Атомная масса йода. ЙОД — Большая Медицинская Энциклопедия

Какова роль йода для нашего организма? Многие из нас привыкли видеть этот лекарственный препарат как антисептическое средство фармакологической индустрии. На самом деле он относится к группе полезных микроэлементов, которые отвечают за огромное количество функций в нашем организме.

Низкий уровень данного вещества влечет за собой появление гормонального дисбаланса. Это сказывается на эмоциональном и физическом состоянии человека.

Состав и показания к применению

Состав препарата состоит из калия йодида и этанола. Данные компоненты представляют собой твердую молекулярную решетку. Жидкость имеет фиолетовый оттенок и резкий запах. При наружном нанесении он обладает антисептическим эффектом, в результате которого уничтожается до 95% патогенной микрофлоры.

Применение йода внутрь положительно сказывается на работе щитовидной железы. Состав помогает усилить процессы диссимиляции, стимулирует выработку гормона терротоксина, а также запускает процессы тканевого метаболизма.

Неправильно подобрана дозировка может спровоцировать чрезмерное накопление радиоактивного вещества в тканях щитовидной железы. Здесь отмечают нарушенную выработку жизненно важных гормонов. Это влечет за собой развитие патологических процессов, которые могут стать причиной дисфункции яичников или гипофиза.

ЧЕМ ПОЛЕЗЕН ЙОД ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА?

Препарат предназначен для пациентов со следующей симптоматикой:

• инфекционно – воспалительные процессы на слизистых;
• невралгия;
• миозит;
• сифилис;
• атеросклерозирование сосудистой системы;
• избыток холестерина;
• ларингит;
• интоксикация организма тяжелыми металлами;
• озена;
• заболевание сердечной системы.

ВАЖНО: «Перед началом терапевтического лечения, рекомендуется обратиться за помощью к медицинскому врачу. Специалист подберет оптимальную дозировку исходя из клинических показаний и медицинских анализов. Неправильно подобранная доза может спровоцировать возникновение новых патологических очагов в организме».

Как добывают и получают йод

Из чего получают микроэлементы йода? На сегодняшний день известно несколько способов для получения йодида калия в промышленных масштабах. Каждый их отличается своей технологией и полученным объемом.

КАК ДОБЫВАЮТ ЙОД? Различают несколько методов добычи полезного микроэлемента. К ним относят:

Переработка природного сырья. Здесь используются морскую ламинарию. Научно доказано, что 1 т высушенных водорослей содержит в себе до 6 кг йода, в то время как морская вода насыщена всего лишь 50 мг. До конца 70 – х годов ХIХ века такой способ получения природного микроэлемента считался одним из лучших;

Получение йода из селитряных отходов. В них содержатся до 0,5 % йодированных минералов и йодида калия. Данный метод получения микроэлементов начал использоваться с середины 1867 года. Главное преимущество такого метода заключалось в его минимальной стоимости. В результате этого он получил широкую популярность среди производителей всего мира;

Добыча из природных растворов. Для этого используют соленую морскую воду или жидкость из нефтяных отстойников. В данных растворах содержится до 50 мг /л йодида. В нефтяных растворах фиксируют до 100 мг /л жидкости;

Ионитное иодирование. Такой способ добычи основан на химических реакциях, в результате которых отмечают избирательное поглощение йодированных молекул.

Противопоказания и побочные действия

Выделяют ряд медицинских противопоказаний к применению данного препарата. Например, сухой йод часто вызывает индивидуальную непереносимость одного из составляющих состава. В результате этого у человека возникает сильная аллергическая реакция в виде покраснения и высыпаний.

Употреблять йод с водой запрещено людям со следующими заболеваниями.К ним относят:

• язва двенадцатиперстной кишки;
• сахарный диабет;
• нефроз;
• туберкулез почек и легких;
• фурункулез;
• диатез геморрагической среды;
• крапивница;
• угревая сыпь;
• акне.

Неправильное применение радиоактивного раствора йода может спровоцировать возникновение побочных реакций в организме.К ним относят:

• отек Квинке;
• слезотечение;
• местное нанесение сопровождается покраснением кожного покрова;
• крапивница;
• сильное слюноотделение;
• повышенная потливость;
• тахикардия;
• диарея;
• повышенная нервозность.

При обнаружении подобной симптоматики необходимо как можно раньше обратиться за соответствующей помощью.

Где содержится химический элемент

В таблице Менделеева йод располагается по 53 номером. Эта химическая разновидность неметалла при нормальных условиях представляет собой темно – фиолетовые кристаллы, которые имеют резкий и специфический запах. Данное вещество относят к группе активных коллагенов.

Сегодня получить суточную дозу вещества можно из продуктов питания. В некоторых из них содержание йода может достигать предельно допустимый уровень. Избыточное содержание этого микроэлемента сказывается на психоэмоциональном состоянии человека. Он становится слишком раздражительным или, наоборот, пассивным.

К продуктам с высоким содержанием йодидов относятся:

• рыба;
• морские моллюски;
• крабы;
• кальмары;
• ламинария;
• зеленые яблоки;
• сельдь морская;
• твердый сыр;
• молочные продукты;
• грибы.

К продуктам, не содержащим йод можно отнести:

• сахар;
• консервированные изделия;
• фруктовое желе;
• пастила.

Йод (I 2 ) находится в 7-ой группе периодической таблицы Д.И. Менделеева в подгруппе галогенов . На внешнем уровне у атома йода находится 1 неспаренный электрон, одного электрона не хватает до завершения оболочки инертного газа. Вследствие большого радиуса атома йод проявляет восстановительные свойства, вне зависимости от того, что он находится в подгруппе галогенов. Внешний электрон находится далеко от ядра, поэтому йоду его легче отдать, чем присоединить к себе еще. Поэтому йод выступает в качестве восстановителя.

Физические свойства йода.

Йод представляет собой кристаллы блестящего серо-черного цвета.

Химические свойства йода.

Йод не реагирует с большинством неметаллов, а с металлами реагирует только при нагревании и очень медленно. Например, все другие галоген при реакции с железом дают трехвалентную соль FeHal 3 , а йод - только 2х валентную:

Fe + I 2 = FeI 2,

С водородом реакция протекает так:

H 2 + I 2 = 2 HI,

Реакция обратима и эндотермична.

Получение йода.

Йод получают в лаборатории по реакции:

MnO 2 + 4HI = MnI 2 + I 2 + 2H 2 O.

При упоминании йода большинство из нас вспоминает маленький пузырек и ватку. Именно так лечили наши мамы царапины и ссадины в детстве. И сегодня можно найти такой йод, цена в аптеке на него копеечная.

Многие взрослые знают, что йод - это очень важный микроэлемент. Он влияет на работу щитовидной железы и участвует в процессе обмена веществ.Йодсодержащие лекарства будут иметь цену на порядок выше от пузырька для обработки ранок. Из чего делают йод? И почему цена на него такая разная?

Что такое йод?

Йод - это минерал, который находится в неорганических соединениях: воде, грунте, после дождя его можно обнаружить в воздухе. Он также присутствует во многих продуктах питания растительного и животного происхождения. Так, общеизвестно, что йода много в ламинарии, а также других морепродуктах: рыбе, моллюсках, ракообразных.

Йод есть и в обычных продуктах питания, хорошо нам известных: яйцах, говядине, молоке, сливочном масле, обычной капусте, других овощах, зерновых культурах. Вся проблема состоит в том, что его в них недостаточно. Так, к примеру, печень трески (считается, что в ней много йода) содержит 800 мкг минерала, и чтобы удовлетворить суточную норму, нужно ежедневно съедать 180 г этого продукта.

Решая вопрос о том, что лучше - зеленка или йод, мы не задумываемся, как важен йод в повседневной жизни человека.

Взрослому нужно 150 мкг йода в сутки, а беременным - 200 мкг. Норма для младенцев составляет 50 мкг, а для школьника - 120 мкг.

Еще одной проблемой, связанной с доставкой этого вещества в организм человека, будет его разрушение в процессе приготовления. Так, во время варки теряется около 50% этого полезного вещества. А пачка уже через месяц будет содержать только 50% от заявленного количества.

Произрастание растений на почвах, бедных на минерал, значительно сократит его количество в соответствующих продуктах питания.

Здесь решение проблемы можно назвать медицинские цена в аптеке на них, однако зачастую далека от общедоступной.

Медицинское применение йода

Почему так важен для нас этот минерал, содержащийся в очень маленьких количествах в организме человека?

Его всего около 25 миллиграмм, но он играет очень важную роль для обменных процессов. Так, около 15 мг йода находится в щитовидной железе и входит в состав образовываемых ею гормонов трийодтиронина и тироксина. Эти гормоны отвечают за множество функций:

• оказывают стимулирующее воздействие на рост и развитие организма в целом;
• регулируют энергетический и тепловой обмен;
• участвуют в окислении углеводов, жиров и белков;
• ускоряют процесс распада холестерина;
• без них не обходится регуляция сердечной деятельности;
• они препятствуют процессу свертываемости крови и образованию тромбов;
• они очень важны для развития центральной нервной системы.

Оставшиеся 10 мг разместились в репродуктивных органах яичниках (у женщин) и предстательной железе (у мужчин), почках, печени, волосах и ногтях.

Недостаток этого вещества в организме ребенка может вызвать задержку его физического и умственного развития, а его избыток приведет к отравлению под названием "йодизм", возможно, к нарушению работы щитовидной железы, грозному заболеванию под названием "гипертиреоз".

Для разных целей фармакологическая промышленность выпускает разные препараты. Сегодня на лекарства, содержащие легкоусвояемый йод, цена высока. И связано это не только с технологическим процессом изготовления лекарства, но также с тем, что сама добыча йода технологически сложна и финансово затратна.

Очень многих интересует простой вопрос о том, что лучше - зеленка или йод при обработке свежих ран? Здесь следует помнить, что йод не только предупредит развитие грибка и уничтожит инфекцию, с этим также хорошо справляется зеленка. Он будет способствовать более быстрому заживлению ранки - и в этом случае йод более предпочтителен.

Промышленное использование минерала

Йод важен не только для обеспечения нормального жизненного цикла человека, его используют во многих отраслях промышленности, он нужен для производства большого количества продукции.

Так, при участии этого вещества делают рентгенологические снимки, изготавливают фотографии, добавляют к маслу для подшипников, с его участием производят стекла для фар и светильники со спецэффектами, он нужен для получения металлов высокой чистоты.

Сегодня развивается новое направление в производстве ламп накаливания, где важную роль играет йод. Применение его позволит значительно продлить срок службы обычных ламп накаливания с вольфрамовой спиралью.

Согласно статистике, 99% известных запасов йода находится в Японии и Чили, они являются основными поставщиками его на мировой рынок. Так, чилийскими компаниями производится свыше 720 тонн йода в год.

Производственные мощности России позволяют вырабатывать до 200 тонн минерала-сырца за год, что меньше потребности страны в 6 раз.

Добыча йода из морских водорослей

Вопрос необходимости промышленной добычи этого вещества возник в 18 веке. Еще тогда было замечено, что морские растения обладают повышенным содержанием этого важного минерала. Первым промышленным производствам была добыча йода из морских водорослей. В России такой завод построили в Екатеринбурге (1915), он производил минерал из филлофлоры (водоросли Черного моря).

Сегодня добыча этого минерала-сырца из водорослей - это наиболее распространенный метод получения йода в промышленных масштабах. Производство строят возле моря, в ходе процесса добывают из золы высушенного морского растения. Наиболее крупные предприятия добывают в год до 300 тонн кристаллического минерала.

Морская ламинария отнесена к основным источникам промышленной добычи йода. Она содержит 0,8-0,16% йода (в сухом веществе).

Выделение минерала из селитряных отходов

Выделение йода из маточных рассолов производства селитры - один из наиболее дешевых промышленных методов. Здесь на вопрос о том, из чего делают йод, ответ будет простым - из отходов.

Было обнаружено, что при производстве или натриевой) в остается до 4 г йодата и йодида натрия на каждый 1 кг рассола (это 0,4%). Метод применяется более 200 лет во всем мире, главное его достоинство - это дешевизна.

Получение йода из рассолов

Еще одним ответом на вопрос о том, из чего делают йод, будет добыча минерала из природного неорганического сырья - природных рассолов.

Дело в том, что при бурении нефтяных скважин в сопутствующих водах было обнаружено значительное количество йода, порой свыше 100 мкг на 1 л, но в основном не выше 40. Эту особенность глубинных вод обнаружил Потылицын А.Л (русский химик) в 1882 году, однако добывать минерал из рассолов было дорого и экономически невыгодно.

Промышленная добыча началась только в советские времена после того, как изобрели угольный метод накопления йода (1930). Уголь способен накапливать до 40 г йода на 1 кг за месяц. Сейчас это один из основных методов добычи кристалла-сырца в России.

Ионитная добыча

Эта методика очень широко используется в Японии. Способ новый и получил широкое применение только в последние десятилетия. Здесь для извлечения сырца используют высокомолекулярные ионообменные смолы.

Однако в России он не используется, так как не дает возможности извлечь весь йод из сырья и оставляет значительное его количество в отходах.

Инновационные методики В. Ганяева

Недавно в профессором В. Ганяевым было разработано уникальную технологию добычи йода из минеральной воды. Летом 2016 года создано специальную установку, и сегодня она успешно проходит испытания.

По подсчетам ученых, новая технология не только экологически чище, но и экономически выгоднее, здесь не используют хлористые соединения и рассолы серной кислоты. При ее использовании количество добываемого минерала-сырца составит 24 г на 1 литр концентрата.

Так что на вопрос о том, из чего делают йод,можно также ответить что в России - из минеральной воды. Хотя ученые считают, что данная технология позволит намного эффективнее использовать сопутствующие нефтедобычи рассолы.

Как производят медицинский йод?

Сегодня хорошо нам известный антисептик - спиртовой 5-процентный йод, применение получает все реже. На смену ему пришли препараты, где йод используется в соединении с крахмалом.

Если рассматривать вопрос о том, есть ли разница в производстве технического йода и медицинского, то тут следует обратить внимание на следующее.

1. При производстве сырца в промышленных масштабах, его вырабатывают в форме кристаллического минерала с определенным содержанием чистого йода (по таблице Менделеева).
2. Йод медицинский становится таковым после соединения кристаллов сырца с другими веществами: водой, спиртами, эфирами.

Отсюда вывод: изначально кристаллы йода не разделяются на медицинские и технические - этот статус они получают в процессе дальнейшей обработки.

Цена на препараты йода в аптеках зависит не от основного компонента, а тех дополнительных составляющих, которые войдут в лекарство. В хорошо знакомом нам пузырьке антисептика есть только йод и этиловый спирт, тогда как, например, препараты для лечения гипертиреоза окажутся на 2 порядка дороже. Они содержат множество других компонентов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Йод расположен в пятом периоде VII группе главной (A) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам p -семейства. Неметалл. Обозначение - I. Порядковый номер - 53. Относительная атомная масса - 126,905 а.е.м.

Электронное строение атома йода

Атом йода состоит из положительно заряженного ядра (+53), внутри которого есть 53 протона и 74 нейтрона, а вокруг, по пяти орбитам движутся 53 электрона.

Рис.1. Схематическое строение атома йода.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

53Te) 2) 8) 18) 18) 7 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .

Внешний энергетический уровень атома йода содержит 7 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Валентные электроны атома йода можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Подуровень

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание элемента

2. История открытия

3. Свойства

3.1 Физические свойства

3.2 Химические свойства

4. Нахождение в природе

4.1 Йод в живом организме

4.2 Йод и человек

4.3 Способы получения

5. Применение йода

5.1 Йод в медицине

5.2 Йод радиоактивный

5.3 Йод в промышленности

6.1 Биогенность йода

1. Описание элемента

Йод - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер - 53. Относ ительная атомная масса 126,9045 . Галоген. 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.

I 2 - 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.

Молекула элементного Йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы Йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого Йода.

2 . История открытия

Йод был открыт в 1811 году французским химиком-технологом Бернаром Куртуа (1777--1838), сыном известного селитровара. В годы Великой французской революции он уже помогал отцу «извлекать из недр земли основной элемент оружия для поражения тиранов» (KNO3-калиевая селитра), а позже занялся селитроварением самостоятельно.

Куртуа не был простым ремесленником. Проработав три года в аптеке, он получил разрешение слушать лекции по химии и заниматься в лаборатории Политехнической школы в Париже, у знаменитого Фуркруа. Свои познания он приложил к изучению золы морских водорослей, из которой тогда добывали соду. Куртуа заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. В маточном растворе, после упаривания и осаждения кристаллических сульфатов натрия и калия, оставались их сульфиды и, видимо, что-то еще. Добавив к раствору концентрированной серной кислоты, Куртуа обнаружил выделение фиолетовых паров. Не исключено, что нечто подобное наблюдали коллеги и современники Куртуа, но именно он первым перешел от наблюдений к исследованиям, от исследований -- к выводам.

Вот эти выводы (цитирую статью, написанную Куртуа):

«В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится достаточно большое количество необычного и любопытного вещества. Его легко выделить. Для этого достаточно прилить серную кислоту к маточному раствору и нагреть его в реторте, соединенной с приемником. Новое вещество... осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск, сходный с блеском кристаллического сульфида свинца... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ, и у него наблюдаются другие замечательные свойства, что придает его открытию величайший интерес».

В 1813 году появилась первая научная публикация об этом веществе, его стали изучать химики разных стран, в том числе такие светила науки, как Жозеф Гей-Люссак и Хэмфри Дэви. Год спустя эти ученые установили элементарность вещества, открытого Куртуа, и Гей-Люссак назвал новый элемент йодом от греческого слова (ioeidhz -темно-синий, фиолетовый).

3 . Свойства

3.1 Физические свойства

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 (I 2 ). Заметная диссоциация I 2 2I - наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. 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 малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется около 0,03 г йода, с повышением температуры растворимость йода несколько увеличивается. Гораздо лучше йод растворяется в органических растворителях. В глицерине растворимость йода составляет 0,97 г йода, в четыреххлористом углероде - 2,9 г, в спирте, эфире и сероуглероде - около 20 г йода на 100 г растворителя. При растворении йода в бескислородных органических растворителях (четыреххлористый углерод, сероуглерод, бензол) образуются фиолетовые растворы; с кислородсодержащими растворителями йод дает растворы, имеющие бурую окраску. В фиолетовых растворах йод находится в виде молекул I2, в бурых - в виде неустойчивых соединений со слабыми донорно-акцепторными связями. Йод хорошо растворяется в водных растворах йодидов, при этом образуется комплексный трийодид-ион, находящийся в равновесии с исходными веществами и продуктами гидролиза. Трийодид-ион участвует в химических реакциях как эквимолярная смесь молекулярного йода и йодид-иона.

Атом йода обладает очень легко поляризуемой электронной оболочкой. Катионы большинства элементов способны глубоко проникать в электронную оболочку йода, вызывая значительную ее деформацию. Вследствие этого соединения йода обладают более ковалентным характером, чем аналогичные соединения остальных галогенов. Высокая поляризуемость приводит к возможности существования структур с положительным концом диполя на атоме йода. Положительно поляризованный атом йода обусловливает цветность и высокую физиологическую активность химических соединений йода

3.2 Химические свойства

Химическая активность йода ниже, чем у других галогенов. Йод взаимодействует с большинством металлов и с некоторыми неметаллами. Йод не взаимодействует непосредственно с благородными металлами, инертными газами, кислородом, азотом, углеродом. Соединения йода с некоторыми из этих элементов могут быть получены косвенным путем. С большинством элементов йод образует йодиды, при взаимодействии с галогенами образуются соединения положительно поляризованного йода. Йодиды щелочных и щелочноземельных элементов - солеобразные соединения, хорошо растворимые в воде. Йодиды тяжелых металлов более ковалентны. В отличие от легких галогенов йод стабилизирует низшие степени окисления у элементов с переменной валентностью. Не существует йодидов трехвалентного железа и четырехвалентного марганца. Это связано с большим радиусом йодид-иона и недостаточной окислительной активностью йода.

Йодиды неметаллических элементов - вещества с молекулярной структурой и преимущественно ковалентными связями, обладающие кислотным характером. Эти вещества в природе существовать не могут, так как легко разлагаются водой (гидролизуются). Специальными методами могут быть получены соединения, содержащие катион одновалентного йода. Однако они также неустойчивы и легко гидролизуются.

Насыщенные органические соединения не взаимодействуют с йодом, так как энергия связи углерод - водород больше энергии связи углерод-йод. Йод способен присоединяться к кратным углерод - углеродным связям. Степень ненасыщенности вещества можно характеризовать йодным числом, то есть количеством йода, присоединяющегося к единице массы органического соединения. Йод способен замещать водород в активных ароматических системах (толуол, фенол, анилин, нафталин), однако реакция идет труднее, чем для хлора и брома.

С металлами Йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя Йодиды.

Hg + I 2 = HgI 2 (1)

С водородом Йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород.

I 2 + H 2 = 2НI (2)

Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S, тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до I - .

I 2 + H 2 S = S + 2НI (3)

При растворении в воде Йода частично реагирует с ней;

I 2 + H 2 O = HI + HIO (4)

В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.

I 2 + 2KOH = KI + KIO + H 2 O (5)

3KIO = 2KI + KIO 3 (5.1)

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I 2 + 2 P = 2 PI 3 (6)

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI 3 + H 2 O = 3HI + H 2 (PHO 3 ) (7)

При взаимодействии H 2 SO 4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H 2 S:

8KI + 9H 2 SO 4 = 4I 2 + 8KHSO 4 + SO 2 + H 2 O (8)

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

3I 2 + 2 AL = 2 ALI 3 (9)

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H 2 SO 3 + I 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HI (10)

H 2 S + I 2 = 2 HI + S (10.1)

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

I 2 + 10HNO 3 = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O (11)

При соединении кислоты с щелочью образуется соль:

HIO 3 + KOH = KIO 3 + H 2 O (12)

4. Нахождение 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). Известны 8 гипергенных минералов Йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром Йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 -5 грамм Йода). 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 легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений Йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи Йода Йодо-бромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг Йода).

4.1 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. Среднее содержание Йода в почвах около 3*10 -4 %, в растениях около 2*10 -5 %. В поверхностных питьевых водах Йода мало (от 10 -7 до 10 -9 %). В приморских областях количество Йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - составляет 1 или даже 0,2 мкг.

Поглощение Йода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы Йода, например морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% Йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие Йод, используются для его промышленного получения. В животный организм Йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник Йода - растительные продукты и корма. Всасывание Йода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг Йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щитовидной железе в норме 6 - 15 мг. С помощью радиоактивного Йода (I 131 и I 125 ) показано, что в щитовидной железе Йод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них алл - и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется Йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с жёлчью.

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.

4.2 Йод и человек

Организм человека не только не нуждается в больших количествах Йода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10 -5 - 10 -6 %) Йода, так называемое Йодное зеркало крови. Из общего количества Йода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь Йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического Йода I - .

Большие дозы элементного Йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме Йодида допускается приём внутрь в больших дозах.

Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей Йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа Йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.

В медицинской практике Йодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов Йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.

4.3 Способы получения

Йод, подобно другим ценным элементам, добывают в промышленных масштабах. Уровень мировой добычи йода приближается к уровню добычи серебра и ртути. Следует отметить, что в виде простого вещества йод практически не встречается, в основном его добывают из химических соединений. Существуют следующие способы добычи йода:

1. Переработка природных накопителей йода - морских водорослей и получение йода из их золы.

В тонне высушенной морской капусты (ламинарии) содержится до 5 кг йода, в то время как в тонне морской воды его всего лишь 20-30 мг. До 60-х годов XIX столетия водоросли были единственным источником промышленного получения йода. В России вплоть до 1915 года своего йода не было, его завозили из-за границы. Первый йодный завод был построен именно в 1915 году в Екатеринославе (сейчас Днепропетровск). Получали йод из черноморской водоросли филлофоры. За годы Первой мировой войны на этом заводе быль добыто около 200 кг йода.

2. Получение йода из отходов селитряного производства - маточных растворов чилийской (натриевой) селитры, содержащей до 0,4 % йода в виде йодата и йодида натрия.

Этот способ начал применяться с 1868 года и в силу дешевизны сырья и простоты получения микроэлемента получил широкое распространение в мире.

3. Получение йода из природных йодсодержащих растворов, например воды некоторых соленых озер или попутных (буровых) нефтяных вод, содержащих обычно 20-40 мг/л йода в виде йодидов (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).

В нашей стране уже в годы советской власти йод стали получать из подземных и нефтяных вод Кубани, где он был обнаружен русским химиком А. Л. Потылицыным еще в 1882 году. Позже подобные воды были открыты в Туркмении и Азербайджане. В настоящее время нефтяные буровые воды служат основным сырьем для промышленного получения йода в России.

Но йода в подземных водах и попутных водах нефтедобычи очень мало. В этом и заключалась основная трудность при создании экономически оправданных промышленных способов его получения. Нужно было найти "химическую приманку", которая бы образовывала с йодом довольно прочное соединение и накапливала его. Первоначально такой "приманкой" оказался крахмал, потом соли меди и серебра, которые связывали йод в нерастворимые соединения.

Затем использовали керосин - йод хорошо растворяется в нем. Но все эти способы оказались дорогостоящими, а порой и огнеопасными.

В 1930 году советский инженер В. П. Денисович разработал угольный метод извлечения йода из нефтяных вод, и этот метод довольно долго был основой советского йодного производства. В 1 кг угля за месяц накапливалось до 40 г йода.

4. Ионитный способ, основанный на избирательном поглощении йода особыми химическими соединениями - высокомолекулярными ионообменными смолами.

Этот способ был разработан сравнительно недавно, в последние десятилетия, и успешно используется в йодной промышленности Японии. Применяли его и в России, но низкое содержание йода в природных водах не позволяет извлечь из них весь йод. Нужны более избирательные к йоду и более "емкие" иониты, и тогда появятся новые производства, о которых пока можно лишь мечтать.

5 . Применение йода

5 .1 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. Поскольку йод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови. йод химический изотоп

Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек квинке, слезотечение, угревидная сыпь (Йододерма). Препараты Йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пЙодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.

5 .2 Йод радиоактивный

Искусственно радиоактивные изотопы Йода - I 125 , I 131 , I 132 и другие широко используются в биологии и, особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её 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 секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы Йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов Йода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного И. (по 100 - 200 мг на прием). Радиоактивный Йод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов Йода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный Йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.

5 .3 Йод в промышленности

В промышленности применение Йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении Йодидов основано получение высокочистых металлов.

Сравнительно недавно Йод стали использовать в производстве ламп накаливания, работающих по Йодовольфрамовому циклу. Йод соединяется с частичками вольфрама, испарившегося со спирали лампы, образует соединение WI 2 , которое, попав на нагретую спираль, разлагается. Вольфрам при этом вновь возвращается на спираль, а Йод опять соединяется с испарившемся вольфрамом. Йод как бы заботится о сохранении вольфрамовой спирали и тем самым значительно увеличивает время работы лампы.

Так же 0,6% Йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижает трение в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали более чем в 50 раз.

Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло вводят кристаллы солей Йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стёкла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов - это явление используют в кинотехнике и в театре.

В аналитической химии и органическом синтезе йод и его соединения используются в лабораторной практике для анализа и в хемотронных приборах, действие которых основано на окислительно-восстановительных реакциях йода. Как катализатор (ускоритель реакций) йод используется в производстве всех видов искусственных каучуков. Подобно другим галогенам йод образует многочисленные йодоорганические соединения, которые входят в состав некоторых синтетических красителей.

В промышленности на термическом разложении йодидов основано получение высокочистых металлов - кремния, титана, гафния, циркония (йодидный способ). Йодные препараты используют в качестве сухой смазки для трущихся поверхностей из стали и титана. В Венгрии работает предприятие по изготовлению ламп накаливания мощностью до 10 кВт. Стеклянная колба ламп наполнена не инертным газом, а парами йода, которые сами излучают свет при высокой температуре.

6. Интересные факты

1. Иод - редкий и рассеянный элемент, довольно равномерно распределенный в земной коре (в щелочных породах 5*10 -5 %, в кислых - 4*10 -5 %). В настоящее время мировые запасы иода оцениваются в 15 млн. т. Иод и его соединения играют важную роль в регулировании обмена веществ. При недостатке иода в организме нарушается нормальный ход физиологических процессов, невозможно протекание ряда ферментативных реакций. В результате этого нарушается нормальное функционирование биологических систем, отсутствует регуляция процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе. На сегодняшний день выявлена связь иода с сопротивляемостью организма к болезням. Иод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. У животных организмов иод накапливается главным образом именно в этой железе внутренней секреции. Тело человека содержит более 25 мг иода, из которых примерно 15 мг входит в состав гормона тирозина, содержащегося в щитовидной железе. Через эту железу проходит весь объём циркулирующей в организме крови в течении 17 мин. Поскольку клетки этой железы испытывают потребность в иоде, за эти 17 мин. секретируемый «щитовидкой» иод убивает микробы попадающие в кровь, а стойкие вирулентные формы при каждом повторном проходе через щитовидную железу становятся слабее, пока окончательно не погибают при условии нормального обеспечения этой железы иодом.

2. В среде, насыщенной иодом, наблюдаются совершенно необычные формы жизни животных и растений. Так, например, позвоночные, обитающие в океане, имеют рекордный вес и высокую продолжительность жизни, типичными представителями которых являются самое крупное животное нашей планеты - голубой кит (его длина достигает 30 м, а вес - 150 т), а так же морские черепахи, живущие по 2-3 столетия и т.д. При этом родственники черепах - ящерицы, живущие на суше, где среда обитания не насыщенна иодом, имеют весьма скромные размеры, с продолжительностью жизни не более 20-30 лет.Аналогичные явления наблюдаются и в растительном мире. В приморских областях высота хлебных злаков достигает 2.5 м, дикорастущих трав - до 4-х м. Вдоль Тихоокеанского побережья Калифорнии произрастают исполинские секвойи, или мамонтовые деревья. Диаметр их стволов равен 10 м и более, а высота 140-160 м. Средний возраст секвойи - около 4500 лет, а самые старые из них могут достигать возраста 6-9 тысяч лет. Известный учёный, а также пропагандист иодотерапии В. О. Мохнач считал, что единственным условием для произрастания этих чудо-деревьев является насыщенный иодом морской туман Тихоокеанского побережья.

3. 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

4. Интересно отметить, что история лечебного применения Йода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих Йод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. До н. э. рекомендует для лечения зоба морские водоросли.

Благодаря включению в свой рацион морской капусты жители северо-восточной провинции Китая Мукден, несмотря на недостаток Йода в этой географической зоне, не страдали эндемическим зобом. Об их здоровье в своё время позаботился император Канси. Он предписал местным жителям съедать по 5 тинь (2 кг) морской капусты в год. И вот уже почти 2 тыс. лет послушные мукденцы неукоснительно выполняют мудрый императорский указ.

6.1 Биогенность йода

Наиболее высокое содержание Йода в водорослях:

В сухой ламинарии - 26-180 мг на 100 г продукта

В сухой морской капусте - 200-220 мг на 100 г продукта

В морской рыбе и продуктах моря содержание Йода достигает 300-3000 мкг на 100г продукта. Также источником Йода для человека являются: мясо, молоко, яйца, овощи.

Таблица 1 Содержание йода в различных продуктах

Абрикосы		Крыжовник
Апельсины
Баклажаны
Виноград		Перец сладкий
Горошек зелёный		Помидоры
Земляника (садовая)
Капуста белокочанная
Картофель
Крупа манная
гречневая		Смородина чёрная
перловая
Макаронные изделия
Масло сливочное
Молоко коровье
Мука пшеничная		Хлеб ржаной
Какао порошок
Картофель		Шоколад молочный

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

История открытия йода французским химиком-технологом Б. Куртуа. Описание физических и химических свойств йода, его биологическая роль в организме. Болезни при избытке или недостатке йода. Методы количественного определения и качественный анализ йода.

реферат , добавлен 09.08.2012


История обнаружение и применения йода как вещества и химического элемента. Биологическая роль и физические свойства йода как микроэлемента. Особенности йодосодержащих продуктов. Способы нахождения элемента в природе, его сублимация в атмосферном давлении.

презентация , добавлен 28.04.2011


Краткая история открытия йода, его основные физические и химические свойства. Функции йода, его роль и значение для организма. Причины и негативные последствия недостатка йода. Способы добычи йода, их сущностная характеристика и характерные особенности.

презентация , добавлен 24.10.2013


Физические и химические свойства йода. Важнейшие соединения йода, их свойства и применение. Физиологическое значение йода и его солей. Заболевания, связанные с его нехваткой. Применение йода в качестве антисептика, антимикробные свойства его соединений.

реферат , добавлен 26.10.2009


Краткая история открытия йода химиком-технологом Б. Куртуа, его основные физические и химические свойства. Распределение йода в организме человека, содержание в продуктах питания. Порядок определения недостатка элемента и механизм его восполнения.

презентация , добавлен 18.03.2014


История открытия и место в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева галогенов: фтора, хлора, брома, йода и астата. Химические и физические свойства элементов, их применение. Распространённость элементов и получение простых веществ.

презентация , добавлен 13.03.2014


Характеристика азота – элемента 15-й группы второго периода периодической системы химических элементов Д. Менделеева. Особенности получения и применения азота. Физические и химические свойства элемента. Применение азота, его значение в жизни человека.