Может ли сыпь быть признаком беременности

Что такое Йод?

Всем привет! Каждый из вас хотя бы раз в жизни сталкивался с йодом. Скорее всего это был раствор коричневого цвета для обработки ран. Но на самом деле это был лишь 5% спиртовой раствор йода. Тогда что такое йод?

Сам по себе йод – это кристаллы черно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском. Но сам йод – неметалл. Это галоген, как фтор, хлор и бром. При нормальных условиях фтор и хлор – это газы, бром – это жидкость, а йод имеет форму твердых кристаллов

Йод (с древнегреческого переводится как фиалковый, или фиолетовый) — 53 по счету химический элемент таблицы Менделеева. Простое вещество состоит из двух атомов йода, поэтому всегда записывается ка I2. Если йод нагреть, то он не расплавится, а начнет сублимировать. То есть сразу переходить из твердого состояния в газообразное. В газообразном состоянии йод представляет собой фиолетовые пары с резким запахом.

Получить йод можно различными способами. Например, при действии концентрированной серной кислоты на йодид калия, получается йод.

8 KI + 5 H2SO4 = 4 K2SO4 + 4 I2 + H2S + 4 H2O

А теперь поговорим о некоторых вариантах применения йода на практике:

1. Отпечатки пальцев

Химики довольно давно предложили метод проявления скрытых отпечатков пальцев парами йода. Для этого вещественное доказательство, например предмет одежды, помещают в специальную камеру, куда вносят некоторое количество йода. При небольшом подогревании отпечатки проявляются почти сразу же, но при выдерживании на воздухе блекнут (йод возгоняется). По этой причине камеру снабжают прозрачной крышкой, чтобы быстро провести фотографирование.

2. Антисептик

Благодаря сильным антисептическим свойствам, йод эффективен при наличии воспалительных и гнойных процессов, кожного или ногтевого грибка.В качестве антисептика используется, как правило, пятипроцентный раствор йода (О котором мы говорили в самом начале). Более высокая концентрация йода способна вызвать достаточно сильный ожог кожи. Поэтому существую незыблемые правила применения йода (описанные в книге Кутузова А.И. «Необыкновенные возможности обыкновенного йода»).

Йодом обрабатывают только:

· Свежие колотые и резаные раны

· Ранки от удаленных заусенцев

Не обрабатывают спиртовым йодом:

· Термические ожоги (химические ожоги можно лечить синим йодом)

При этом йодом обрабатывают только край раны, его попадание даже на небольшой открытый участок пореза вызывает ощущения жжения. Йодный раствор не должен перемешиваться с нашатырным спиртом или ихтиолом (мазью ихтиоловой), его не используют для обработки ран на слизистых поверхностях. Так же, йод может вызвать аллергическую реакцию, поэтому перед применением нужно нанести йод на внутреннюю часть локтя, если не появится покраснения, зуда или пятен, то можно смело использовать, конечно, если вы не находитесь в экстремальных условиях, где обеззаразить рану нужно как можно скорее, и проводить подобные тесты, просто нет времени.

3.Заменитель радиоактивного йода

Давайте представим, что в окружающую среду попали эти радиоактивные изотопы йода. (например в 40 км от вас) Изотоп 136 йода вряд ли доберется до вас, так как его период полураспада очень маленький. Всего полторы минуты. Через 10 минут, после того как он попал в окружающую среду, можно будет считать, что он весь распался и вам он не угрожает.

Изотоп 129 йода имеет огромный по человеческим меркам период полураспада (если есть 10 атомов 129 йода, то за время 1,57*10^7 лет распадется только 5 атомов). Вероятность того, что он попадет к вам в организм достаточно большая. А вот сильно навредить он вам не сможет, так как в сравнении с человеческой жизнью, он достаточно стабильный.

Изотопы 131 и 133 йода – это золотая середина, которая несет реальную угрозу.

Они успеют попасть в организм, а затем достаточно быстро распадутся и нанесут вред вашему организму.

Биологическое действие йода-131 связано с особенностями функционирования щитовидной железы. Ее гормоны — тироксин и трийодтирояин — имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению (дисфункции щитовидной железы). Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей — 300 рад, у взрослых — 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Именно поэтому, если вы узнаете, что где-то произошел взрыв атомной бомбы или например произошла авария на атомной электростанции, вам необходимо развести раствор йода в стакане воды и выпить. Либо за раз выпить несколько таблеток йодомарина. Переборщить достаточно сложно. Лишнее организм выведет естественным путем.

Организм забьет щитовидку стабильным изотопом йода, который вы выпили. Теперь, даже если в вас попадет радиоактивный изотоп йода, то он просто в скором времени выйдет с продуктами жизнедеятельности.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/chemistryeasy/chto-takoe-iod-5c5c6460e5f8e300b15face5

Йод

Содержание

  • 1 Название и обозначение
  • 2 История
  • 3 Нахождение в природе
  • 4 Физические свойства
    • 4.1 Изотопы
  • 5 Химические свойства
  • 6 Применение
    • 6.1 В медицине
    • 6.2 В криминалистике
    • 6.3 В технике: рафинирование металлов
      • 6.3.1 Источники света
      • 6.3.2 Производство аккумуляторов
      • 6.3.3 Лазерный термоядерный синтез
      • 6.3.4 Радиоэлектронная промышленность
    • 6.4 Динамика потребления йода
  • 7 Биологическая роль
    • 7.1 Й од и щитовидная железа
    • 7.2 Токсичность

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.

История

Йод был открыт в 1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал рассматривать его как химический элемент.

Нахождение в природе

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.

Физические свойства

Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127 (см. Изотопы йода). Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s 2 p 5 . В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).

Радиус нейтрального атома йода 0,136 нм , ионные радиусы I − , I 5+ и I 7+ 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 127 I является стабильным, период полураспада остальных изотопов йода составляет от 103 мкс до 1,57⋅10 7 лет; отдельные изотопы используются в терапевтических и диагностических целях.

Радиоактивный нуклид 131 I 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 .

Химические свойства

Йод относится к группе галогенов.

Электронная формула (Электронная конфигурация) йода: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .

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 , pKc =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

Применение

В медицине

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 ( 125 I, 132 I) 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

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).

Источник статьи: http://chem.ru/jod.html

Йод — Iodine

Йод является химическим элементом с символом I и атомным номером 53. Самыми тяжелым из стабильных галогенов , она существует как блестящий, фиолетово-черного Неметаллический в твердом состоянии при стандартных условиях , что расплавы с образованием темно — фиолетовой жидкости при 114 градусах по Цельсию , и закипает до фиолетового газа при 184 градусах Цельсия. Тем не менее, он легко возгоняется с помощью мягкого тепла, что приводит к широко распространенному заблуждению, которое даже учат в некоторых учебниках естественных наук, что он не тает при стандартном давлении. Этот элемент был открыт французским химиком Бернаром Куртуа в 1811 году, а два года спустя он был назван Жозефом Луи Гей-Люссаком в честь греческого ἰώδης «фиолетовый цвет».

Йод присутствует во многих степенях окисления, включая йодид (I — ), йодат ( IO —
3 ) и различных периодат- анионов. Это наименее распространенный из стабильных галогенов , являясь шестидесяти первым элементом по распространенности. Это важнейшее минеральное питательное вещество . Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы . Дефицит йода затрагивает около двух миллиардов человек и является основной предотвратимой причиной умственной отсталости .

Сегодня доминирующими производителями йода являются Чили и Япония . Йод и его соединения в основном используются в питании . Благодаря высокому атомному номеру и простоте присоединения к органическим соединениям он также пользуется популярностью в качестве нетоксичного радиоконтрастного материала. Из-за специфики его поглощения человеческим организмом радиоактивные изотопы йода также могут использоваться для лечения рака щитовидной железы . Йод также используется в качестве катализатора в промышленном производстве уксусной кислоты и некоторых полимеров .

Содержание

  • 1 История
  • 2 свойства
    • 2.1 Изотопы
  • 3 Химия и соединения
    • 3.1 Комплексы с переносом заряда
    • 3.2 Йодоводород
    • 3.3 Другие бинарные йодиды
    • 3.4 Галогениды йода
    • 3.5 Оксиды и оксокислоты йода
    • 3.6 Полийодные соединения
    • 3.7 Йодорганические соединения
  • 4 Возникновение и производство
  • 5 приложений
    • 5.1 Химический анализ
    • 5.2 Спектроскопия
    • 5.3 Медицина
      • 5.3.1 Элементарный йод
      • 5.3.2 Другие составы
    • 5.4 Другое
  • 6 Биологическая роль
    • 6.1 Прием пищи
    • 6.2 Недостаток
  • 7 Меры предосторожности
    • 7.1 Токсичность
      • 7.1.1 Профессиональное облучение
      • 7.1.2 Аллергические реакции
    • 7.2 Статус US DEA List I
  • 8 В популярной культуре
  • 9 ссылки
  • 10 Библиография

История

В 1811 году йод был открыт французским химиком Бернаром Куртуа , который родился в семье производителя селитры (важного компонента пороха ). Во времена наполеоновских войн селитра пользовалась большим спросом во Франции . Для изготовления селитры из французских пластов селитры требовался карбонат натрия , который можно было выделить из морских водорослей, собранных на побережьях Нормандии и Бретани . Чтобы выделить карбонат натрия, водоросли сжигали, а золу промывали водой. Оставшиеся отходы были уничтожены добавлением серной кислоты . Куртуа однажды добавил слишком много серной кислоты, и поднялось облако пурпурного пара. Он отметил, что пар кристаллизовался на холодных поверхностях, образуя темные кристаллы. Куртуа подозревал, что этот материал был новым элементом, но ему не хватало средств для его дальнейшего изучения.

Куртуа дал образцы своим друзьям Шарлю Бернару Десорму (1777–1838) и Николя Клеману (1779–1841) для продолжения исследований. Он также передал часть вещества химику Жозефу Луи Гей-Люссаку (1778–1850) и физику Андре-Мари Амперу (1775–1836). 29 ноября 1813 года Десорм и Клеман обнародовали открытие Куртуа. Они описали это вещество на собрании Императорского института Франции . 6 декабря Гей-Люссак объявил, что новое вещество представляет собой элемент или соединение кислорода . Именно Гей-Люссак предложил название «iode» от греческого слова ἰοειδής ( ioeidēs ), означающего фиолетовый (из-за цвета паров йода). Ампер передал часть своего образца английскому химику Хэмфри Дэви (1778–1829), который экспериментировал с веществом и отметил его сходство с хлором . Дэви отправил письмо Лондонскому королевскому обществу от 10 декабря, в котором говорилось, что он обнаружил новый элемент. Между Дэви и Гей-Люссаком разгорелись споры о том, кто первым идентифицировал йод, но оба ученых признали Куртуа первым, кто выделил этот элемент.

Антонио Гроссих (1849–1926), хирург из Истрии, был одним из первых, кто применил стерилизацию операционного поля. В 1908 году он представил настойку йода как способ быстрой стерилизации кожи человека в операционном поле.

В ранних периодических таблицах йоду часто давали символ J , что означает его название на немецком языке .

Свойства

Йод — четвертый галоген , входящий в группу 17 периодической таблицы, ниже фтора , хлора и брома ; это самый тяжелый стабильный член своей группы. (Пятый и шестой галогены, радиоактивный астат и теннессин , плохо изучены из-за их дороговизны и недоступности в больших количествах, но, похоже, проявляют различные необычные свойства для группы из-за релятивистских эффектов ). Йод имеет электронную конфигурацию [Kr] 4d 10 5s 2 5p 5 , причем семь электронов в пятой и самой внешней оболочке являются его валентными электронами . Как и другие галогены, он на один электрон меньше целого октета и, следовательно, является сильным окислителем, вступающим в реакцию со многими элементами, чтобы сформировать свою внешнюю оболочку, хотя , согласно периодическим тенденциям , он является самым слабым окислителем среди стабильных галогены: у него самая низкая электроотрицательность среди них, всего 2,66 по шкале Полинга (сравните фтор, хлор и бром с 3,98, 3,16 и 2,96 соответственно; астат продолжает тенденцию с электроотрицательностью 2,2). Элементарный йод, следовательно, образует двухатомные молекулы с химической формулой I 2 , где два атома йода разделяют пару электронов, чтобы каждый достиг стабильного октета для себя; при высоких температурах эти двухатомные молекулы обратимо диссоциируют пары атомов йода. Точно так же иодид-анион I — является самым сильным восстанавливающим агентом среди стабильных галогенов, который легче всего окисляется обратно до двухатомного I 2 . (Астатин идет дальше, будучи действительно нестабильным как At — и легко окисляется до At 0 или At + , хотя существование At 2 не установлено.)

Галогены темнеют по цвету по мере перехода к группе: фтор — очень бледно-желтый газ, хлор — зеленовато-желтый, а бром — красновато-коричневая летучая жидкость. Йод соответствует преобладающей тенденции и представляет собой блестящее черное кристаллическое твердое вещество, которое плавится при 114 ° C и кипит при 183 ° C с образованием фиолетового газа. Эта тенденция возникает из-за того, что длины волн видимого света, поглощаемого галогенами, увеличиваются в группе (хотя астат может не соответствовать ему, в зависимости от того, насколько металлическим он окажется). В частности, фиолетовый цвет газообразного йода является результатом электронного перехода между самой высокой занятой разрыхляющей молекулярной орбиталью π g и самой низкой вакантной разрыхляющей молекулярной орбиталью σ u .

Элементарный йод слабо растворим в воде, один грамм растворяется в 3450 мл при 20 ° C и 1280 мл при 50 ° C; Иодид калия может быть добавлен для увеличения растворимости за счет образования трииодид- ионов среди других полииодидов. Неполярные растворители, такие как гексан и четыреххлористый углерод, обеспечивают более высокую растворимость. Полярные растворы, такие как водные растворы, имеют коричневый цвет, что отражает роль этих растворителей как оснований Льюиса ; с другой стороны, неполярные растворы имеют фиолетовый цвет, цвет паров йода. Комплексы с переносом заряда образуются, когда йод растворяется в полярных растворителях, что приводит к изменению цвета. Йод имеет фиолетовый цвет при растворении в четыреххлористом углероде и насыщенных углеводородах, но темно-коричневый цвет в спиртах и аминах , растворителях, которые образуют аддукты с переносом заряда.

Точки плавления и кипения йода являются самыми высокими среди галогенов, что соответствует растущей тенденции вниз по группе, так как йод имеет самое большое среди них электронное облако, которое легче всего поляризуется, в результате чего его молекулы имеют самые сильные ван-дер-ваальсовы взаимодействия. среди галогенов. Точно так же йод является наименее летучим из галогенов. Поскольку у йода самый большой атомный радиус среди галогенов, йод имеет самую низкую энергию первой ионизации , самое низкое сродство к электрону , самую низкую электроотрицательность и самую низкую реакционную способность среди галогенов.

Межгалогенная связь в дийоде самая слабая из всех галогенов. Таким образом, 1% образца газообразного йода при атмосферном давлении диссоциирует на атомы йода при 575 ° C. Для аналогичной диссоциации фтора, хлора и брома требуются температуры выше 750 ° C. Большинство связей с йодом слабее, чем аналогичные связи с более легкими галогенами. Газообразный йод состоит из молекул I 2 с длиной связи I – I 266,6 пм. Связь I – I — одна из самых длинных известных одинарных связей. Он даже больше (271,5 мкм) в твердом ромбическом кристаллическом йоде, который имеет ту же кристаллическую структуру, что и хлор и бром. (Рекорд принадлежит ксенону, соседнему с йодом : длина связи Xe – Xe составляет 308,71 пм.) Таким образом, внутри молекулы йода происходят значительные электронные взаимодействия с двумя ближайшими соседями каждого атома, и эти взаимодействия вызывают, в массе йода, для блестящего внешнего вида и полупроводниковых свойств. Йод — это двумерный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,3 эВ (125 кДж / моль): это полупроводник в плоскости его кристаллических слоев и диэлектрик в перпендикулярном направлении.

Изотопы

Из тридцати семи известных изотопов йода только один встречается в природе — йод-127. Остальные радиоактивны и имеют слишком короткий период полураспада, чтобы быть изначальными . Таким образом, йод является одновременно моноизотопным и мононуклидным, и его атомный вес известен с большой точностью, поскольку он является постоянной природой.

Самым долгоживущим из радиоактивных изотопов йода является йод-129 , период полураспада которого составляет 15,7 миллиона лет, и он распадается посредством бета-распада до стабильного ксенона- 129. Некоторое количество йода-129 образовалось вместе с йодом-127 до образования Солнечной системы, но к настоящему времени он полностью распался, что сделало его вымершим радионуклидом, который, тем не менее, по-прежнему полезен для датирования истории ранней Солнечной системы или очень древних. грунтовые воды из-за их подвижности в окружающей среде. Его прежнее присутствие можно определить по избытку дочернего ксенона-129. Следы йода-129 все еще существуют сегодня, так как это также космогенный нуклид , образованный в результате расщепления атмосферного ксенона космическими лучами : эти следы составляют от 10 -14 до 10 -10 всего земного йода. Это также происходит в результате ядерных испытаний на открытом воздухе и не представляет опасности из-за невероятно длительного периода полураспада, самого длинного из всех продуктов деления. На пике термоядерных испытаний в 1960-х и 1970-х годах йод-129 все еще составлял лишь около 10 -7 всего йода на Земле. Возбужденные состояния йода-127 и йода-129 часто используются в мессбауэровской спектроскопии .

У других радиоизотопов йода период полураспада намного короче, не более суток. У некоторых из них есть медицинские применения, связанные с щитовидной железой , где йод, поступающий в организм, накапливается и концентрируется. Йод-123 имеет период полураспада тринадцать часов и распадается в результате захвата электрона до теллура-123 , испуская гамма-излучение ; он используется в визуализации ядерной медицины , включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT) и рентгеновскую компьютерную томографию (X-Ray CT). Йод-125 имеет период полураспада пятьдесят девять дней, распадается в результате захвата электронов до теллура-125 и испускает низкоэнергетическое гамма-излучение; второй по продолжительности жизни радиоизотоп йода, он используется в биологических исследованиях , визуализации ядерной медицины и в лучевой терапии в качестве брахитерапии для лечения ряда заболеваний, включая рак простаты , увеальную меланому и опухоли головного мозга . Наконец, йод-131 с периодом полураспада восемь дней, бета распадается до возбужденного состояния стабильного ксенона-131, который затем переходит в основное состояние, испуская гамма-излучение. Это обычный продукт деления, поэтому он присутствует в больших количествах в радиоактивных осадках . Затем он может абсорбироваться через зараженную пищу, а также накапливаться в щитовидной железе. По мере разложения он может вызвать повреждение щитовидной железы. Первичный риск от воздействия высоких уровней йода-131 — это вероятность радиогенного рака щитовидной железы в более позднем возрасте. Другие риски включают возможность незлокачественных новообразований и тиреоидита .

Обычным средством защиты от негативного воздействия йода-131 является насыщение щитовидной железы стабильным йодом-127 в виде таблеток йодида калия , принимаемых ежедневно для оптимальной профилактики. Однако йод-131 также может использоваться в лечебных целях при лучевой терапии именно по этой причине, когда желательно разрушение ткани после поглощения йода тканью. Йод-131 также используется в качестве радиоактивного индикатора .

Химия и соединения

Энергии галогенных связей (кДж / моль)
Икс XX HX BX 3 AlX 3 CX 4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
я 151 294 272 285 239

Хотя йод наименее реакционноспособен из стабильных галогенов, он по-прежнему остается одним из наиболее реактивных элементов. Например, в то время как газообразный хлор будет галогенировать оксид углерода , оксид азота и диоксид серы (соответственно до фосгена , нитрозилхлорида и сульфурилхлорида ), йод этого не сделает. Кроме того, йодирование металлов имеет тенденцию приводить к более низким степеням окисления, чем хлорирование или бромирование; например, металлический рений реагирует с хлором с образованием гексахлорида рения , но с бромом он образует только пентабромид рения, а йод может образовывать только тетраиодид рения . По той же причине, однако, поскольку йод имеет самую низкую энергию ионизации среди галогенов и наиболее легко окисляется из них, он имеет более значительный катионный химический состав, а его более высокие степени окисления более стабильны, чем у брома и хлора, поскольку пример в гептафториде йода .

I 2 диссоциирует на свету с поглощением при длине волны 578 нм.

Зарядно-передающие комплексы

Молекула йода I 2 растворяется в CCl 4 и алифатических углеводородах с образованием ярко-фиолетовых растворов. В этих растворителях максимум полосы поглощения находится в области 520 — 540 нм и соответствует переходу от π * к σ * . Когда I 2 реагирует с основаниями Льюиса в этих растворителях, наблюдается сдвиг пика I 2 в синий цвет и возникает новый пик (230 — 330 нм), который обусловлен образованием аддуктов, которые называются комплексами с переносом заряда.

Йодоводород

Самым простым соединением йода является йодоводород HI. Это бесцветный газ, который реагирует с кислородом с образованием воды и йода. Хотя он используется в реакциях йодирования в лаборатории, в отличие от других галогенидов водорода он не имеет крупномасштабного промышленного применения. В промышленных масштабах его обычно получают путем реакции йода с сероводородом или гидразином :

При комнатной температуре это бесцветный газ, как и все галогениды водорода, за исключением фтористого водорода , поскольку водород не может образовывать прочные водородные связи с большим и лишь слегка электроотрицательным атомом йода. Он плавится при -51,0 ° C и кипит при -35,1 ° C. Это эндотермическое соединение, которое может экзотермически диссоциировать при комнатной температуре, хотя процесс очень медленный, если не присутствует катализатор : реакция между водородом и йодом при комнатной температуре с образованием иодистого водорода не протекает до конца. Энергия диссоциации связи H – I также является наименьшей из галогенидов водорода и составляет 295 кДж / моль.

Водный йодистый водород известен как иодистоводородная кислота , которая является сильной кислотой. Иодистый водород исключительно растворим в воде: один литр воды растворяет 425 литров иодистого водорода, а насыщенный раствор содержит только четыре молекулы воды на молекулу иодистого водорода. Коммерческая так называемая «концентрированная» иодистоводородная кислота обычно содержит 48–57% HI по массе; раствор образует азеотроп с температурой кипения 126,7 ° C при 56,7 г HI на 100 г раствора. Следовательно, иодистоводородная кислота не может быть сконцентрирована выше этой точки путем испарения воды.

В отличие от фтороводорода , с безводным жидким йодистым водородом трудно работать в качестве растворителя, поскольку его температура кипения низкая, он имеет небольшой диапазон жидких сред, его диэлектрическая постоянная низкая и он не диссоциирует в значительной степени на H 2 I + и HI. —
2 ионы — последние в любом случае гораздо менее стабильны, чем ионы бифторида ( HF —
2 ) из-за очень слабой водородной связи между водородом и йодом, хотя его соли с очень большими и слабополяризованными катионами, такими как Cs + и NR +
4 (R = Me , Et , Bu n ) все еще может быть изолированным. Безводный йодистый водород — плохой растворитель, способный растворять только низкомолекулярные соединения, такие как нитрозилхлорид и фенол , или соли с очень низкой энергией решетки, такие как галогениды тетраалкиламмония.

Другие бинарные йодиды

Почти все элементы в периодической таблице образуют бинарные йодиды. Исключения явно составляют меньшинство и в каждом случае проистекают из одной из трех причин: крайняя инертность и нежелание участвовать в химических реакциях ( благородные газы ); крайняя ядерная нестабильность, затрудняющая химические исследования до распада и трансмутации (многие из самых тяжелых элементов, кроме висмута ); и имеющий электроотрицательность выше, чем у йода ( кислород , азот и первые три галогена), так что образующиеся бинарные соединения формально являются не йодидами, а скорее оксидами, нитридами или галогенидами йода. (Тем не менее, трииодид азота называют иодидом, поскольку он аналогичен другим тригалогенидам азота.)

Учитывая большой размер йодид-аниона и слабую окислительную способность йода, высокие степени окисления трудно достижимы в бинарных йодидах, максимум из известных приходится на пентаиодиды ниобия , тантала и протактиния . Иодиды могут быть получены реакцией элемента или его оксида, гидроксида или карбоната с иодистоводородной кислотой, а затем дегидратированы при умеренно высоких температурах в сочетании либо с низким давлением, либо с безводным газообразным йодистым водородом. Эти методы работают лучше всего, когда йодидный продукт устойчив к гидролизу; в противном случае возможности включают высокотемпературное окислительное йодирование элемента йодом или йодистым водородом, высокотемпературное йодирование оксида металла или другого галогенида йодом, летучий галогенид металла, тетраиодид углерода или органический йодид. Например, оксид молибдена (IV) реагирует с иодидом алюминия (III) при 230 ° C с образованием иодида молибдена (II) . Пример, включающий обмен галогена, приведен ниже, включающий реакцию хлорида тантала (V) с избытком иодида алюминия (III) при 400 ° C с образованием иодида тантала (V) :

3TaI5 + 5AlCl3>>>»> 3 TaCl 5 + 5 AlI 3 ( избыток ) ⟶ 3 TaI 5 + 5 AlCl 3 <\ displaystyle <\ ce <3TaCl5 + <\ underset <(избыток)><5AlI3>> -> 3TaI5 + 5AlCl3>>> 3TaI5 + 5AlCl3>>>»>

Низшие йодиды могут быть получены либо путем термического разложения или диспропорционирования, либо путем восстановления высших йодидов водородом или металлом, например:

[<\text>][<\ce <630^<\circ >C\ ->\ 575^<\circ >C>>]Ta6I14>>>»> TaI 5 + Та → 630 ∘ C ⟶ 575 ∘ C температурный градиент Та 6 я 14 <\ displaystyle <\ ce + Ta -> [<\ text <термический градиент>>] [ <\ ce <630 ^ <\ circ>C \ -> \ 575 ^ <\ circ>C>>] Ta6I14>>> [<\ text <термический градиент>>] [ <\ ce <630 ^ <\ circ>C \ -> \ 575 ^ <\ circ>C>>] Ta6I14>>>»>

Большинство иодидов предпереходных металлов (группы 1, 2 и 3, наряду с лантаноидами и актинидами в степенях окисления +2 и +3) в основном ионные, в то время как неметаллы имеют тенденцию к образованию ковалентных молекулярных иодидов, как и металлы в высоких степенях окисления от +3 и выше. Иодиды MI n обычно имеют самые низкие точки плавления и кипения среди галогенидов MX n того же элемента, потому что электростатические силы притяжения между катионами и анионами являются самыми слабыми для большого иодид-аниона. Напротив, ковалентные иодиды имеют тенденцию вместо этого иметь самые высокие температуры плавления и кипения среди галогенидов того же элемента, поскольку йод является наиболее поляризуемым из галогенов и, имея наибольшее количество электронов среди них, может вносить наибольший вклад в силы Ван-дер-Ваальса. . Естественно, существуют исключения для промежуточных йодидов, когда одна тенденция сменяется другой. Точно так же растворимость в воде преимущественно ионных иодидов (например, калия и кальция ) является наибольшей среди ионных галогенидов этого элемента, в то время как растворимость ковалентных иодидов (например, серебра ) является самой низкой для этого элемента. В частности, йодид серебра очень нерастворим в воде, и его образование часто используется в качестве качественного теста на йод.

Галогениды йода

Галогены образуют множество бинарных диамагнитных межгалогенных соединений со стехиометрией XY, XY 3 , XY 5 и XY 7 (где X тяжелее Y), и йод не является исключением. Йод образует все три возможных двухатомных интергалогена, трифторид и трихлорид, а также пентафторид и, в исключительных случаях из галогенов, гептафторид. Также охарактеризованы многочисленные катионные и анионные производные, такие как винно-красные или ярко-оранжевые соединения ICl. +
2 и темно-коричневые или пурпурно-черные соединения I 2 Cl + . Помимо них, известны также некоторые псевдогалогениды , такие как цианоген иодид (ICN), тиоцианат йода (ISCN) и азид йода (IN 3 ).

Монофторид йода (IF) нестабилен при комнатной температуре и очень легко и необратимо диспропорционирует до йода и пентафторида йода , поэтому его нельзя получить в чистом виде. Он может быть синтезирован путем реакции йода с газообразным фтором в трихлорфторметане при -45 ° C, с трифторидом йода в трихлорфторметане при -78 ° C или с фторидом серебра (I) при 0 ° C. Монохлорид йода (ICl) и монобромид йода (IBr), с другой стороны, умеренно стабильны. Первое, летучее красно-коричневое соединение, было независимо открыто Джозефом Луи Гей-Люссаком и Хамфри Дэви в 1813-18184 годах, вскоре после открытий хлора и йода, и оно настолько хорошо имитирует промежуточный галоген бром, что Юстус фон Либих был был введен в заблуждение, приняв бром (который он обнаружил) за монохлорид йода. Монохлорид йода и монобромид йода могут быть получены просто реакцией йода с хлором или бромом при комнатной температуре и очищены фракционной кристаллизацией . Оба являются довольно реактивными и атакуют даже платину и золото , но не бор , углерод , кадмий , свинец , цирконий , ниобий , молибден и вольфрам . Их реакция с органическими соединениями зависит от условий. Пары хлорида йода имеют тенденцию хлорировать фенол и салицикловую кислоту , поскольку, когда хлорид йода подвергается гомолитической диссоциации, образуются хлор и йод, а первый более реакционноспособен. Однако хлорид йода в растворе тетрахлорметана приводит к йодированию, которое является основной реакцией, поскольку теперь происходит гетеролитическое расщепление связи I – Cl, и I + атакует фенол как электрофил. Однако монобромид йода имеет тенденцию бромировать фенол даже в растворе тетрахлорметана, потому что он имеет тенденцию диссоциировать на его элементы в растворе, а бром более реактивен, чем йод. В жидком состоянии монохлорид йода и монобромид йода диссоциируют на I
2 Икс +
и IX —
2 анионы (X = Cl, Br); таким образом, они являются важными проводниками электричества и могут использоваться в качестве ионизирующих растворителей.

Трифторид йода (IF 3 ) представляет собой нестабильное твердое вещество желтого цвета, которое разлагается при температуре выше -28 ° C. Таким образом, это малоизвестно. Его трудно производить, потому что газообразный фтор будет окислять йод до пентафторида; необходима реакция при низкой температуре с дифторидом ксенона . Трихлорид йода , который существует в твердом состоянии в виде плоского димера I 2 Cl 6 , представляет собой твердое вещество ярко-желтого цвета, синтезируемое реакцией йода с жидким хлором при -80 ° C; осторожность необходима во время очистки, так как он легко диссоциирует на монохлорид йода и хлор и, следовательно, может действовать как сильный хлорирующий агент. Жидкий трихлорид йода проводит электричество, что может указывать на диссоциацию до ICl. +
2 и ICl —
4 ионы.

Пентафторид йода (IF 5 ), бесцветная, летучая жидкость, является наиболее термодинамически стабильным фторидом йода и может быть получен путем реакции йода с газообразным фтором при комнатной температуре. Это фторирующий агент, но он достаточно мягкий, чтобы хранить его в стеклянных приборах. Опять же, в жидком состоянии присутствует небольшая электропроводность из-за диссоциации до IF +
4 и ЕСЛИ —
6 . Пятиугольный бипирамидальная гептафторида йода (IF 7 ) является чрезвычайно мощным фторирующим агентом, позади только трифторидом хлора , хлор пентафторида и бром пентафторида среди interhalogens: он реагирует практически со всеми элементами , даже при низких температурах, фторирует Pyrex стекло с образованием йода ( VII) оксифторид (IOF 5 ) и поджигает окись углерода.

Оксиды йода и оксокислоты

Оксиды йода являются наиболее стабильными из всех оксидов галогенов из-за сильных связей I – O, возникающих в результате большой разницы в электроотрицательности между йодом и кислородом, и они были известны уже давно. Стабильный белый гигроскопичный пятиокись йода (I 2 O 5 ) известен с момента его создания в 1813 году Гей-Люссаком и Дэви. Его легче всего получить путем дегидратации йодистой кислоты (HIO 3 ), ангидридом которой он является. Он быстро полностью окисляет окись углерода до двуокиси углерода при комнатной температуре и, таким образом, является полезным реагентом для определения концентрации окиси углерода. Он также окисляет оксид азота, этилен и сероводород . Он реагирует с триоксидом серы и пероксидисульфурилдифторидом (S 2 O 6 F 2 ) с образованием солей йодильного катиона, [IO 2 ] + , и восстанавливается концентрированными серными кислотами до йодозильных солей с участием [IO] + . Он может быть фторирован фтором, трифторидом брома, тетрафторидом серы или хлорилфторидом с образованием пентафторида йода, который также реагирует с пентоксидом йода, давая оксифторид йода (V), IOF 3 . Известно несколько других менее стабильных оксидов, в частности I 4 O 9 и I 2 O 4 ; их структуры не были определены, но разумные предположения — это I III (I V O 3 ) 3 и [IO] + [IO 3 ] — соответственно.

Стандартные восстановительные потенциалы для водных видов I

E ° (пара) а (Н + ) = 1
(кислота)
E ° (пара) a (OH — ) = 1
(основание)
I 2 / I — +0,535 I 2 / I — +0,535
HOI / I — +0,987 IO — / I — +0,48
IO —
3 / I —
+0,26
HOI / I 2 +1,439 IO — / I 2 +0,42
IO —
3 / I 2
+1,195
IO —
3 / HOI
+1,134 IO —
3 / IO —
+0,15
IO —
4 / IO —
3
+1,653
H 5 IO 6 / IO —
3
+1.601 ЧАС
3 IO 2-
6 / IO —
3
+0,65

Более важными являются четыре оксокислоты: гипоиодистая кислота (HIO), йодистая кислота (HIO 2 ), йодная кислота (HIO 3 ) и периодная кислота (HIO 4 или H 5 IO 6 ). При растворении йода в водном растворе происходят следующие реакции:

Я 2 + Н 2 О ⇌ HIO + H + + I — K ac = 2,0 × 10 −13 моль 2 л −2
I 2 + 2 ОН — ⇌ IO — + H 2 O + I — K алк = 30 моль -1 л

Гипойодистая кислота неустойчива к диспропорционированию. Образовавшиеся таким образом ионы гипойодита сразу становятся непропорциональными и дают йодид и йодат:

3 IO — ⇌ 2 I — + IO —
3
К = 10 20

Йодистая кислота и йодит еще менее стабильны и существуют только как мимолетные промежуточные соединения при окислении йодида до йодата, если вообще существуют. Иодаты являются наиболее важными из этих соединений, которые могут быть получены путем окисления йодидов щелочных металлов кислородом при 600 ° C и высоком давлении или путем окисления йода хлоратами . В отличие от хлоратов, которые очень медленно диспропорционируют с образованием хлорида и перхлората, йодаты устойчивы к диспропорционированию как в кислых, так и в щелочных растворах. Из них можно получить соли большинства металлов. Йодную кислоту легче всего получить окислением водной суспензии йода электролизом или дымящей азотной кислотой . Йодат обладает самой слабой окислительной способностью из галатов, но реагирует быстрее всего.

Известны многие периодаты, включая не только ожидаемые тетраэдрические IO. —
4 , но и квадратно-пирамидальный IO 3-
5 , октаэдрический ортопериодат IO 5-
6 , [IO 3 (OH) 3 ] 2– , [I 2 O 8 (OH 2 )] 4– и I
2 О 4-
9 . Обычно их получают электрохимическим окислением щелочного йодата натрия (с оксидом свинца (IV) в качестве анода) или газообразным хлором:

IO —
3 + 6 ОН — → IO 5-
6 + 3 Н 2 О + 2 е — IO —
3 + 6 ОН — + Cl 2 → IO 5-
6 + 2 Cl — + 3 H 2 O

Они являются термодинамически и кинетически мощными окислителями, быстро окисляющими Mn 2+ до MnO. —
4 и расщепление гликолей , α- дикетонов , α- кетолов , α- аминоспиртов и α- диаминов . Ортопериодат особенно стабилизирует высокие степени окисления металлов из-за его очень высокого отрицательного заряда -5. Ортопериодная кислота , H 5 IO 6 , стабильна и дегидратируется при 100 ° C в вакууме до метапериодовой кислоты HIO 4 . Попытка пойти дальше не приводит к несуществующему гептоксиду йода (I 2 O 7 ), а скорее к пятиокиси йода и кислороду. Периодическая кислота может быть протонирована серной кислотой с образованием I (OH) +
6 катион, изоэлектронный Te (OH) 6 и Sb (OH) —
6 , и давая соли с бисульфатом и сульфатом.

Соединения полийода

Когда йод растворяется в сильных кислотах, таких как дымящая серная кислота, образуется ярко-синий парамагнитный раствор, включающий I +
2 катионов. Твердая соль катиона дийода может быть получена окислением йода пентафторидом сурьмы :

Соль I 2 Sb 2 F 11 темно-синего цвета, также известен синий аналог тантала I 2 Ta 2 F 11 . В то время как длина связи I – I в I 2 составляет 267 пм, в I +
2 составляет всего 256 пм, поскольку недостающий электрон в последнем был удален с разрыхляющей орбитали, что сделало связь более прочной и, следовательно, короче. В растворе плавиковой кислоты темно-синий I +
2 обратимо димеризуется ниже −60 ° C, образуя красный прямоугольный диамагнетик I 2+
4 . Другие катионы полийода не так хорошо охарактеризованы, в том числе изогнутые темно-коричневые или черные I +
3 и центросимметричный C 2 h зеленый или черный I +
5 , известный в AsF —
6 и AlCl —
4 соли среди других.

Единственным важный полийодид анион в водном растворе является линейным трийодид , я —
3 . Его образование объясняет, почему растворимость йода в воде может быть увеличена путем добавления раствора йодида калия:

Многие другие полииодиды могут быть обнаружены при кристаллизации растворов, содержащих йод и йодид, например I —
5 , Я —
9 , Я 2-
4 , а я 2-
8 , соли которого с большими слабополяризующимися катионами, такими как Cs +, могут быть выделены.

Йодорганические соединения

Иодорганические Соединения были основополагающими в развитии органического синтеза, таких , как в Hofmann устранение из аминов , тем синтеза Уильямсон эфира , то реакция сочетания Вюрца , и в реактивами Гриньяра .

Углерода -iodine связь является общей функциональной группой , которая образует часть основной органической химии ; формально эти соединения можно рассматривать как органические производные иодид-аниона. Простейшие Иодорганические Соединения, алкилиодиды , могут быть синтезированы с помощью реакции спиртов с трииодид фосфора ; затем их можно использовать в реакциях нуклеофильного замещения или для приготовления реагентов Гриньяра . Связь C – I является самой слабой из всех связей углерод – галоген из-за незначительной разницы в электроотрицательности между углеродом (2,55) и йодом (2,66). По существу, йодид является лучшей уходящей группой среди галогенов до такой степени, что многие йодорганические соединения становятся желтыми при хранении с течением времени из-за разложения на элементарный йод; как таковые, они обычно используются в органическом синтезе из-за легкого образования и разрыва связи C – I. Они также значительно плотнее других галогенорганических соединений благодаря высокому атомному весу йода. Некоторые органические окислители, такие как йоданы, содержат йод в более высокой степени окисления, чем -1, например 2-йодоксибензойная кислота , обычный реагент для окисления спиртов до альдегидов , и дихлорид йодбензола (PhICl 2 ), используемый для селективного хлорирования. из алкенов и алкинов . Одним из наиболее известных применений йодорганических соединений является так называемый йодоформный тест , в котором йодоформ (CHI 3 ) образуется путем исчерпывающего йодирования метилкетона (или другого соединения, способного окисляться до метилкетона), как следует:

Некоторыми недостатками использования йодорганических соединений по сравнению с хлорорганическими или броморганическими соединениями являются большая стоимость и токсичность производных йода, поскольку йод является дорогостоящим, а йодорганические соединения являются более сильными алкилирующими агентами. Например, йодацетамид и йодауксусная кислота денатурируют белки за счет необратимого алкилирования остатков цистеина и предотвращения реформирования дисульфидных связей.

Обмен галогенов с образованием йодалканов по реакции Финкельштейна немного осложняется тем фактом, что йодид является более уходящей группой, чем хлорид или бромид. Тем не менее разница достаточно мала, чтобы реакцию можно было довести до завершения, используя различную растворимость галогенидных солей или используя большой избыток галогенидной соли. В классической реакции Финкельштейна алкилхлорид или алкилбромид превращают в алкилйодид обработкой раствором йодида натрия в ацетоне . Йодид натрия растворит в ацетоне и хлорид натрия и бромид натрия не является. Реакция направлена ​​на продукты массовым действием из-за осаждения нерастворимой соли.

Возникновение и производство

Йод является наименее распространенным из стабильных галогенов, составляя всего 0,46 частей на миллион в породах земной коры (сравните: фтор 544 частей на миллион, хлор 126 частей на миллион, бром 2,5 частей на миллион). Среди 84 элементов, которые встречаются в значительных количествах (элементы 1–42, 44–60, 62–83 и 90–92), он занимает 61-е место по содержанию. Йодидные минералы встречаются редко, и большинство месторождений, которые достаточно сконцентрированы для рентабельной добычи, представляют собой йодатные минералы. Примеры включают лаутарит , Ca (IO 3 ) 2 , и диетецеит , 7Ca (IO 3 ) 2 · 8CaCrO 4 . Это минералы, которые присутствуют в виде следовых примесей в калише , обнаруженном в Чили , основным продуктом которого является нитрат натрия . В общей сложности они могут содержать от 0,02% до 1% йода по массе. Йодат натрия извлекается из калише и восстанавливается до йодида бисульфитом натрия . Затем этот раствор реагирует со свежеэкстрагированным йодатом, что приводит к пропорциональному соотношению с йодом, который можно отфильтровать.

Калише было основным источником йода в 19 веке и продолжает оставаться важным сегодня, заменяя водоросли (которые больше не являются экономически жизнеспособным источником), но в конце 20 века рассолы стали сопоставимым источником. Японское газовое месторождение Минами Канто к востоку от Токио и газовое месторождение американского бассейна Анадарко на северо-западе Оклахомы являются двумя крупнейшими такими источниками. Рассол горячее 60 ° C с глубины источника. Рассолом сначала очищают и подкисляют с помощью серной кислоты , а затем иодид присутствует окисляется до йода с хлором . Производится раствор йода, но он разбавленный и должен быть сконцентрирован. В раствор вдувается воздух для испарения йода, который поступает в абсорбционную башню, где диоксид серы восстанавливает йод. Йодистый водород (HI) , вступает в реакцию с хлором , чтобы осадить йод. После фильтрации и очистки йод фасуется.

2 HI + Cl 2 → I 2 ↑ + 2 HCl I 2 + 2 H 2 O + SO 2 → 2 HI + H 2 SO 4 2 HI + Cl 2 → I 2 ↓ + 2 HCl

Эти источники гарантируют, что Чили и Япония являются сегодня крупнейшими производителями йода. В качестве альтернативы рассол можно обработать нитратом серебра для осаждения йода в виде иодида серебра , который затем разлагается реакцией с железом с образованием металлического серебра и раствора иодида железа (II) . Затем йод может быть высвобожден путем замещения хлором .

Приложения

Около половины всего производимого йода переходит в различные йодорганические соединения, еще 15% остается в виде чистого элемента, еще 15% используется для образования йодида калия и еще 15% для других неорганических соединений йода. Среди основных применений соединений йода — катализаторы , кормовые добавки для животных, стабилизаторы, красители, красители и пигменты, фармацевтика, санитария (из настойки йода ) и фотография; второстепенные применения включают подавление смога, засев облаков и различные применения в аналитической химии.

Химический анализ

Йодид и йодат-анионы часто используются для количественного объемного анализа, например, в иодометрии . Йод и крахмал образуют комплекс синего цвета, и эта реакция часто используется для проверки на крахмал или йод, а также в качестве индикатора в йодометрии . Йодный тест на крахмал до сих пор используется для обнаружения поддельных банкнот, напечатанных на крахмалосодержащей бумаге.

Йодная масса в граммах йода , что потребляется 100 грамм химического вещества , как правило , жиров или масел. Йодные числа часто используются для определения степени ненасыщенности жирных кислот . Эта ненасыщенность находится в форме двойных связей , которые реагируют с соединениями йода. В биологии линолевая кислота (C18: 2 n-6), омега-6 и альфа-линоленовая (C18: 3 n-3) омега-3, арахидоновая кислота (AA) — омега-6 (C20: 4n-6), и докозагексаеновая кислота (DHA) — омега-3 (C22: 6n-3), синтезируемая с йодолипидами, образовавшимися среди клеточных мембран в процессе эволюции жизни, важными в механизме апоптоза , канцерогенеза и дегенеративных заболеваний .

Тетраиодомеркурат (II) калия , K 2 HgI 4 , также известен как реагент Несслера. Его часто используют в качестве чувствительного точечного теста на аммиак . Точно так же Cu 2 HgI 4 используется в качестве осаждающего реагента для определения алкалоидов . Водный щелочной раствор йода используется в йодоформном тесте на метилкетоны.

Спектроскопия

Спектры молекулы иода I 2 состоят (не только) из десятков тысяч резких спектральных линий в диапазоне длин волн 500–700 нм. Поэтому это обычно используемый эталон длины волны (вторичный эталон). При измерении спектральным методом без допплера при фокусировке на одной из этих линий выявляется сверхтонкая структура молекулы йода. Линия теперь разрешена так, что можно измерить либо 15 компонентов (из четных вращательных квантовых чисел, J четное ), либо 21 компонент (из нечетных вращательных квантовых чисел, J нечетных ).

Иодид цезия и йодид натрия, активированный таллием, используются в кристаллических сцинтилляторах для обнаружения гамма-лучей. Эффективность высокая и возможна энергодисперсионная спектроскопия, но разрешение довольно низкое.

Лекарство

Элементарный йод

Элементный йод используется в качестве дезинфицирующего средства либо в качестве элемента, или в качестве водорастворимого трииодид аниона I 3 — генерируемой на месте путем добавления йодида в плохо растворимого в воде элементарного йода (обратная химическая реакция имеет некоторый свободный элементарный йод доступный для антисептики) . Элементарный йод также можно использовать для лечения йодной недостаточности .

В качестве альтернативы, йод может быть получен из йодофоров , которые содержат комплекс йода с солюбилизирующим агентом (ион йодида можно условно рассматривать как йодофор в водных растворах трииодида). Примеры таких препаратов включают:

  • Настойка йода : йод в этаноле или йод и йодид натрия в смеси этанола и воды.
  • Йод Люголя : йод и йодид только в воде, образуя в основном трииодид. В отличие от настойки йода, йод Люголя имеет минимальное количество компонента свободного йода (I 2 ).
  • Повидон йод ( йодофор ).

Антимикробное действие йода быстрое и действует при низких концентрациях, поэтому он используется в операционных. Его конкретный способ действия неизвестен. Он проникает в микроорганизмы и атакует определенные аминокислоты (такие как цистеин и метионин ), нуклеотиды и жирные кислоты , что в конечном итоге приводит к гибели клеток . Он также обладает противовирусным действием, но нелипидные вирусы и парвовирусы менее чувствительны, чем вирусы с липидной оболочкой. Йод, вероятно, атакует поверхностные белки вирусов в оболочке , а также может дестабилизировать мембранные жирные кислоты, вступая в реакцию с ненасыщенными углеродными связями .

Другие составы

В медицине для лечения острого тиреотоксикоза применяют насыщенный раствор йодида калия . Он также используется для блокирования поглощения йода-131 щитовидной железой (см. Раздел об изотопах выше), когда этот изотоп используется в составе радиофармацевтических препаратов (таких как иобенгуан ), которые не нацелены на щитовидную железу или ткани тироидного типа.

Йод-131 (обычно в виде йодида) является компонентом ядерных осадков и особенно опасен из-за склонности щитовидной железы концентрировать проглоченный йод и сохранять его в течение периодов дольше, чем радиологический период полураспада этого изотопа, составляющий восемь дней. По этой причине людям, подверженным риску воздействия радиоактивного йода из окружающей среды (йод-131) в результате выпадения осадков, можно дать указание принимать таблетки нерадиоактивного йодида калия. Типичная доза для взрослых составляет одну таблетку 130 мг в 24 часа, обеспечивая 100 мг (100 000 микрограммов ) ионного йода. (Типичная суточная доза йода для нормального здоровья составляет порядка 100 микрограммов; см. «Прием с пищей» ниже.) Прием этой большой дозы нерадиоактивного йода сводит к минимуму поглощение радиоактивного йода щитовидной железой.

Как элемент с высокой концентрацией электронов и атомным номером йод поглощает рентгеновские лучи слабее 33,3 кэВ из-за фотоэлектрического эффекта самых внутренних электронов. Йодорганические соединения используются при внутривенных инъекциях в качестве рентгеноконтрастных агентов. Это приложение часто используется вместе с передовыми рентгенологическими методами, такими как ангиография и компьютерная томография . В настоящее время все водорастворимые радиоконтрастные вещества используют йод.

Другие

Производство этилендиамина дигидроиодида , используемого в качестве пищевой добавки для домашнего скота, потребляет большую часть доступного йода. Еще одно важное применение — катализатор для производства уксусной кислоты с помощью процессов Monsanto и Cativa . В этих технологиях, которые поддерживают мировой спрос на уксусную кислоту, иодистоводородная кислота преобразует исходный метанол в метилиодид, который подвергается карбонилированию . Гидролиз образовавшегося ацетилиодида регенерирует иодистоводородную кислоту и дает уксусную кислоту.

Неорганические йодиды находят специализированное применение. Титан, цирконий, гафний и торий очищаются с помощью процесса Ван-Аркеля , который включает обратимое образование тетраиодидов этих элементов. Йодид серебра является основным ингредиентом традиционной фотопленки. Тысячи килограммов йодида серебра ежегодно используются для засева облаков, чтобы вызвать дождь.

Йодорганическое соединение эритрозин является важным пищевым красителем. Перфторалкилиодиды являются предшественниками важных поверхностно-активных веществ, таких как перфтороктансульфоновая кислота .

Реакция часов с йодом (в которой йод также служит тестом на крахмал, образуя темно-синий комплекс), является популярным образовательным демонстрационным экспериментом и примером, казалось бы, колеблющейся реакции (колеблется только концентрация промежуточного продукта).

Биологическая роль

Йод является незаменимым элементом для жизни и, имея атомный номер Z = 53, является самым тяжелым элементом, который обычно необходим живым организмам. ( Лантан и другие лантаноиды , а также вольфрам с Z = 74 используются некоторыми микроорганизмами.) Он необходим для синтеза регулирующих рост гормонов щитовидной железы тироксина и трийодтиронина (Т 4 и Т 3 соответственно, названные в честь их количество атомов йода). Дефицит йода приводит к снижению выработки Т 3 и Т 4 и сопутствующему увеличению ткани щитовидной железы в попытке получить больше йода, вызывая заболевание, известное как простой зоб . Основной формой гормона щитовидной железы в крови является тироксин (Т 4 ), который имеет более длительный период полураспада, чем Т 3 . У людей соотношение высвобождаемых в кровь Т 4 к Т 3 составляет от 14: 1 до 20: 1. Т 4 превращается в активный Т 3 (в три-четыре раза более мощный, чем Т 4 ) внутри клеток под действием дейодиназ (5′-йодиназы). Затем они обрабатываются декарбоксилированием и дейодированием с образованием йодтиронамина (T 1 a) и тиронамина (T 0 a ‘). Все три изоформов deiodinases являются селеном отработанных ферментов; таким образом, диетический селен необходим для производства Т 3 .

На йод приходится 65% молекулярной массы Т 4 и 59% Т 3 . От 15 до 20 мг йода сосредоточено в тканях и гормонах щитовидной железы, но 70% всего йода в организме находится в других тканях, включая молочные железы, глаза, слизистую оболочку желудка, тимус плода, спинномозговую жидкость и сосудистое сплетение, артериальное кровообращение. стенки, шейка матки и слюнные железы. В клетки этих тканей йодид попадает непосредственно через симпортер йодида натрия (NIS). Действие йода в тканях молочных желез связано с развитием плода и новорожденного, но в других тканях оно (по крайней мере) частично неизвестно.

Диетическое потребление

Рекомендации Института медицины США составляют от 110 до 130 мкг для младенцев до 12 месяцев, 90 мкг для детей до восьми лет, 130 мкг для детей до 13 лет, 150 мкг для взрослых, 220 мкг для беременных и 290 мкг для кормления грудью. Допустимый верхний уровень потребления (UL) для взрослых составляет 1100 мкг / день. Этот верхний предел был оценен путем анализа влияния добавок на тиреотропный гормон .

Щитовидной железе требуется не более 70 мкг в день для синтеза необходимых суточных количеств Т4 и Т3. Более высокие рекомендованные суточные уровни йода кажутся необходимыми для оптимального функционирования ряда систем организма, включая лактацию , слизистую желудка , слюнные железы , клетки мозга, сосудистое сплетение , тимус и стенки артерий .

Естественные источники диетического йода включают морепродукты , такие как рыба, водоросли (например, ламинария ) и моллюски , молочные продукты и яйца, если животные получали достаточно йода, а также растения, выращенные на богатой йодом почве. Йодированная соль обогащена йодом в виде йодида натрия .

По состоянию на 2000 год среднее потребление йода с пищей в Соединенных Штатах составляло от 240 до 300 мкг / день для мужчин и от 190 до 210 мкг / день для женщин. Основное население США имеет адекватное йодное питание, причем женщины детородного возраста и беременные женщины имеют возможный умеренный риск дефицита йода. В Японии считалось, что потребление намного выше, от 5280 мкг / день до 13800 мкг / день из диетических морских водорослей или водорослей комбу , часто в форме экстрактов комбу умами для супового бульона и картофельных чипсов. Однако новые исследования показывают, что потребление в Японии приближается к 1000–3000 мкг / день. UL для взрослых в Японии последний раз пересматривался до 3000 мкг / день в 2015 году.

После того, как были реализованы программы обогащения йодом, такие как йодирование соли, наблюдались некоторые случаи индуцированного йодом гипертиреоза (так называемый феномен Йода-Базедова ). Состояние, по-видимому, встречается в основном у людей старше сорока лет, и риск оказывается выше, когда дефицит йода серьезный и начальное повышение потребления йода высокое.

Дефицит

В регионах, где в рационе мало йода, как правило, в отдаленных внутренних районах и в полузасушливом экваториальном климате, где не употребляется морская пища, дефицит йода вызывает гипотиреоз, симптомами которого являются крайняя усталость, зоб , замедление умственного развития, депрессия, лишний вес. прирост и низкие базальные температуры тела. Дефицит йода — основная причина предотвратимой умственной отсталости , результат, который возникает в первую очередь, когда младенцы или маленькие дети становятся гипотиреозами из-за нехватки этого элемента. Добавление йода в поваренную соль в значительной степени устранило эту проблему в более богатых странах, но дефицит йода остается серьезной проблемой общественного здравоохранения в развивающихся странах сегодня. Дефицит йода также является проблемой в некоторых регионах Европы. Обработка информации, мелкая моторика и решение проблем со зрением улучшаются за счет восполнения запасов йода у детей с умеренным дефицитом йода.

Источник статьи: http://ru.qaz.wiki/wiki/Iodine

bezinsulina