Реакция йода с металлами

Обновлено: 04.01.2025

Йод, его свойства

Йод знают все. Порезав палец, мы тянемся к склянке с Йодом, точнее с его спиртовым раствором. Но не все знают насколько важно содержание Йода в нашем организме. Йод является очень сильным антисептическим препаратом. Однако Йод служит не только для смазывания ссадин и царапин. Хотя Йода в человеческом организме всего 25 мг, он играет важную роль. Большая часть «человеческого Йода» находится в щитовидной железе: он входит в состав вещества, которое регулирует обмен веществ в организме. При недостатке Йода задерживается физическое и умственное развитие и возникает болезнь, называющаяся эндемический зоб. Это случается в высокогорных районах, где естественное содержание Йода в воздухе, воде и пище очень низкое.

Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный Йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом I 127 , его содержание в земной коре 4 * 10 -5 % по массе. Радиоактивный Йод I 125 образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов Йода важнейшие - Йод I 131 и Йод I 133 . их в основном используют в медицине.

I₂ - галоген. Темно-серые кристаллы с металлическим блеском . Летуч. Плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей - Йодидов. Слабый окислитель и восстановитель. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами.

Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы Йода больше всего похожи на графит.

Открытие Йода . Конец XVII и начало XVIII века были отмечены в Европе непрекращающимися войнами. Требовалось много пороха и, следовательно, много селитры. Производство селитры приняло невиданные масштабы, наряду с обыкновенным растительным сырьём в дело шли и морские водоросли. В них и обнаружили новый химический элемент. Одним из французских селитроваров был химик и промышленник Бернар Куртуа (1777-1838), он был весьма наблюдательным человеком. Считается, что именно это помогло ему в 1811 г. стать первооткрывателем нового химического элемента Йода. Однажды он заметил, что медный котёл, в котором выпаривался щелок, полученный из фукуса, ламинарий и других бурых водорослей, быстро разрушается, как будто его разъедает какая - то кислота. Куртуа решил выяснить, в чём тут дело. Осадив и удалив из раствора соли натрия, он выпарил раствор, обнаружил в котле сульфид калия и чтобы разложить его, прилил к осадку концентрированной серной кислоты - и тут появился фиолетовый дым. Куртуа повторил опыт, на этот раз в реторте, и в приёмнике реторты осели блестящие чёрные пластинчатые кристаллы. Йодид натрия из водорослей, взаимодействуя с серной кислотой, выделяет Йод I₂ ; одновременно образуется сернистый газ - диоксид серы SO₂ и воду:

Он же получил многие производные нового элемента - Йодоводород HI , Йодноватую кислоту HIO₃ , оксид Йода(V) I₂O₅ , хлорид Йода ICl и другие.

Интересные факты . Содержание Йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация Йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае-июне Йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют небольшую амплитуду, и их до сих пор остаются загадкой; из пищевых продуктов много Йода содержат яйца, молоко, рыба; очень много Йода в морской капусте, которая поступает в продаже в виде консервов, драже и других продуктов; получали Йод из золы черноморской водоросли филлофоры; за годы первой мировой войны на этом заводе было добыто 200 кг Йода; если грозовое облако «засеять» Йодистым серебром или Йодистым свинцом, то вместо града в облаке образуется снежная крупа: засеянное такими солями облако проливает дождём и не вредит полям.

Свойства Йода. Плотность Йода 4,94 г/см3, t_пл 113,5 °С, t_кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Йода состоит из двух атомов (I₂). Уже при обычной температуре Йод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Йода в лабораториях и в промышленности. Йод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах Йодидов.

Химически Йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами Йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя Йодиды.

С водородом Йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород. I₂ + H₂ = 2НI

Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H₂S , тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ и другие восстановители восстанавливают его до I - : I₂ + H₂S = S + 2НI

Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO₃ - . При растворении в воде Йода частично реагирует с ней:

В горячих водных растворах щелочей образуются Йодид и Йодат:

3KIO = 2KI + KIO₃

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

При взаимодействии H₂SO₄ и KI образуется продукт, окрашенный в темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H₂:

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода: 3I₂ + 2AL = 2ALI₃

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

При соединении йодноватой кислоты с щелочью образуется соль:

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

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

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

Перйодатная кислота H₅IO₆ - пятиосновная. Ее получают следующим образом:

5 Ba ( IO ₃ )₂ = Ba ₅ ( IO ₆ )₂ + 4 I ₂ + 9 O ₂

Это средняя по силе кислота. Может образовывать соли в орто-форме ( Ag₅IO₆ ) и в мета-форме ( NaIO₄ ). Перйодатная кислота и ее соли используют в органической и аналитической химии как сильные окислители.

Йод хорошо взаимодействует с серноватистокислым натрием (тиосульфатом):

Это его свойство используется в аналитической химии.

Адсорбируясь на крахмале, Йод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в Йодометрии и качественном анализе для обнаружения Йода.

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

Получение Йода. Сырьем для промышленного получения Йода в России служат нефтяные буровые вод ; за рубежом - морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% Йода в виде Йодата натрия. Для извлечения Йода из нефтяных вод (содержа-щих обычно 20 - 40 мг/л Йода в виде Йодидов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выделившийся Йод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На Йод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный Йод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например дихромата калия.

Распространение Йода .

Распространение в природе. Среднее содержание Йода в земной коре 4*10 -5 % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения Йода рассеяны; глубинные минералы Йода неизвестны. История Йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Из океана соединения Йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены Йодом.

Йод в живом организме. Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами ( Са , Mn , Cu ); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Водоросли, концентрирующие Йод, используются для его промышленного получения. В животный организм Йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник Йода - растительные продукты и корма. В различных биогеохимических провинциях содержание Йода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в Йоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию Йода в среде. Суточная потребность в Йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм Йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.

Применение Йода . Еще в 1854 г. Француз Шатен - превосходный химик-аналитик обнаружил, что распространенность заболевания зобом находится в прямой зависимости от содержания Йода в воздухе, почве, потребляемой людьми пище. Коллеги опротестовали выводы Шатена; более того, Французская академия наук признала их вредными. Что же касается происхождения болезни, то тогда считали, что её могут вызвать 42 причины - недостаток Йода в этом перечне не фигурировал. Недостаток Йода в начале приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь поражает многие системы организма. В результате нарушается обмен веществ, замедляется рост. В отдельных случаях эндемический зоб может привести к глухоте, кретинизму… Эта болезнь больше всего распространена в горных районах и в местах, сильно удаленных от моря.О широком распространении болезни можно судить даже по произведению живописи. Один из лучших портретов Рубенса «Соломенная шляпка». У красивой женщины, изображённой на портрете, заметна припухлость кожи (врач сразу сказал бы: увеличена щитовидка). Те же симптомы и у Андромеды с картины «Персей и Андромеда». Признаки Йодной недостаточности видны так же у некоторых людей, изображенных на портретах и картинах Рембрандта, Дюрера, Ван – Дейка.

Восполнение Йода в организме. В связи с большим или меньшим недо-статком Йода в пище и воде применяют Йодирование поваренной соли, содержащей обычно 10 - 25 г йодистого калия на 1 тонну соли. Применение удобрений, содержащих Йод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах. Кроме Йодирования соли в последние годы стали широко применять Йодирование других продуктов. Из - за постоянной нехватки Йода люди порой не блещут умом, даже взрослые. Такие люди, отличаются взрывным характером, а потому часто терпят неудачи на работе и в личной жизни.

В современном фотографическом процессе для получения негативов используется слой фотографической эмульсии - смеси мельчайших кристалликов Йодистого или бромистого серебра с желатиной (белковым веществом, «животным клеем»), - нанесённый на прозрачную подложку из стекла или полимерной плёнки. Под действием света в этой эмульсии образуется лишь ничтожное количество металлического серебра. При последующем проявлении, т.е. при обработке фоточувствительного материала водным раствором органического восстановителя, реакция восстановления ускоряется под действием первичных частиц металлического серебра, она идёт преимущественно в тех местах, куда падал свет. Затем с помощью тиосульфта натрия ( Na₂S₂O₃ * 5H₂O ), образующего водорастворимую комплексную соль с галогенидом серебра, фотографии удаляют невосстановленный избыток галогенида. Эта стадия называется закреплением или фиксацией изображения. Промывка, сушка - и негатив готов.

Йод в медицине. Антисептические свойства Йода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы Йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 - 1866 гг. великий русский хирург Н.И.Пирогов применял Йодную настойку при лечении ран. Препараты, содержащие Йод , обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты Йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы Йода (микроЙод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза.

Йод - уникальное лекарственное вещество. Он определяет высокую биологическую активность и разностороннее действие лекарственных препаратов, и используют его в основном для изготовления различных лекарственных форм.

Различают четыре группы препаратов йода:

1. содержащие элементарный йод (3- или 5%-ный раствор йода спиртовой, раствор Люголя);

2. неорганические йодиды (калия и натрия йодид) - большинство выпускаемых препаратов содержат от 25 до 250 мкг микроэлемента;

3. органические вещества, отщепляющие элементарный йод (йодоформ, йодинол и др.);

4. йодсодержащие органические вещества, в молекуле которых йод прочно связан (рентгенконтрастные вещества).

Препараты, содержащие йод, обладают различными свойствами.

· Элементарный йод оказывает противомикробное и противогрибковое (фунгицидное) действие, его растворы широко применяют для обработки ран, подготовки операционного поля и т. п. Они обладают противовоспалительными и отвлекающими свойствами, при нанесении на кожу и слизистые оболочки оказывают раздражающее действие и могут вызвать рефлекторные изменения в деятельности организма.

· Препараты йода блокируют накопление радиоактивного йода в щитовидной железе и способствуют его выведению из организма, тем самым снижают лучевую дозу и ослабляют радиационное воздействие.

· При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода тормозят функцию щитовидной железы, угнетая образование ширеотропного гормона передней доли гипофиза. Данное свойство используют при лечении больных с заболеваниями щитовидной железы.

· Установлено также, что йод влияет на обмен жиров и белков. При применении йодных препаратов наблюдается снижение уровня холестерина в крови и уменьшение ее свертываемости.

· Рефлекторным повышением выделения слизи железами дыхательных путей и протеолитическим действием (расщеплением белков) объясняется применение препаратов йода в качестве отхаркивающих и муколитических (разжижающих мокроту) средств.

· Для диагностических целей используют рентгенконтрастные вещества, содержащие йод.

· Искусственно полученные радиоактивные изотопы йода 1-123, 1-125, 1-131 используются для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда ее заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности излучения радиоизотопов йода разрушать клетки железы, вырабатывающие гормоны.

Препараты йода применяют наружно и внутрь: наружно используют как обеззараживающие, раздражающие и отвлекающие средства при воспалительных и других заболеваниях кожи и слизистых оболочек, внутрь - при атеросклерозе, хронических воспалительных процессах в дыхательных путях, при третичном сифилисе, для профилактики и лечения эндемического зоба, при хроническом отравлении ртутью и свинцом. В экспериментах высокие дозы йода использовались для лечения полиомиелита, вирусных заболеваний и некоторых болезней центральной нервной системы.

Йод

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.

Содержание

1 Название и обозначение
2 История
3 Нахождение в природе

4 Физические свойства

4.1 Изотопы

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

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

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:

С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:

Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H₂S, Na₂S₂O₃ и другие восстановители восстанавливают его до иона I − :

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)

Реакция образования нитрида трийода:

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:

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).

Химия йода и его соединений

История открытия этого элемента, напрямую связана с именем французского химика–технолога и фармацевта Бернара Куртуа, родившегося в 1777 и умершего в 1838 году. Свое великое открытие ученый сделал в 1811 г. В этот период, как раз, когда шли Наполеоновский войны, государство нуждалось в больших объемах селитры, которая использовалась для производства пороха. Страна уже имела большие запасы натриевой селитры, но она была малопригодна для производства пороха, так как быстро сырела на воздухе. Однако, уже был известен способ превращения натриевой селитры в калийную, с использованием золы морских водорослей. Этим и занимался Куртуа в своей лаборатории, т.е. в тот период он являлся производителем селитры. По ходу своей работы он заметил, что в золе водорослей находится какое-то вещество, которое разъедает железные и медные сосуды, но ни он сам и ни один из его помощников не знали, как это вещество выделить. Очень распространена версия о том, что совершить открытие Куртуа помог его кот. Говорят, что Бернар Куртуа не только работал в своей лаборатории, но и зачастую любил обедать в ней. А его кот часто находился рядом с ним. В один из таких дней, что-то напугало кота, и он бросился бежать, столкнув на своем пути несколько колб, в одной из которых находился спиртовой экстракт золы водорослей, а в другой серная кислота. Колбы разбились и находящиеся в них вещества смешались вместе, при этом в воздух поднялись фиолетовые пары, а затем выпали в мелкие темные кристаллики вокруг. Действительно, при действие серной кислоты на йодные соли щелочных металлов (NaI, KI), выделяется йодоводород (HI), который является непрочным веществом и в присутствие серной кислоты разлагается с образованием молекулярного йода и некоторых других продуктов: H₂SO₄ + 8HI = H₂S + 4I₂ + 4H₂O

Куртуа сильно заинтересовался наблюдаемым явлением и хорошо изучил новое вещество. Некоторое время спустя Куртуа сообщил о своем открытие двум друзьям Н. Клеману и Ш.Б. Дезорму. А спустя еще какое-то время, новым элементом заинтересовались двое знаменитых ученых – француз Ж.Л. Гей-Люссак и англичанин Г. Дэви. Начав исследования данного элемента, эти ученые долгое время вели между собой горячие научные споры, а когда пришло время выбирать название химического элемента Гей-Люссак предложил – Йод, а Дэви – Йодин, причем оба руководствовались цветом (от греч. Iodes – фиолетовый).

Йод при комнатной температуре представляет собой темно-фиолетовые кристаллы со слабым блеском. При нагревании под атмосферным давлением он сублимируется (возгоняется), превращаясь в пар фиолетового цвета; при охлаждении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки йода от нелетучих примесей. Мало растворим в воде, хорошо во многих органических растворителях.

Йод — редкий элемент. 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.

Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды

Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127

Строение атома и атомные характеристики йода

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

Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s 2 p 5 .

Известной качественной реакцией на йод является его взаимодействие с крахмалом, при котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения включения.

1) С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды:

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

2) С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:

3) Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H₂S, Na₂S₂O₃ и другие восстановители восстанавливают его до иона I − :

4) Йод может также окислять сернистую кислоту:

5) При растворении в воде йод частично реагирует с ней

6) Йод окисляется концентрированной кислотой:

7) В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат

I₂ + 2KOH = KI + KIO + H2O

8) При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

а йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой, образуя йодоводород и фосфоновую (трив. фосфористую) кислоту:

Йодоводород, газ, очень похож по своим свойствам на хлороводород, но отличается более выраженными восстановительными свойствами. Очень хорошо растворим в воде (425:1), концентрированный раствор йодоводорода дымит вследствие выделения паров HI, образующего с водяными парами туман.
В водном растворе принадлежит к числу наиболее сильных кислот.
Йодоводород уже при комнатной температуре постепенно окисляется кислородом воздуха, причем под действием света реакция сильно ускоряется:

Восстановительные свойства йодоводорода заметно проявляются при взаимодействии с концентрированной серной кислотой, которая при этом восстанавливается до свободной серы или даже до H₂S. Поэтому HI невозможно получить действием серной кислоты на иодиды. Обычно йодоводород получают действием воды на соединения йода с фосфором - РI₃. Последний подвергается при этом полному гидролизу, образуя фосфористую кислоту и йодоводород: РI₃ + ЗН₂О = Н₃РО₃ + 3HI
Раствор йодоводорода (вплоть до 50%-ной концентрации) можно также получить, пропуская H₂S в водную суспензию йода.

Йодоводород реагирует с хлоридом железа (III) с образованием молекулярного йода:

или с сульфатом железа (III):

Йодоводород легко окисляется соединениями азота, например, оксидом азота (IV):

Исследовательский проект "Взаимодействие йода с металлом"

Руководитель:
Комлева Наталья Александровна,
учитель начальных классов.

г. Нижневартовск
2012г.
КООРДИНАЦИОННЫЙ ЦЕНТР НАЦИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ТВОРЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РОССИИ» МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ФЕСТИВАЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ «ОТКРЫТИЕ МИРА»

Актуальность выбранной темы
Йода в человеческом организме всего 25 мг, он играет важную роль.
При недостатке йода задерживается физическое и умственное развитие и возникает болезнь.

Одним из важнейших микроэлементов, необходимых для слаженной работы организма является йод. Роль йода в развитии и сохранении жизни на нашей планете не может взять ни один другой элемент. Йод такой знакомый и доступный – в любой аптеке можно купить пузырек йодной настойки, но это совсем не тот йод которого не хватает нашему организму.
И какими еще неизвестным свойствами обладает этот редкий,
но повсеместно распространенный элемент.

Актуальность выбранной темы
Проблема
Человек в повседневной жизни постоянно сталкивается с йодной настойкой и с препаратами содержащими йод. Но как применять их без вреда для здоровья и предметов?

Для полноценного развития организма
человека необходимы макро- и микроэлементы,
а для самозащиты наиболее важен йод.
Этот микроэлемент играет главную роль в организме, обеспечивая его устойчивость к повреждающим факторам внешней среды: радиации, химическим ядам, травмам и так далее.
Из йода на 65% состоит тироксин - гормон щитовидной железы, который повышает сопротивляемость тканей, способность клеток освобождаться от вредных веществ, регулирует интенсивность дыхания и энергетический обмен.
Но этим не ограничивается польза микроэлемента. Пока человек получает достаточное количество энергии, он бодр, полон сил, жизнерадостен и здоров.
Как только хотя бы в одной из энергетических цепочек происходит сбой, самочувствие ухудшается. При серьезных неполадках в энергетическом обмене человек заболевает.

Гипотеза
Предполагается, что йод, будучи активным веществом, при взаимодействии с металлом вступает в химическую реакцию (окисление) и образует новое химической соединение (йодистое железо).
Цель
исследовать взаимодействие йода с металлом
Задачи
Узнать историю открытия йода.
Выявить значение йода в природе и в жизни человека.
Провести в домашних условиях эксперимент по взаимодействию йода с металлом (сталь).
Методы
сбор информации;
анализ литературы;
эксперимент;
наблюдение;
Описание.

Интересные факты о йоде
Йод и кот

Йод — очень редкий элемент земной коры (60-е место среди всех элементов). У йода есть одна особенность — крайняя рассеянность в природе.
Будучи далеко не самым распространенным элементом, йод присутствует практически везде.
Находится в виде иодидов в морской воде Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях.
Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны
Йод получают из золы морских водорослей и буровых нефтяных вод.
Нахождение йода в природе
Лазурит

Схема круговорота йода в природе
Дождь в горах
Море

В.О.Мохнач, известный российский учёный, охарактеризовал значение йода такими словами: " Этот элемент входит в состав тироксина (гормона щитовидной железы), который жизненно необходим в качестве регулятора роста организма и стимулятора процессов обмена веществ. Трудно даже себе представить, какую форму приняла бы жизнь позвоночного животного, если бы в природе отсутствовал этот элемент".
Если бы они употребляли йод,
то никогда бы не вымерли.

В пищу необходимо использовать:
овощи, фрукты, крупы, морепродукты
Каким образом наш организм получает йод

Сколько надо йода
Для того чтобы обеспечить поступление в организм необходимых количеств йода, используют йодированную поваренную соль, хлеб а также обогащенные йодом биологически активные добавок к пище.
В домашних условиях мы часто используем «йодную настойку», обладающую дезинфицирующим действием. Следует иметь в виду, что обрабатывать йодной настойкой можно только небольшие раны, так как йод может травмировать ткани и увеличить сроки их заживления.
Йод химически активный элемент, поэтому обращение с йодом требует осторожности.
Рассмотрим в ходе эксперимента взаимодействие йода с металлом.

1. Берём стальную пластину, очищаем до металлического блеска, обезжириваем поверхность бензином.
Затем нагреваем пластину до t 40-45 С и наносим тонкий слой парафина на одну сторону пластины, остужаем до комнатной температуры.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Проведем эксперемент, с
целью узнать как взаимодействует
йод с металлом.

2. Острым предметом по парафину наносим надпись на поверхность.

3. Заполняем надпись раствором йода, по мере высыхания повторяем.

4. Через 24 часа смываем парафин и на поверхности пластины получаем результаты опыта

Практическое применение результатов исследования
Маркировка деталей на производстве

Маркировка деталей на производстве

В ходе эксперимента сделаны выводы:

1. Йод ,как и все химические элементы группы галогенов, является активным окислителем.

2. Йод в процессе взаимодействия со стальной пластиной вступил в реакцию окисления, в результате чего мы получили (йодистое железо) ожидаемый результат.

В ходе данного исследования мы научились проводить химический эксперимент
в домашних условиях.

Сделали вывод , что раствор йода химически активен с металлами, поэтому его производят и хранят только в стеклянной таре.

Выяснили, что свойства йода применяются в промышленности для получения высокочистого титана, циркония и др.металлов (йодное рафинирование металлов).
Также йод применяют в йодных лампах накаливания, в пищевых добавках, красителях, в медицине и фотографии.
Выявили, что йод имеет огромное значение как в природе так и в жизни человека.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследовательская работа
Взаимодействие йода
с металлом

Автор: Юртаев Григорий Антонович МБОУ «Лицей №2», 1 а класс.

Благодарю за внимание!
КООРДИНАЦИОННЫЙ ЦЕНТР НАЦИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ТВОРЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РОССИИ» МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ФЕСТИВАЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ «ОТКРЫТИЕ МИРА»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H +

Li +

K +

Na +

NH₄ +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu 2+

OH -

F -

Cl -

Br -

I -

S 2-

HS -

SO₃ 2-

HSO₃ -

SO₄ 2-

HSO₄ -

NO₃ -

NO₂ -

PO₄ 3-

CO₃ 2-

CH₃COO -

SiO₃ 2-

Растворимые (>1%)

Нерастворимые (

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Внимание, если вы не нашли в базе сайта нужную реакцию, вы можете добавить ее самостоятельно.

На данный момент доступна упрощенная авторизация через VK.
В будущем добавлю авторизацию через Гугл и Яндекс.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Эти параметры действуют только для верхнего изображения вещества и не применяются в реакциях.

Размер шрифта

Отображение гетероатомов

Корректная работа сайта обеспечена на всех браузерах, кроме Internet Explorer.

Если вы пользуетесь Internet Explorer, смените браузер.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Читайте также: