Иод

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Иод / Iodum (I)
Атомный номер	53
Внешний вид
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	126,90447 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	n/a пм
Энергия ионизации (первый электрон)	1 008,3 (10,45) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p5
Химические свойства
Ковалентный радиус	133 пм
Радиус иона	(+7e) 50 (-1e) 220 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,66
Электродный потенциал	0
Степени окисления	7, 5, 1, ?1
Термодинамические свойства
Плотность	4,93 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,427 (I-I) Дж/(K·моль)
Теплопроводность	(0,45) Вт/(м·K)
Температура плавления	386,7 K
Теплота плавления	15,52 (I-I) кДж/моль
Температура кипения	457,5 K
Теплота испарения	41,95 (I-I) кДж/моль
Молярный объём	25,7 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	орторомбическая
Период решётки	7,720 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	n/a K

Иод (новолат. iodum от др.-греч. ἰοειδής, iodes — фиолетовый) — 53 элемент периодической системы элементов.

В медицине и биологии данное вещество обычно называют йодом (например «раствор йода»), в таблице Менделеева и химическиой литературе употребляется название иод.

[править] История

Иод был открыт в 1811 французским химиком Бернардом Куртуа, который извлекал соду и поташ из золы морских водорослей. Однажды он прилил концентрированную серную кислоту к остатку маточного раствора. К его удивлению, при этом наблюдалось выделение фиолетовых паров какого-то нового вещества (назван по цвету паров: др.-греч. ἰοειδής, iodes — фиолетовый). В 1813-14 годах Ж. Л. Гей-Люссак и Г. Дэви доказали, что это новое простое вещество, которому соответствует неизвестный ранее химический элемент.

Символ J был заменен на I относительно недавно, в 195? году.

[править] Нахождение в природе

Иод — очень редкий элемент земной коры. Его содержание в ней оценивается всего в 1,4•10^-5% (60-е место среди всех элементов). Так как иод химически достаточно активен, в свободном виде в природе он не встречается. Вместе с тем, соединения иода отличает высокая рассеяность — их микропримеси находят повсеместно. В круговороте иода в природе важную роль играет биогенная миграция. В небольших количествах иод содержится в буровых водах нефтяных и газовых скважин (откуда его и извлекают в промышленности), присутствует в морской воде (0,4•10-5—0,5•10-5 %). Собственные минералы иода — иодаргирит AgI, лаурит Са(IO₃)₂ и дитцеит 7Са(IO₃)₂•8CaCrO₄ — довольно редки. Запасы природных иодидов оценваются 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.

[править] Получение

При получении иода разбавленные водные иодсодержащие растворы сначала обрабатывают для перевода иода в форму I₂ нитритом натрия NaNO₂, а выделившийся свободный иод отделяют экстракцией. Для очистки иода используют его способность легко сублимировать.

[править] Физические свойства

Кристаллическая решётка иода ромбическая. Температура плавления 113,5°C, температура кипения 184,35 °C.

Важная особенность иода — способность сублимироваться (переходить из твёрдого в парообразное состояние) уже при комнатной температуре. Плотность иода 4,930 кг/см³.

В парах, в расплаве, в кристаллах существует в виде двухатомных молекул I₂. Пары имеют характерный фиолетовый цвет, так же, как и растворы в неполярных органических растворителях, например в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном спирте.

[править] Химические свойства

Иод плохо растворим в воде, причём протекает обратимая реакция:

I₂ + H₂O = HI + HIO

Хорошо растворим иод в большинстве органических растворителей (сероуглерод, углеводороды, ССl₄, СНСl₃, бензол, спирты, диэтиловый эфир и другие). Растворимость иода в воде увеличивается, если в воде имеются иодид-ионы I^-, так как молекулы I₂ образуют с иодид-ионами комплексные ионы I^3-.

По реакционной способности иод — наименее активный галоген. Из неметаллов реагирует напрямую без нагревания только с фосфором (образуется РI₃) и мышьяком (образуется AsI₃), а также с другими галогенами. Так, с бромом иод реагирует практически без нагревания, причём образуется соединение состава IBr. При нагревании реагирует с водородом Н₂ с образованием газообразного HI. Металлы реагируют с иодом обычно при нагревании. Протеканию реакции способствует наличие паров воды или добавление жидкой воды. Так, порошок алюминия вступает в реакцию с иодом, если к порошку добавить каплю воды. Интересно, что со многими металлами иод образует соединения не в высшей степени окисления атома металла, а в низшей. Так, с медью иод образует только соединение состава CuI, с железом — состава FeI₂. Все иодиды металлов, кроме иодидов AgI, CuI и Hg₂I₂, хорошо растворимы в воде.

[править] Кислоты

Раствор иодистого водорода НI в воде — сильная (иодистоводородная) кислота, по свойствам похожая на соляную кислоту. Иодноватистая кислота HIO — кислота очень слабая, существует только в разбавленных водных растворах. Также неустойчивы и её соли — гипоиодиты.

Иодноватая кислота HIO₃ представляет собой твёрдое вещество, в растворах ведёт себя как сильная кислота. Соли этой кислоты — иодаты. Наиболее известен иодат калия KIO₃, используемый в аналитической химии.

Степени окисления +7 иода отвечает иодная кислота НIO₄, которая из растворов выделяется в виде дигидрата НIO₄•2Н₂О. Интересно, что все 5 атомов водорода в этом соединении могут быть замещены катионами металла. Например, известен периодат серебра состава Ag₅IO₆.

Для обнаружения иода в водных растворах используют чрезвычайно чувствительную иодкрахмальную реакцию. Синяя окраска крахмала в растворе различна и появляется, если к раствору добавить ничтожное количество иода — 1 мкг и даже менее.

[править] Применение

[править] Иодидное рафинирование металлов

Иод применяют для получения высокочистого титана, циркония, гафния, ниобия и других металлов. При иодидном рафинировании исходный металл с примесями переводят в форму летучих иодидов, а затем полученные иодиды разлагают на раскалённой тонкой нити. Нить изготовлена из заранее очищенного металла, который подвергают рафинированию. Её температуру подбирают такой, чтобы на нити могло происходить разложение только иодида очищаемого металла, а остальные иодиды оставались в паровой фазе.

[править] Источники света

Используют иод и в иодных лампах накаливания, имеющих вольфрамовую спираль и характеризующихся большим сроком службы. Как правило, в таких лампах пары иода находятся в среде тяжелого инертного газа ксенона (лампы часто называют ксеноновыми) и реагируют с атомами вольфрама, испаряющимися с нагретой спирали. Образуется летучий в этих условиях иодид, который рано или поздно оказывается вновь вблизи спирали. Происходит немедленное разложение иодида, и освободившийся вольфрам вновь оказывается на спирали.

[править] Прочие области применения

Иод применяют также в пищевых добавках, красителях, катализаторах, в фотографии, в аналитической химии, в качестве спиртового раствора в медицине.

[править] Производство аккумуляторов

Иод используется в качестве положительного электрода(окислителя) в литиево-иодных аккумуляторов для электромобилей.

[править] Лазерный термоядерный синтез

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

[править] Радиоэлектронная промышленность

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

[править] Динамика потребления иода

Мировое потребление иода в 2005 составило 25,5 тыс. тонн.

[править] 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, или ламинария, фукус и другие) накапливают до 1 % иода. Иод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей. У животных и человека иод входит в состав гормонов щитовидной железы — тироксина и трииодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 12-20 мг иода, суточная потребность составляет около 0,2 мг.

[править] Йод в медицине

В медицине используют «йодную настойку», обладающую дезинфицирующим действием. Следует иметь в виду, что обрабатывать иодной настойкой можно только небольшие раны, так как иод может вызвать омертвение ткани, что при больших ранах увеличит сроки их заживления.

Выпущен также противовоспалительный препарад Йокс на основе йода в виде аэрозоля и раствора для наружного применения; используется для лечения ангины, тонзиллита, фарингита, стоматита, гриппа.

Микроколичества иода жизненно необходимы человеку, дефицит иода в организме приводит к заболеванию щитовидной железы — эндемическому зобу, встречающемуся в местностях с низким содержанием иода в воздухе, почве, водах. Обычно это высокогорья и области, удалённые от моря. Для того, чтобы обеспечить поступление в организм необходимых количеств иода, используют иодированную поваренную соль.

Искусственные радионуклиды иода — ¹²⁵I, ¹³¹I, ¹³²I и другие — применяются для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы. Однако избыточное накопление радионуклида ¹³¹I в щитовидной железе (что, в частности, стало возможным после аварии на Чернобыльской АЭС) может привести к онкологическому заболеванию. Для предотвращения накопления ¹³¹I в щитовидной железе в организм вводят немного обычного (стабильного) иода. Щитовидная железа, поглотив этот иод, им насыщается и захватывать радионуклид иод-131 более уже не в состоянии. Так что даже если затем ¹³¹I и попадет в организм, он будет из него быстро выведен. Для того, чтобы полностью «заблокировать» щитовидную железу от накопления в ней ¹³¹I, врачи рекомендуют раз в неделю выпивать стакан молока, в который добавлена одна капля иодной настойки. Сделует помнить, что иод токсичен и в виде I₂, и в виде иодидов.

[править] Ссылки

• Иод в энциклопедии «Кругосвет»
• Иод на Webelements
• Иод в Популярной библиотеке химических элементов