Получение йода. Строение атома йода

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.

История йода

Открытие йода датируется 1811 годом, элемент был открыт французом Бернаром Куртуа, который в своё время был специалистом по мыло- и селитроварению. Однажды, при опытах с золой морских водорослей, химик заметил, что медный котёл для выпаривания золы подвержен быстрому разрушению. При смешивании зольных паров с серной кислотой образовывались пары насыщенного фиолетового цвета, которые при осаживании превращались в блестящие кристаллы тёмного «бензинового» цвета.

Спустя два года Жозеф Гей-Люссак и Хэмфри Дэви занялись изучением полученного вещества и назвали его йодом (от греческого iodes, ioeides -фиолетовый, фиалковый).

Йод - галоген, относится к химически активным неметаллам, элемент 17-й группы V периода периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 53, принятое обозначение I (Iodum).

Нахождение в природе

Йод является достаточно редким элементом, но, как ни странно, в природе присутствует практически везде, в любом живом организме, в морской воде, почве, продуктах растительного и животного происхождения. Традиционно самое большое количество натурального йода поставляют морские водоросли.

Физические и химические свойства

Йод представляет собой твёрдое вещество, в виде кристаллов тёмно-фиолетового или чёрно-серого цвета, имеет металлический блеск и специфический запах. Пары йода - фиолетовые, образуются при нагревании микроэлемента, а при его охлаждении превращаются в кристаллы, не становясь жидкими. Для получения жидкого йода его нужно нагреть под давлением.

Суточная потребность в йоде

Для нормального функционирования щитовидной железы взрослому человеку необходимо 150-200 мкг йода, подросткам, беременным женщинам и кормящим мамочкам необходимо увеличить количество йода, поступающего в организм ежедневно до 400 мкг в сутки.

Основные источники йода:

: , рыба, рыбий жир, ;
: , ;
, : , и ;
: , ;
: , .

Нужно помнить, что при кулинарной обработке теряется до половины количества йода, так же, как и при длительном хранении.

Полезные свойства йода и его влияние на организм

Йод - активный участник окислительных процессов, которые напрямую влияют на стимулирование мозговой деятельности. Большая часть йода в организме человека сосредоточена в щитовидной железе и плазме. Йод способствует нейтрализации нестойких микробов, тем самым уменьшая раздражительность и стрессы (calorizator). Также йод имеет свойство повышать эластичность стенок сосудов.

Йод облегчит соблюдение диеты, сжигая избыточный жир, способствует правильному росту, придает больше энергии, улучшает умственную активность, делает волосы, ногти, кожу и зубы здоровыми.

Признаки нехватки йода

Нехватка йода как правило наблюдается в регионах, где недостаточно натурального микроэлементами. Признаками йододефицита называют повышенную утомляемость и общую слабость, частые головные боли, увеличение массы тела, заметные ослабления памяти, а также зрения и слуха, конъюнктивиты, сухость слизистых оболочек и кожных покровов. Недостаток йода приводит к нарушению менструального цикла у женщин и снижению полового влечения и активности мужского пола.

Признаки избытка йода

Избыток йода вреден не меньше, чем его недостаток. Йод - токсичный микроэлемент, при работе с ним нужно быть крайне осторожным, чтобы избежать отравления, которое характеризуется сильными болями в желудками, рвотой и поносом. При переизбытке йода в воде отмечаются следующие симптомы: аллергическая сыпь и ринит, повышение потливости с резким запахом, бессонница, повышенное слюноотделение и отёки слизистых, дрожь, учащённое сердцебиение. Самое распространённое заболевание, связанное с увеличенным количеством йода в организме - базедова болезнь.

Применение йода в жизни

Главным образом йод применяется в медицине, в виде спиртового раствора - для дезинфекции кожи, скорейшего заживления ран и повреждений, а также в качестве противовоспалительного средства (йодовая клетка рисуется на месте ушибов или во время кашля для согревания). Разведённым раствором йода полощут горло при простудах.

Йод нашёл применение в криминалистике (с его помощью выявляют отпечатки пальцев), как компонент для источников света, в производстве аккумуляторов.

С детства хорошо знакомый всем детям и их родителям помощник при царапинах, ссадинах и порезах. Он является быстрым и эффективным средством, прижигающим и дезинфицирующим раневую поверхность. Однако сфера применения вещества не ограничивается только медициной, т. к. химические свойства йода очень разнообразны. Цель нашей статьи - ознакомиться с ними подробнее.

Физическая характеристика

Простое вещество имеет вид темно-фиолетовых кристаллов. При нагревании, вследствие особенностей внутреннего строения кристаллической решетки, а именно наличия в ее узлах молекул, соединение не расплавляется, а сразу образует пары. Это возгонка или сублимация. Она объясняется слабой связью между молекулами внутри кристалла, которые легко отрываются друг от друга - образуется газообразная фаза вещества. Номер йода в таблице Менделеева - 53. А его положение среди других химических элементов указывает на принадлежность к неметаллам. Остановимся на этом вопросе далее.

Место элемента в периодической системе

Йод находится в пятом периоде, VII группе и, наряду со фтором, хлором, бромом и астатом образует подгруппу галогенов. В связи с увеличением заряда ядра и атомного радиуса у представителей галогенов происходит ослабление неметаллических свойств, поэтому йод менее активен, чем хлор или бром, и его электроотрицательность также ниже. Атомная масса йода 126,9045. Простое вещество представлено двухатомными молекулами, как и у других галогенов. Ниже мы ознакомимся со строением атома элемента.

Особенности электронной формулы

Пять энергетических уровней и почти полностью заполненный электронами последний из них подтверждают наличие у элемента ярко выраженных признаков неметаллов. Как и другие галогены, йод является сильным окислителем, забирая у металлов и более слабых неметаллических элементов - серы, углерода, азота - недостающий до завершения пятого уровня электрон.

Йод - неметалл, в молекулах которого присутствует общая пара p-электронов, связывающая атомы между собой. Их плотность в месте перекрывания наибольшая, общее электронное облако не смещается ни к одному из атомов и располагается в центре молекулы. Формируется неполярная ковалентная связь, а сама молекула имеет линейную форму. В ряду галогенов, от фтора до астата, прочность ковалентной связи уменьшается. Наблюдается уменьшение величины энтальпии, от которой зависит распад молекул элемента на атомы. Какие же последствия для химических свойств йода это имеет?

Почему активность йода меньше, чем у других галогенов

Реакционная способность неметаллов определяется силой притягивания к ядру собственного атома чужих электронов. Чем меньше радиус атома, тем силы электростатического притяжения его отрицательно заряженных частиц других атомов выше. Чем выше номер периода, в котором расположен элемент, тем больше энергетических уровней он будет иметь. Йод находится в пятом периоде, и количество энергетических слоев у него больше, чем у брома, хлора и фтора. Именно поэтому молекула йода содержит атомы, имеющие радиус намного больше, чем у ранее перечисленных галогенов. Вот почему частицы I 2 слабее притягивают электроны, что приводит к ослаблению их неметаллических свойств. Внутреннее строение вещества неизбежно влияет и на его физические характеристики. Приведем конкретные примеры.

Сублимация и растворимость

Уменьшение взаимного притягивания атомов йода в его молекуле приводит, как мы говорили ранее, к ослаблению прочности ковалентной неполярной связи. Происходит снижение устойчивости соединения к высокой температуре и повышение показателя термической диссоциации его молекул. Отличительная черта галогена: переход вещества при нагревании из твердого состояния сразу в газообразное, т. е. сублимация - это главная физическая характеристика йода. Его растворимость в органических растворителях, например сероуглероде, бензоле, этаноле, выше, чем в воде. Так, в 100 г воды при 20 °С может раствориться всего 0,02 г вещества. Эту особенность в лаборатории применяют для извлечения йода из водного раствора. Взболтав его с небольшим количеством H 2 S, можно наблюдать фиолетовое окрашивание сероводорода вследствие перехода в него молекул галогена.

Химические свойства йода

Взаимодействуя с металлами, элемент ведет себя всегда одинаково. Он притягивает валентные электроны атома металла, которые располагаются либо на последнем энергетическом слое (s-элементы, такие как натрий, кальций, литий и т. д.), либо на предпоследнем слое, содержащем, например, d-электроны. К ним относятся железо, марганец, медь и другие. В этих реакциях металл будет восстановителем, а йод, химическая формула которого I 2 , - окислителем. Поэтому именно эта высокая активность простого вещества является причиной его взаимодействия со многими металлами.

Заслуживает внимания взаимодействие йода с водой при нагревании. В щелочной среде реакция проходит с образованием смеси йодидной и иодноватой кислот. Последнее вещество проявляет свойства сильной кислоты и при дегидратации превращается в пятиокись йода. Если же раствор подкислить, то вышеназванные продукты реакции взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ - свободных молекул I 2 и воды. Данная реакция относится к окислительно-восстановительному типу, в ней проявляются химические свойства йода как сильного окислителя.

Качественная реакция на крахмал

Как в неорганической, так и в органической химии существует группа реакций, с помощью которых можно выявить в продуктах взаимодействия определенные виды простых или сложных ионов. Для обнаружения макромолекул сложного углевода - крахмала - часто применяют 5%-й спиртовой раствор I 2 . Например, на срез сырой картофелины капают несколько его капель, и окраска раствора становится синей. Такой же эффект мы наблюдаем при попадании вещества на любой крахмалосодержащий продукт. Эта реакция, в результате которой получается синий йод, широко применяется в органической химии для подтверждения присутствия полимера в исследуемой смеси.

О полезных свойствах продукта взаимодействия йода и крахмала известно давно. Его применяли в условиях отсутствия противомикробных медикаментозных препаратов для лечения диареи, язвы желудка в состоянии ремиссии, заболеваний дыхательной системы. Широкое распространение крахмальный клейстер, содержащий примерно 1 чайную ложку спиртового раствора йода на 200 мл воды, получил из-за дешевизны ингредиентов и простоты приготовления.

Однако нужно помнить, что синий йод противопоказан в терапии маленьких детей, людей, страдающих повышенной чувствительностью к йодосодержащим препаратам, а также больным базедовой болезнью.

Как неметаллы реагируют между собой

Среди элементов главной подгруппы VII группы с йодом вступает в реакцию фтор - самый активный неметалл, обладающий наивысшей степенью окисления. Процесс проходит на холоде и сопровождается взрывом. С водородом I 2 взаимодействует при сильном нагревании, причем не до конца, продукт реакции - HI - начинает разлагаться на исходные вещества. Йодоводородная кислота достаточно сильная и хоть по своим характеристикам похожа на хлоридную кислоту, все же проявляет более выраженные признаки восстановителя. Как видно, химические свойства йода обусловлены его принадлежностью к активным неметаллам, однако элемент уступает по окислительной способности брому, хлору и, конечно же, фтору.

Роль элемента в живых организмах

Наибольшее содержание ионов I - находится в тканях щитовидной железы, где они входят в состав тиреотропных гормонов: тироксина и трийодтиронина. Они регулируют рост и развитие костной ткани, проведение нервных импульсов, скорость обмена веществ. Особенно опасен недостаток йодсодержащих гормонов в детском возрасте, так как возможна задержка психического развития и появление симптомов такого заболевания, как кретинизм.

Недостаточная секреция тироксина у взрослых связана с в воде и продуктах питания. Она сопровождается выпадением волос, образованием отеков, снижением физической активности. Избыток элемента в организме также крайне опасен, так как развивается базедова болезнь, симптомы которой - возбудимость нервной системы, тремор конечностей, резкое исхудание.

Распространение йодидов в природе и способы получения чистого вещества

Основная масса элемента присутствует в живых организмах и оболочках Земли - гидросфере и литосфере - в связанном состоянии. Соли элемента есть в морской воде, но их концентрация незначительна, поэтому извлекать чистый йод из нее нерентабельно. Гораздо эффективнее получение вещества из золы бурых саргассума.

В промышленных масштабах I 2 выделяют из подземных вод в процессах добычи нефти. При переработке некоторых руд, например в ней встречаются иодаты и гипоиодаты калия, из которых в дальнейшем добывают чистый йод. Достаточно рентабельно получать I 2 из раствора йодоводорода, окисляя его хлором. Полученное соединение является важным сырьем для фармацевтической промышленности.

Кроме уже названного 5% спиртового раствора йода, содержащего не только простое вещество, но и соль - иодид калия, а также спирт и воду, в эндокринологии по медицинским показаниям применяют такие препараты, как "Йод-актив" и "Йодомарин".

В районах с низким содержанием природных соединений, кроме йодированной пищевой соли, можно использовать такое лечебное средство, как "Антиструмин". Он содержит действующее вещество - йодид калия - и рекомендуется в качестве профилактического препарата, применяемого для предотвращения симптомов эндемического зоба.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Йод - пятьдесят третий элемент Периодической таблицы. Обозначение - I от латинского «iodum». Расположен в пятом периоде, VIIA группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 53.

Йод относится к редким (рассеянным) элементам, однако в природе его все-таки можно встретить в свободном состоянии в виде минерала (термальные источники вулкана Везувия). Значительное количество йода содержится в морской воде в виде солей йодидов или в земной коре в составе нефтяных буровых вод.

В виде простого вещества йод представляет собой кристаллы черно-серого (темно-фиолетового) цвета (рис. 1) с металлическим блеском и резким запахом. Пары йода, также, как и его растворы в органических растворителях, окрашены в фиолетовый цвет.

Рис. 1. Йод. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса йода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной атомной массой элемента называют отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома углерода.

Относительная атомная масса безразмерна и обозначается A r (индекс «r» — начальная буква английского слова relative, что в переводе означает «относительный»). Относительная атомная масса атомарного йода равна 126,9044 а.е.м.

Массы молекул, также как массы атомов выражаются в атомных единицах массы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярной массой вещества называют отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.

Молекулярной массой вещества называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Известно, что молекула йода двухатомна - I 2 . Относительная молекулярная масса молекулы йода будет равна:

M r (I 2) = 126,9044 × 2 ≈ 254.

Изотопы йода

Известно, что в природе йод может находиться в виде единственного стабильного изотопа 127 I. Массовое число равно 127, ядро атома изотопа содержит пятьдесят три протона и семьдесят четыре нейтрона.

Существуют искусственные нестабильные изотопы йода с массовыми числами от 108-ми до 144-х, а также семнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 129 I с периодом полураспада равным 1,57×10 7 лет.

Ионы йода

На внешнем энергетическом уровне атома йода имеется семь электронов, которые являются валентными:

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

В результате химического взаимодействия йод отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион либо принимает электроны от другого атома, т.е. является их акцептором и превращается в отрицательно заряженный ион:

I 0 -1e → I + ;

I 0 -3e → I 3+ ;

I 0 -5e → I 5+ ;

I 0 -7e → I 7+ ;

I 0 +1e → I — .

Молекула и атом йода

В свободном состоянии йод существует в виде двухатомных молекул I 2 . Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу йода:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание

При взаимодействии хлора с иодидом калия был получен йод массой 50,8 г. Определите объем хлора, измеренный при нормальных условиях, который потребовался для этого.

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия хлора с иодидом калия:

Оценка статьи:

(Пока оценок нет)

Загрузка...