йод частично реагирует с ней (По «Началам Химии» Кузьменко: реакция не идёт даже при нагревании, текст нуждается в проверке)
I2 + H2O → HI + HIO , pK
c=15,99
- Реакция образования нитрида трийода:
3I2 + 5NH3 → 3NH4I + NH3 ⋅ NI3↓
Нитрид трийода в сухом кристаллическом состоянии разлагается с выделением фиолетовых паров йода, что демонстрируется как эффектная химическая реакция.
- Йодиды щелочных металлов очень склонны в растворах присоединять (растворять) молекулы галогенов с образованием полийодидов (перйодидов) — трийодид калия, дихлоройодат I калия:
KI + I2 → KI3
Использование и применение
Около 2/3 всего йода и его соединений используется в системах санитарии или в производстве различных антисептиков и лекарств. Вещество также используется для изготовления красителей, фотоплёнки и специального мыла. Он применяется в некоторых отраслях промышленности в качестве катализатора — вещества, используемого для ускорения или замедления химической реакции. Он не претерпевает никаких изменений во время реакции.
Элемент может оказывать как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие на живые организмы. Он имеет тенденцию убивать бактерии и другие болезнетворные организмы. Это свойство вещества вызывает его использование в системах санитарии и в качестве антисептика — химического вещества, останавливающего рост микробов.
Настойка йода всегда была одним из самых популярных антисептических препаратов Её наносили на порезы и раны, чтобы предотвратить заражение. Сегодня она часто заменяется другими антисептиками.
Одной из причин того, что сегодня настойка используется реже, является то, что она также может вызвать проблемы. В более высоких дозах йод может раздражать или сжигать кожу. Он также может быть довольно ядовитым, если принимать его внутрь, поэтому важно использовать его согласно инструкции.
Другими важными областями применения йода являются:
- Поскольку он преобразуется в тироксин в щитовидной железе, небольшое его количество имеет важное значение для организма, который содержит в среднем 14 мг (0,00049 унции) элемента. Тироксин — это гормон, необходимый для поддержания нормального обмена веществ во всех клетках организма. Он способен возбудить нервную систему, в особенности кору головного мозга и промежуточный мозг. Во многих местах питьевая вода содержит достаточно йода для этой цели.
- Элемент и его соединения широко используются в аналитической химии. Многие процедуры основаны на выделении или поглощении йода и его последующем титровании с тиосульфатом натрия (йодометрия). Ненасыщенность жиров (то есть количество двойных или тройных связей между атомами углерода) определяется добавлением свободного йода (йодного числа).
- Используется в фотографии, как йодид серебра и йодид калия.
- Йодид серебра также применяется для посадки облаков, чтобы вызвать дождь.
- Используется в производстве красителей.
Применение
В медицине
5 % спиртовой раствор йода
«Раствор йода» ссылается сюда. На эту тему нужна отдельная статья.
Основная статья: Раствор Люголя
5-процентный спиртовой раствор йода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците йода в организме. Продукты присоединения йода к крахмалу, другим ВМС (т. н. «Синий йод
» — Йодинол, Йокс, Бетадин и др.) являются более мягкими антисептиками.
При большом количестве внутримышечных инъекций, на их месте пациенту делается йодная сетка, — йодом рисуется сетка на площади, в которую делаются инъекции (напр., на ягодицах). Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались «шишки», образовавшиеся в местах внутримышечных инъекций.
Широко рекламируется в альтернативной (неофициальной) медицине, однако его использование без назначения врача в целом мало обосновано и нередко сопровождается различными рекламными заявлениями.
В качестве антисептика применяется всё реже и реже, наряду со спиртовым раствором йода используется зелёнка, фукорцин, пиоктанин, растворы перекиси водорода и др.
В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты.
Йод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы йода (125I, 132I) применяются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы. Изотоп широко применяется при лечении диффузно-токсического зоба (болезни Грейвса), некоторых опухолей. Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-99/2009, принятым в России, выписка из клиники пациента, лечившегося с использованием йода-131, разрешается при снижении общей активности этого нуклида в теле пациента до уровня 0,4 ГБк.
В криминалистике
В криминалистике пары йода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например, на купюрах.
В технике: рафинирование металлов
Источники света
Йод используется в источниках света:
- галогеновых лампах — в качестве компонента газового наполнителя колбы для осаждения испарившегося вольфрама нити накаливания обратно на неё.
- металлогалогеновых дуговых лампах — в качестве газовой среды разряда используются галогениды ряда металлов, использование различных смесей которых позволяет получать лампы с большим разнообразием спектральных характеристик.
Производство аккумуляторов
Йод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-ионных аккумуляторах для автомобилей.
Лазерный термоядерный синтез
Некоторые йодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах йода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза).
Радиоэлектронная промышленность]
В последние годы резко повысился спрос на йод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.
Динамика потребления йода
Мировое потребление йода в 2005 году составило 25,8 тыс. тонн
Йод в организме человека
Полезные свойства йода имеют особое значение для всего человеческого организма, так как применение данного вещества в медицинской практике давно уже себя оправдало.
Как утверждают многие источники, элемент особо необходим щитовидной железе, поскольку является незаменимой составляющей ее гормонального фона.
Именно в этой части тела концентрация химического элемента составляет больше 65%, остальные 35% сосредоточены в мышечных тканях, крови, яичниках. В микрограммах это не менее 50 в сутки для детского организма, 120-150 – для взрослого, 190-210 – для беременных и кормящих женщин.
При этом влияние данного вещества на все жизненные процессы действительно неоценимо:
- йод контролирует теплорегуляцию тела;
- способствует обмену веществ, метаболизму, водно-электролитным процессам;
- отвечает за правильное развитие мышечной ткани, опорно-двигательного аппарата.
ВАЖНО! Не стоит забывать и о психологическом/эмоциональном здоровье, стабильность которого во многом зависит от концентрации микроэлемента. НО! Органы и ткани не могут самостоятельно вырабатывать галоген, поэтому для их полноценного функционирования столь важны внешние источники элемента: продукты питания, морской воздух, лекарственные препараты.
Признаки нехватки йода
Настолько ли важен для человеческой жизни обычный йод? И чем грозит его дефицит?
- Постоянное чувство усталости. А еще вялость, сонливость, апатия. Именно так проявляется значительное снижение гормонов щитовидной железы, которые отвечают за жизненную энергию организма.
- Железодефицитная анемия. Сопровождает йододефицит уже на довольно запущенной стадии (бледность кожных покровов, слабость, приступы головокружения).
- Повышенная отечность. Особенно на уровне глаз. Употребление мочегонных средств для устранения такой патологии абсолютно бесполезно.
- Ослабление иммунной системы. Проявляется как неспособность защитных сил блокировать инфекционные заболевания вирусного/паразитарного типа, недуги простудного характера, грибковые заболевания.
- Лишний вес. Человек с недостатком йода испытывает хронический голод. Кроме того нарушается обмен веществ, тело пациента постепенно отекает.
- Низкое артериальное давление. Гипотония тесно связана с недостаточной деятельностью щитовидной железы, сопровождается аритмией, головными болями, одышкой.
- Снижение умственных способностей. В первую очередь страдает память, способность к рациональному мышлению, творческое начало.
- Психологическая подавленность. Депрессивное состояние, эмоциональная нестабильность, апатия.
Признаки избытка йода
Как показывает практика, все должно быть равномерно. Ведь вред йода – не выдуманный факт, поскольку данный элемент в избыточном количестве более чем опасен для организма. Имеется в виду отравление галогеном, хроническое или острое. В первом случае организм стабильно получает значительную дозу химического вещества, но для яркой клинической картины этого не достаточно. Поэтому первые признаки могут появиться спустя годы.
Острая форма отравления заявляет о себе немедленно, провоцируя нарушение работы сердечно-сосудистой/дыхательной систем. Жизни пациента угрожает опасность, а здоровью – инвалидность.
Однако не каждый переизбыток йода можно назвать отравлением. Чаще всего патология проявляется как комплекс симптомов:
- Йододерма или поражение кожных покровов
- У больного (область лица, шеи, рук, ног) появляется характерная сыпь, чем-то напоминающая угревую. Отличительным фактором считается сильный дискомфорт, жжение, зуд, а также своеобразное слияние нескольких образований в одно пятно с багровым оттенком.
- Конъюктивит. Слизистые оболочки особенно уязвимы перед галогеном, что проявляется как воспалительные процессы, слезотечения, ухудшения зрения.
- Респираторные заболевания. Спровоцированы раздражением слизистой дыхательных путей.
- Повышенное слюноотделение. Слюнные железы также страдают от повышенной концентрации йода в организме, отекают/воспаляются.
- Дополнительная симптоматика Встречается реже, но, все же, имеет место: металлический привкус во рту, неприятный запах, дискомфорт слизистой горла, сбой работы ЖКТ/мочеполовой системы, снижение иммунитета, сильная слабость, безвольность, токсический гепатит. Часто об избытке йода говорит Базедова болезнь.
Биологическая роль
Йод относится к микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Его содержание в растениях зависит от присутствия его соединений в почве и водах. Некоторые морские водоросли (морская капуста, ламинария, фукус и другие) накапливают до 1 % йода. Богаты йодом водные растения семейства рясковых. Йод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей.
Йод и щитовидная железа
У животных и человека йод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трийодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.
В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12—20 мг йода. Суточная потребность человека в йоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник) суточная доза йода составляет 0,15 мг.
Отсутствие или недостаток йода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным геохимическим дефицитом йода, с профилактической целью добавляют йодид калия, йодид натрия или йодат калия (йодированная соль).
Недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни, кретинизму). Также при небольшом недостатке йода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови.
Избыток йода в пище обычно легко переносится организмом, однако в отдельных случаях в людях с повышенной чувствительностью этот избыток может также привести к расстройствам щитовидной железы.
Токсичность
Йод токсичен. Смертельная доза (LD50) — 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает летальный исход.
ПДК йода в воде 0,125 мг/дм³, в воздухе 1 мг/м³.
Радиоактивный йод-131 (радиойод), являющийся бета- и гамма-излучателем, особенно опасен для организма человека, так как радиоактивные изотопы биохимически не отличаются от стабильных. Поэтому почти весь радиоактивный йод, как и обычный, концентрируется в щитовидной железе, что приводит к её облучению и дисфункции. Основным источником загрязнения атмосферы радиоактивным йодом являются атомные станции и фармакологическое производство. В то же время это свойство радиойода позволяет использовать его для борьбы с опухолями щитовидной железы и диагностики её заболеваний (см. выше).
Изотопы элемента
Известен только один природный изотоп элемента — йод-127. Изотопы — это две или более формы элемента. Они отличаются друг от друга по их массовому числу. Число, написанное справа от названия элемента, является массовым числом. Оно представляет количество протонов плюс нейтронов в ядре атома элемента. Количество протонов определяет элемент, но количество нейтронов в атоме любого одного элемента может варьироваться. Каждая вариация является изотопом.
Примерно 30 радиоактивных изотопов йода были изготовлены искусственно. Это такие изотопы, которые распадаются на части и выделяют некоторую форму радиации. Они образуются, когда очень маленькие частицы обжигают атомы. Эти частицы прилипают к атомам и делают их радиоактивными.
Применение изотопов
Ряд изотопов йода имеет коммерческое использование. В медицинских целях они вводятся в организм пациента через рот, а затем проходят через тело в кровотоке. Когда они путешествуют, то излучают радиацию. Это излучение обнаруживается с помощью рентгеновской плёнки. Медицинский специалист может сказать, насколько хорошо организм функционирует, наблюдая диаграмму направленности. Изотопы йода используются и в следующих целях:
- Йод-123 — в исследованиях мозга, почек и щитовидной железы.
- Йод-125 — для исследования поджелудочной железы, кровотока, печени, поглощения минеральных веществ в костях и потери белков в организме.
- А йод-131 — при исследованиях печени, почек, кровотока, лёгких, мозга, поджелудочной железы.
Наиболее распространённым изотопом является йод-131. При попадании в организм он имеет тенденцию поступать непосредственно в щитовидную железу, а затем используется для выработки гормонов щитовидной железы.
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.
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.
