Что такое Иод, iodium-jodium, характеристики, свойства

Иод — это химический элемент I

Иод класс химических элементов

Элемент I — относится к группе, классу хим элементов ((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 иод при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Элементарный иод высокотоксичен.

Молекула простого вещества двухатомна) (формула I2 ).

Элемент I свойство химического элемента Иод Iodium-Jodium

Основные характеристики и свойства элемента I…, его параметры. 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 5 периоде.

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 иод . 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 элементаJ был заменен на I .

История

Иод был открыт в 1811 г. Куртуа. При кипячении серной кислоты с рассолом золы морских водорослей он наблюдал выделение фиолетового пара, при охлаждении превращающегося в темные кристаллы с ярким блеском.

Элементарная природа иода установлена в 1811-1813 гг. Л.Ж. Гей-Люссаком ( а чуть позже и Х.Дэви). Гей-Люссак получил также многие производные ( HI , HIO 3 , I2 O5 , ICl и др.). Важнейшим природным источником иода служат буровые воды нефтяных и газовых скважин.

Нахождение в природе

Иод — 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. Иод находится в виде иодидов 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 иодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии . В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча иода, например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн иода в год. Наиболее известный из минералов иода — лаутарит Ca(IO 3 )2 . Некоторые другие минералы иода — иодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI.

Сырьём для промышленного получения иода 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 иода из такого сырья

Физические свойства

Пары иода

Жидкий иод на дне химического стакана

Природный иод состоит только из одного изотопа — иода-127. Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s 2 p5 . В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).

Радиус нейтрального атома иода 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 иода равны, соответственно: 10,45; 19,10; 33 эВ. Сродство к электрону −3,08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность иода — 2,66, иод принадлежит к числу неметаллов.

Иод 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 иодидов щелочных металлов с образованием трииодидов (например трииодида калия KI 3 ).

При нагревании при атмосферном давлении иод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары иода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки иода от нелетучих примесей.

Жидкий иод можно получить, нагревая его под давлением.

Изотопы

Известны 37 изотопов иода с массовыми числами от 108 до 144. Из них только 127 I является стабильным, период полураспада остальных изотопов иода 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

Иод относится к группе галогенов.

Электронная формула ( Электронная конфигурация ) иода: 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: иодоводородную (HI) , иодноватистую (HIO) , иодистую (HIO 2 ) , иодноватую (HIO 3 ) , иодную (HIO 4 ) .

Химически иод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром .

  • Довольно известной качественной реакцией на иод 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) [13] .
  • С металлами иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:
Hg+I2→HgI2 {\\displaystyle {\\mathsf {Hg+I_{2}\\rightarrow HgI_{2}}}}\\mathsf{Hg + I_2 \\rightarrow HgI_2}
  • С водородом иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород :
H2+I2→2HI {\\displaystyle {\\mathsf {H_{2}+I_{2}\\rightarrow 2HI}}}\\mathsf{H_2 + I_2 \\rightarrow 2HI}
  • Иод является окислителем , менее сильным, чем фтор , хлор и бром . Сероводород H2 S , Na 2 S2 O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I :
\\mathsf{I_2 + H_2S \\rightarrow S + 2HI}
\\mathsf{I_2 + 2Na_2S_2O_3 \\rightarrow 2NaI + Na_2S_4O_6}

Последняя реакция также используется в аналитической химии для определения иода.

  • При растворении в воде иод частично реагирует с ней (По «Началам Химии» Кузьменко: реакция не идёт даже при нагревании, текст нуждается в проверке)
{\\displaystyle {\\mathsf {I_{2}+H_{2}O\\rightarrow HI+HIO}},} pKc =15,99
  • Реакция образования нитрида трииода :
\\mathsf{3I_2 + 5 NH_3 \\rightarrow 3NH_4I + NH_3 \\cdot NI_3\\downarrow }

Нитрид трииода в сухом кристаллическом состоянии разлагается с выделением фиолетовых паров иода, что демонстрируется как эффектная химическая реакция.

  • Иодиды щелочных металлов очень склонны в растворах присоединять (растворять) молекулы галогенов с образованием полииодидов (периодидов) — трииодид калия , дихлороиодат(I) калия :
\\mathsf{ KI + I_2 \\rightarrow KI_3 }

Применение

В медицине

5 % спиртовой раствор иода

5-процентный спиртовой раствор иода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците иода в организме. Продукты присоединения иода к крахмалу (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 (например, на ягодицах ). Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались «шишки», образовавшиеся в местах внутримышечных инъекций.

В качестве антисептика применяется всё реже и реже.

В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты .

Иод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы иода (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 иода-131, разрешается при снижении общей активности этого нуклида в теле пациента до уровня 0,4 ГБк

В криминалистике

В криминалистике пары иода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например, на купюрах.

В технике: рафинирование металлов

Источники света

Иод 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

Иод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-ионных аккумуляторах для автомобилей.

Лазерный термоядерный синтез

Некоторые иодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах иода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза).

Радиоэлектронная промышленность

В последние годы резко повысился спрос на иод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.

Динамика потребления иода

Мировое потребление иода в 2005 году составило 25,8 тыс. тонн

Биологическая роль

Иод 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 % иода. Богаты иодом водные растения семейства рясковых. Иод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей.

Иод и щитовидная железа

У животных и человека иод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трииодтиронина , оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.

В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12—20 мг иода. Суточная потребность человека в иоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник) суточная доза иода составляет 0,15 мг.

Отсутствие или недостаток иода 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 иода, с профилактической целью добавляют иодид калия , иодид натрия или иодат калия ( иодированная соль ).

Недостаток иода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни , кретинизму ). Также при небольшом недостатке иода 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

Skull and crossbones.svg

NFPA 704.svg
Иод токсичен. Смертельная доза (LD50) — 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров иода 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 иода в воде 0,125 мг/дм³, в воздухе 1 мг/м³.

Радиоактивный иод-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 иод, как и обычный, концентрируется в щитовидной железе, что приводит к её облучению и дисфункции. Основным источником загрязнения атмосферы радиоактивным иодом являются атомные станции и фармакологическое производство.

Свойство радиоиода позволяет использовать его для борьбы с опухолями щитовидной железы и диагностики её заболеваний (см. выше).

формула химического элемента Иод Iodium-Jodium

Химическая формула Иода:

Атомы Иод Iodium-Jodium химических элементов

Атомы Iodium-Jodium хим. элемента

Iodium-Jodium Иод ядро строение

Строение ядра химического элемента Iodium-Jodium — I,

История открытия Иод Iodium-Jodium

Открытие элемента Iodium-Jodium —

Иод Iodium-Jodium происхождение названия

Откуда произошло название Iodium-Jodium …

Распространённость Иод Iodium-Jodium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, I …

Получение Иод Iodium-Jodium

Iodium-Jodium — получение элемента

Физические свойства Иод Iodium-Jodium

Основные свойства Iodium-Jodium

Изотопы Iodium-Jodium Иод

Наличие и определение изотопов Iodium-Jodium

I свойства изотопов Иод Iodium-Jodium

Химические свойства Иод Iodium-Jodium

Определение химических свойств Iodium-Jodium

Меры предосторожности Иод Iodium-Jodium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Iodium-Jodium

Стоимость Иод Iodium-Jodium

Рыночная стоимость I, цена Иод Iodium-Jodium

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент I