Иод

53 ТеллурИодКсенон
Внешний вид простого вещества
Iod kristall.jpg
Блестящий тёмно-серый неметалл. В газовом состоянии — фиолетовый.
Свойства атома
Имя, символ, номер

Ио́д/ Iodum (I), 53

Атомная масса
(молярная масса)

126, 90447 а. е. м. (г/моль

)
Электронная конфигурация

[Kr] 4d10 5s2 5p5

Радиус атома

136 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

133 пм

Радиус иона

(+7e) 50 (-1e) 220 пм

Электроотрицательность

2, 66 (шкала Полинга

)
Электродный потенциал

0

Степени окисления

7, 5, 3, 1, 0, −1

Энергия ионизации
(первый электрон)

1 008, 3 (10, 45) кДж/моль (эВ

)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

4, 93 г/см³

Температура плавления

113, 5 °C

Температура кипения

184, 35 °C

Теплота плавления

15, 52 (I—I) кДж/моль

Теплота испарения

41, 95 (I—I) кДж/моль

Молярная теплоёмкость

54, 44[1] Дж/(K·моль

)
Молярный объём

25, 7 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

орторомбическая

Параметры решётки

a=7, 18 b=4, 71 c=9, 81[2] Å

Отношение c/a -
Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) (0, 45) Вт/(м·К

)
53
Иод
I
126, 905
4d105s25p5

Ио́д[3] (тривиальное (общеупотребительное) название — йод[4]; от др.-греч. ἰώδης — «фиалковый (фиолетовый)») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), пятого периода, с атомным номером 53. Обозначается символом I (латIodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов

.

Простое вещество иод (CAS-номер: 7553-56-2) при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I2

).

Содержание

Название и обозначение

Название элемента предложено Гей-Люссаком и происходит от др.-греч. ἰώδης, ιώο-ειδης (букв. «фиалкоподобный»), что связано с цветом пара, который наблюдал французский химик Бернар Куртуа, нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой. В медицине и биологии данный элемент и простое вещество обычно называют йодом, например «раствор йода», в соответствии со старым вариантом названия, существовавшим в химической номенклатуре до середины XX века

.

В современной химической номенклатуре используется наименование иод. Такое же положение существует в некоторых других языках, Например в немецком: общеупотребительное Jod и терминологически корректное Iod. Одновременно с изменением названия элемента в 1950-х годах Международным союзом общей и прикладной химии символ элемента J был заменен на I

.

История

Иод был открыт в 1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал рассматривать его как химический элемент[5]

.

Нахождение в природе

Иод

Иод — элемент редкий. Его кларк всего 400 мг/т. Но у иода есть одна особенность — крайняя рассеянность в природе. Будучи далеко не самым распространенным элементом, иод присутствует практически везде. Находится в виде иодидов в морской воде (20 — 30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (5 кг 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 о. Вулькано (Италия). Запасы природных иодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча иода, Например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн иода в год. Наиболее известный из минералов иода — лаутарит Ca(IO3)2. Некоторые другие минералы иода — иодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI

.

Сырьём для промышленного получения иода в России служат нефтяные буровые воды, тогда как в зарубежных странах, не обладающих нефтяными месторождениями, используются морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, щёлок калийных и селитряных производств, что намного удорожает производство иода из такого сырья[6]

.

Физические свойства

Пары иода.

Природный иод состоит только из одного изотопа — иода-127. Конфигурация внешнего электронного слоя 5s2p5. В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII

).

Радиус нейтрального атома иода 0, 136 нм, ионные радиусы I, I5+ и I7+ равны, соответственно, 0, 206; 0, 058-0, 109; 0, 056-0, 067 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома иода равны, соответственно: 10, 45; 19, 10; 33 эВ. Сродство к электрону −3, 08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность иода 2, 66, иод принадлежит к числу неметаллов

.

Иод при обычных условиях — твердое чёрно-серое вещество с 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 спирте. Иод при комнатной температуре представляет собой темно-фиолетовые кристаллы со слабым блеском. При нагревании при атмосферном давлении он сублимируется (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении пары иода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки иода от нелетучих примесей

.

Химические свойства

Иод относится к группе галогенов

.

Электронная формула (Электронная конфигурация) иода: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5

.

Образует ряд кислот: иодоводородную (HI), иодноватистую (HIO), хлор и бром

.
  • С металлами иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:
\mathsf{Hg + I_2 \rightarrow HgI_2}
  • С водородом иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород:
\mathsf{H_2 + I_2 \rightarrow 2HI}
\mathsf{I_2 + H_2S \rightarrow S + 2HI}
\mathsf{I_2 + H_2O \rightarrow HI + HIO} pKc=15.99

Изотопы

Известны 37 изотопов иода с массовыми числами от 108 до 144. Из них только период полураспада остальных изотопов иода составляет от 103 мкс до 1, 57·107 лет[7]; отдельные изотопы используются в терапевтических и диагностических целях

.

Радиоактивный нуклид 131I 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[8]

.

Применение

В медицине

5 % спиртовой раствор йода

5-процентный спиртовой раствор иода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците иода в организме. Продукты присоединения иода к крахмалу, другим ВМС (т. н. «Синий йод» — Йодинол, Йокс, Бетадин и др.) являются более мягкими антисептиками

.

Широко рекламируется в альтернативной (неофициальной) медицине, однако его использование без назначения врача в основном мало обосновано и нередко сопровождается различными рекламными заявлениями

.

В качестве антисептика применяется всё реже и реже, наряду со спиртовым раствором иода используется Зелёнка, Фукорцин, Пиоктанин, растворы перекиси водорода и др

.

В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты

.

В криминалистике

В криминалистике пары йода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, Например на купюрах

.

В технике

Источники света

Производство аккумуляторов

Иод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-иодных аккумуляторах для электромобилей

.

Лазерный термоядерный синтез

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

).

Радиоэлектронная промышленность

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

.

Динамика потребления иода

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

.

Биологическая роль

Иод относится к микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Его содержание в растениях зависит от присутствия его соединений в почве и водах. Некоторые морские водоросли (морская капуста, или ламинария, фукус и другие) накапливают до 1 % иода. Иод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей

.

Иод и щитовидная железа

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

.

В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12-20 мг иода. Суточная потребность человека в иоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник) суточная доза иода составляет 0, 15 мг.[10]

Отсутствие или недостаток иода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным геохимическим дефицитом иода, с профилактической целью добавляют иодид калия, иодид натрия или иодат калия (иодированная соль

).

Недостаток иода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни, кретинизму). Также при небольшом недостатке иода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови

.

Токсичность

Skull and crossbones.svg

Иод очень ядовит. Смертельная доза 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров иода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает летальный исход[11]

.

ПДК иода в воде 0, 125 мг/дм³, в воздухе 1 мг/м³

.

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 251. — 671 с. — 100 000 экз.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Iodine | crystal structures
  3. Такое написание термина зафиксировано в химической номенклатуре, БСЭ и БРЭ.
  4. Такое написание зафиксировано в нормативных словарях русского языка — «Орфографическом словаре русского языка» Б. З. Букчиной, И. К. Сазоновой, Л. К. Чельцовой (6-е издание, 2010; ISBN 978-5-462-00736-1) и «Грамматическом словаре русского языка» А. А. Зализняка (6-е издание, 2009; ISBN 978-5-462-00766-8).
  5. Йод// Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  6. http://chls.web-box.ru/novosti/pochemu-roshal-protiv-joda
  7. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  8. WWW Table of Radioactive Isotopes  (англ.). — Энергетические уровни 131I. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 27 марта 2011.
  9. Справочник химика/ Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
  10. дефицит йода и йоддефицитные заболевания
  11. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп/ под ред. Владимира Филова. — М.: Химия. — С. 400. — 592 с. — 33 000 экз. — ISBN 5-7245-0264-X

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.