ЈОД: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, ДОБИЈАЊЕ, РИЗИЦИ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Јода је реактиван нон - метални елемент који припада групи 17 периодног система (халогена) и представљен хемијском симбола И. Она је у суштини елемент веома популарно позната из јода воду док хормон тирозин .

У чврстом стању јод је тамно сив са металним сјајем (доња слика), који може да се сублимира да произведе љубичасту пару која, када се кондензира на хладној површини, оставља таман остатак. Експерименти за демонстрирање ових карактеристика били су многобројни и атрактивни.

Чврсти кристали јода. Извор: БунГее

Овај елемент је први пут изоловао Бернард Цуртоис 1811. године, док је добијао једињења која су служила као сировина за производњу нитрата. Међутим, Цуртоис није идентификовао јод као елемент, што су заслуга Јосепх Гаи-Луссац и Хумпхри Дави. Гаи-Луссац је идентификовао елемент као "јод", појам који је потекао од грчке речи "иоиди" којом је означена љубичаста боја.

Елементарни јод, као и остали халогени, је дијатомска молекула састављена од два атома јода повезаних ковалентном везом. Ван дер Ваалсова интеракција између молекула јода је најјача међу халогенима. Ово објашњава зашто је јод халоген са највишим талиштем талишта и кључања. Штавише, он је најмање реактиван од халогена и онај са најмањом електронегативношћу.

Јод је битан елемент који се мора уносити, јер је неопходан за раст тела; мозак и ментални развој; метаболизам уопште итд., препоручујући дневни унос од 110 µг / дан.

Мањак јода у стању фетуса код особе повезан је са појавом кретенизма, стања које карактерише успоравање раста тела; као и недовољан ментални и интелектуални развој, страбизам итд.

У међувремену, недостатак јода у било којем добу појединца повезан је са појавом гуша, коју карактерише хипертрофија штитне жлезде. Гоитер је ендемска болест, јер је ограничен на одређена географска подручја са властитим храњивим карактеристикама.

Историја

Откриће

Јод је открио француски хемичар Бернард Цуртоис, 1811. године, радећи са оцем у производњи нитрата, за шта му је потребан натријум-карбонат.

Ово једињење је изоловано од морских алги које су сакупљале на обалама Нормандије и Бретање. У том циљу, алге су спаљене, а пепео опран водом, а резултирајући остаци уништени су додатком сумпорне киселине.

Једном приликом, можда случајном грешком, Цуртоис је додао вишак сумпорне киселине и формирала се љубичаста пара која се кристализирала на хладним површинама, таложивши се као тамни кристал. Цуртоис је посумњао да постоји нови елемент и назвао га је "Супстанца Кс".

Цуртоис је открио да је та супстанца помешана са амонијаком формирала смеђу чврсту супстанцу (азотни тријодид) која је експлодирала и при најмањем контакту.

Међутим, Цуртоис је био ограничен у настављању својих истраживања и одлучио је дати узорке своје супстанце Цхарлесу Десормесу, Ницоласу Цлементу, Јосепху Гаи-Луссацу и Андре-Марие Ампере како би стекао њихову сарадњу.

Појава имена

У новембру 1813. Десормес и Цлемент објавили су Цуртоисово откриће јавности. У децембру исте године, Гаи-Луссац је истакао да би нова супстанца могла бити нови елемент, сугерирајући назив "јод" од грчке речи "иоидес", која је означена за љубичасту.

Сир Хумпхри Дави, који је примио део узорка које је Цуртоис дао Амперу, експериментирао је са узорком и приметио сличност са хлором. Децембра 1813. године, Краљевско друштво из Лондона укључило се у идентификацију новог елемента.

Иако је дошло до расправе између Гаи-Луссаца и Давија о идентификацији јода, обојица су признала да је Цуртоис био први који га је изоловао. Цуртоис је 1839. коначно добио Монтинову награду од Краљевске академије наука као признање за изолацију јода.

Историјске употребе

1839. године, Лоуис Дагуерре дао је јод своју прву комерцијалну употребу, измисливши методу за израду фотографских слика званих дагуерреотипи, на танким листовима метала.

Године 1905., северноамерички патолог Давид Марине истраживао је недостатак јода код одређених болести и препоручио његов унос.

Физичка и хемијска својства

Изглед

Сублимација кристала јода. Извор: Ерсхова Елизавета

Чврста тамно сива с металним сјајем. Када се сублимира, његове паре су љубичасте боје (горња слика).

Стандардна атомска тежина

126.904 у

Атомски број (З)

53

Тачка топљења

113,7 ºЦ

Тачка кључања

184,3 ºЦ

Густина

Амбијентална температура: 4.933 г / цм ³

Растворљивост

Раствара се у води и ствара смеђе растворе са концентрацијом од 0,03% на 20 ° Ц.

Овај растворљивост се знатно повећава ако постоје претходно растворен јодидне јоне, пошто се успостави равнотежа између И ^- и ₂ се И формира ањонске врсте ₃ ^- , која солвати боље од јода.

У органским растварачима као што су хлороформ, тетрахлорид угљеник и угљен сулфид, јод се раствара дајући љубичасту нијансу. Такође, раствара се у азотним једињењима, као што су пиридин, хинолин и амонијак, да поново формирају смећкаст раствор.

Разлика у цолоратионс лежи у чињеници да се јод растворене како сам растворене ₂ молекуле , или као комплекса трансфер цхарге; потоњи се појављују када се баве поларним растварачима (водом међу њима), који се понашају попут Левисових база доносећи електроне јоду.

Мирис

Оштар, иритантан и карактеристичан. Праг мириса: 90 мг / м ³ и праг иритирајућег мириса: 20 мг / м ³ .

Коефицијент раздвајања октанол / вода

Лог П = 2,49

Декомпозиција

Када се загрева до распадања, емитује дим водоник-јодида и разних једињења јодида.

Вискозност

2,27 цП на 116 ° Ц

Трострука тачка

386,65 К и 121 кПа

Критична тачка

819 К и 11,7 МПа

Топлина фузије

15,52 кЈ / мол

Топлина испаравања

41,57 кЈ / мол

Моларни калоријски капацитет

54,44 Ј / (мол К)

Притисак паре

Јод има умерени притисак паре и када се посуда отвори, полако се сублимира до љубичасте паре, иритирајући очи, нос и грло.

Оксидациони бројеви

Оксидациони бројеви јода су: - 1 (И ^- ), +1 (И ⁺ ), +3 (И ³⁺ ), +4 (И ⁴⁺ ), +5 (И ⁵⁺ ), +6 ( И ⁶⁺ ) и +7 (И ⁷⁺ ). У свим јодидним солима, као што је КИ, јод има оксидациони број -1, јер у њима имамо аниона И ^- .

Јод добија позитивне оксидационе бројеве када се комбинује са елементима који су више негативни од њега; На пример, у својим оксида (И ₂ О ₅ и ₄ О ₉ ) или интерхалогенатед једињења (ИФ, И-Цл и-Бр).

Електронегативност

2,66 по Паулинг-овој скали

Енергија јонизације

Прво: 1.008,4 кЈ / мол

Друго: 1.845 кЈ / мол

Треће: 3.180 КЈ / мол

Топлотна проводљивост

0,449 В / (м К)

Електрична отпорност

1,39 · 10 ⁷ Ω · м на 0 ° Ц

Магнетни ред

Диамагнетиц

Реактивност

Јод се комбинује са већином метала ради стварања јодида, као и неметалних елемената попут фосфора и других халогена. Јодод јон је снажно редуктивно средство које спонтано ослобађа електрон. Оксидација јодида ствара смећкасту нијансу јода.

Јод је, за разлику од јодида, слабо оксидирајуће средство; слабији од брома, хлора и флуора.

Јод са оксидационим бројем +1 може да се комбинује са другим халогенима са оксидационим бројем -1, дајући халогениде јода; на пример: јод бромид, ИБр. Исто тако, комбинује се са водоником да би се добио водоник јодид, који се после растварања у води назива хидројодна киселина.

Хидројодна киселина је веома јака киселина која је способна да ствара јодиде реакцијом са металима или њиховим оксидима, хидроксидима и карбонатима. Јод има +5 оксидациони стање у јодна киселина (хио ₃ ), који је дехидрирано за производњу јод-пентоксид (И ₂ О ₅ ).

Структура и електронска конфигурација

- Јод атом и његове везе

Дијатомски молекул јода. Извор: Бењах-бмм27 путем Википедије.

Јод у свом приземном стању састоји се од атома који има седам валентних електрона, од којих само један може довршити свој октет и постати изоелектроник помоћу племенитог гасног ксенона. Ових седам електрона су распоређени у својим 5с и 5п орбиталама према својој електронској конфигурацији:

4д ¹⁰ 5с ² 5п ⁵

Стога, атоми И показују јаку тенденцију ковалентног везивања тако да сваки појединачно има осам електрона у својој најудаљенијој љусци. Стога, два сам атома окупе и облик везу ИИ, којим се дефинише двоатомски молекул И ₂ (горњи имаге); молекуларна јединица јода у три физичка стања у нормалним условима.

На слика приказује и ₂ молекула представљен просторног модела пуњења. То није само дијатомска молекула, већ је и хомонуклеарна и аполарна; Према томе, њиховим интермолекуларним интеракцијама (И ₂ - И ₂ ) управљају лондонске дисперзијске силе, које су директно пропорционалне њиховој молекулској маси и величини атома.

Ова ИИ веза је, међутим, слабија у поређењу с другим халогенима (ФФ, Цл-Цл и Бр-Бр). То је теоретски због лошег преклапања њихових сп ³ хибридних орбитала .

- Кристали

Молекуларна маса И ₂ омогућава својим дисперзивна снаге бити усмерена и довољно јак да установи орторомбичну кристал на атмосферском притиску. Његов високи садржај електрона узрокује да светлост потиче бескрајне транзиције енергије, због чега кристали јода постају црно обојени.

Међутим, када јод сублимира, његове паре показују љубичасту боју. Ово је већ указује на специфичније транзицијом у И ₂ молекуларних орбитала (оне високог енергије или анти-спајања).

Орторомична ћелија центрирана у бази за јодни кристал. Извор: Бењах-бмм27.

Приказан горе су И ₂ молекуле , представљена сфере и шипки узорак, распоређене унутар орторомбичном јединичној ћелији.

Може се видети да постоје два слоја: доњи са пет молекула и средњи са четири. Такође имајте на уму да молекул јода седи у основи ћелије. Стакло се ствара тако што се ови слојеви периодично дистрибуирају у све три димензије.

Путујући правац паралелно са везама ИИ, утврђено је да се јодне орбитале преклапају да би се створио проводни опсег, што овај елемент чини полуводичем; међутим, његова способност да води електричну енергију нестаје ако се следи смер окомит на слојеве.

Повежите удаљености

Чини се да се веза ИИ проширила; и у ствари јесте, јер се дужина његове везе повећава са 266 пм (гасовито стање), до 272 пм (чврсто стање).

Ово може бити због чињенице да су И ₂ молекула су веома удаљени гасом , њихови Међумолекуларне снаге је готово занемарљив; док су у чврстом саставу, ове силе (ИИ - ИИ) постају опипљиве, привлачећи атоме јода две суседне молекуле једна према другој и последично скраћујући међумолекуларну удаљеност (или интератомску, посматрану на други начин).

Затим, када се кристал јода сублимира, ИИ веза се стеже у гасној фази, јер суседни молекули више не врше исте привлачне (дисперзивне) силе на своје окружење. Такође, логично се повећава удаљеност И ₂ - И ₂ .

- Фазе

Раније је поменуто да је ИИ веза слабија у поређењу с другим халогенима. У гасној фази на температури 575 ° Ц, 1% од И ₂ молекула распадне у појединачне атоме И. Толико је топлотне енергије да се само два ја придружим да се раздвоје, и тако даље.

Слично томе, до прекида везе може доћи ако се на кристале јода изврше огромни притисци. Компресијом превише (под притиском стотине хиљада пута веће од атмосферског), Ја ₂ молекули се преуредили као монатомиц фазе И, и јод се онда каже да показују металне карактеристике.

Међутим, постоје и друге кристалне фазе, попут: орторхомбичне у тело усмерене на тело (фаза ИИ), тетрагонала у центру тела (фаза ИИИ) и кубика (фаза ИВ) у центру.

Где се могу наћи и набавити

Јод има однос тежине у односу на земљину кора од 0,46 ппм, а према њему је 61. место у изобиљу. Јодидни минерали су ријетки, а комерцијално искористиви наноси јода су јодати.

Минерали јода налазе се у магнетним стенама концентрације од 0,02 мг / кг до 1,2 мг / кг, а у магматским стенама концентрације од 0,02 мг до 1,9 мг / кг. Такође се може наћи у Киммеридге шкриљевцу, са концентрацијом од 17 мг / кг тежине.

Такође, јодни минерали налазе се у фосфатним стијенама са концентрацијом од 0,8 до 130 мг / кг. Морска вода има концентрацију јода која се креће од 0,1 до 18 µг / Л. Морске алге, сунђери и остриге некада су били главни извори јода.

Тренутно су, међутим, главни извори калихе, лежишта натријум нитрата у пустињи Атацама (Чиле) и слани раствори, углавном са јапанског гасног поља у Минами Кантоу, источно од Токија, и гасног поља Анадарко. Базен у Оклахоми (САД).

Цалицхе

Јод се издваја из калиха у облику јодата и третира се натријум бисулфитом да би се смањио у јодид. Раствор затим реагује са свеже екстрахираним јодатом да би се олакшала његова филтрација. Калич је био главни извор јода у 19. и почетком 20. века.

Брине

После пречишћавања, слани раствор се третира сумпорном киселином, која ствара јодид.

Овај раствор јодида затим реагује са хлором да би се створио разблажени раствор јода, који је испарен струјом ваздуха која је преусмерена у апсорпциону кулу сумпор-диоксида, производећи следећу реакцију:

И ₂ + 2 Х ₂ О + СО ₂ => 2 ХИ + Х ₂ СО ₄

Након тога, гас водоник-јодид реагира са хлором и ослобађа јод у гасовитом стању:

2 ХИ + Цл ₂ => И ₂ + 2 ХЦл

И на крају, јод се филтрира, пречишћава и пакује за употребу.

Биолошка улога

- Препоручена исхрана

Јод је битан елемент, јер умеша у бројне функције живих бића, које су посебно познате код људи. Једини начин да јод уђе у човека јесте кроз храну коју једе.

Препоручена јодна исхрана варира у зависности од старосне доби. Дакле, детету од 6 месеци потребан је унос од 110 µг / дан; Али од 14. године, препоручена дијета је 150 µг / дан. Поред тога, наведено је да унос јода не би требало да пређе 1.100 µг / дан.

- хормони штитне жлезде

Хормон који стимулише штитњачу (ТСХ) излучује хипофиза и стимулише унос јода у фоликуле штитне жлезде. Јод се преноси у фоликуле штитне жлезде, познате као колоиди, где се веже на аминокиселину тирозин и формира моноиодотирозин и дииодотирозин.

У фоликуларни колоида, молекул моноиодотхиронине комбајна са молекулом дииодотхиронине формирају молекул зове трииодотхиронине (Т ₃ ). С друге стране, два молекула дијодотирозин могу удружити, формирање тетраиодотхиронине (Т ₄ ). Т ₃ и Т ₄ називају тироидних хормона.

Хормони Т ₃ и Т ₄ су секретују у плазму, где се везују за протеине плазме; укључујући протеин транспортера хормона штитњаче (ТБГ). Већина тироидних хормона се транспортују у плазми Т ₄ .

Међутим, активна форма тироидних хормона је Т ₃ , тако да Т ₄ у "белим органа" тироидних хормона, подлеже деиодинатион и трансформише у Т ₃ да појача своје хормонално дејство.

Уређивање ефеката

Ефекти дејства хормона штитњаче су вишеструки, а могући су: повећани метаболизам и синтеза протеина; подстицање раста тела и развоја мозга; повишен крвни притисак и рад срца, итд.

- Недостатак

Мањак јода, а самим тим и хормона штитне жлезде, познат као хипотиреоза, има бројне последице на које утиче старост особе.

Ако се недостатак јода појави током феталног стања особе, најрелевантнија последица је кретенизам. Ово стање карактеришу знаци попут оштећења менталне функције, одложеног физичког развоја, страбизма и одложеног сексуалног сазревања.

Недостатак јода може изазвати гушац, без обзира на старост у којој се дефицит појављује. Гоитер је прекомерни развој штитне жлезде, узрокован прекомерном стимулацијом жлезде хормоном ТСХ, који се ослобађа из хипофизе као резултат недостатка јода.

Прекомерна величина штитне жлезде (гушав) може да стисне трахеју, ограничавајући пролазак ваздуха кроз њу. Уз то, може проузроковати оштећење нервних жлезда које могу довести до промуклости.

Ризици

Тровање прекомерним уносом јода може изазвати опекотине у устима, грлу и врућицу. Такође болови у трбуху, мучнина, повраћање, пролив, слаб пулс и кома.

Вишак јода ствара неке од симптома који се примећују у недостатку: постоји инхибиција синтезе штитних хормона, чиме се повећава ослобађање ТСХ, што резултира хипертрофијом штитне жлезде; то јест, гушавац.

Студије су показале да прекомерни унос јода може изазвати тиреоидитис и папиларни карцином штитне жлезде. Поред тога, прекомерни унос јода може узајамно деловати са лековима, ограничавајући њихово деловање.

Узимање превише јода у комбинацији са антитироидним лековима, попут метимазола, који се користи за лечење хипертиреозе, може имати адитиван ефекат и изазвати хипотиреозу.

Инхибитори ензима који претварају ангиотензин (АЦЕ), као што је беназеприл, користе се за лечење хипертензије. Узимање прекомерне количине калијум јодида повећава ризик од хиперкалемије и хипертензије.

Апликације

Лекари

Јод делује као средство за дезинфекцију коже или рана. Има скоро тренутно антимикробно дејство, продире у унутрашњост микроорганизама и у интеракцији са сумпорним аминокиселинама, нуклеотидима и масним киселинама, што изазива смрт ћелија.

Своје антивирусно деловање делује претежно на покривене вирусе, постулирајући да напада протеине на површини вируса који су покривени.

Калијум јодид у облику концентрованог раствора користи се у лечењу тиреотоксикозе. Такође се користи за контролу ефеката зрачења ¹³¹ И блокирајући везање радиоактивног изотопа на штитњачу.

Јод се користи у лечењу дендритичког кератитиса. Да бисте то учинили, рожница је изложена воденој паре засићеној јодом, привремено губећи епител рожнице; али долази до потпуног опоравка од два до три дана.

Такође јод има благотворно дејство у лечењу цистичне фиброзе људске дојке. Исто тако, сугерисано је да бих ¹³¹ могао бити факултативни третман за карцином штитне жлезде.

Реакције и каталитичко деловање

Јод се користи за откривање присуства шкроба, који даје плаву нијансу. Реакцијом јода са скробом такође се користи за откривање присуства фалсификованих новчаница штампаних на папиру који садрже скроб.

Калијум (ИИ) тетраиодомеркурат, такође познат као Несслеров реагенс, користи се у откривању амонијака. Такође, алкални јодни раствор се користи у јодформном тесту да се покаже присуство метил кетона.

Неоргански јодиди се користе у пречишћавању метала, попут титанијума, цирконијума, хафнијума и торијума. У једној фази процеса морају се формирати тетраиодиди ових метала.

Јод служи као стабилизатор колофоније, уља и других производа од дрвета.

Јод се користи као катализатор у реакцијама органске синтезе метилације, изомеризације и дехидрогенације. У међувремену се хидроиотна киселина користи као катализатор за производњу сирћетне киселине у процесима Монсанто и Цатива.

Јод делује као катализатор у кондензацији и алкилирању ароматских амина, као и у процесима сулфације и сулфације, као и за производњу синтетичких гума.

Фотографија и оптика

Сребрни јодид је битна компонента традиционалног фотографског филма. Јод се користи у производњи електронских инструмената попут монокристалних призми, поларизацијских оптичких инструмената и стакла који могу да преносе инфрацрвене зраке.

Друге намене

Јод се користи у производњи пестицида, анилинских боја и фталеина. Поред тога, користи се у синтези боја и представља средство за гашење дима. И на крају, сребрни јодид служи као кондензационо језгро водене паре у облацима, да би изазвао кишу.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Стуарт Ира Фок (2003). Људска физиологија. Прво издање. Уредити. МцГрав-Хилл Интерамерицана
3. Википедиа. (2019). Јод. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Такемура Кеницхи, Сато Киоко, Фујихиса Хиросхи и Онода Митсуко. (2003). Модулисана структура чврстог јода током његове молекуларне дисоцијације под високим притиском. Природа свезак 423, странице971–974. дои.орг/10.1038/натуре01724
5. Цхен Л. и др. (1994). Структурни фазни прелази јода под високим притиском. Институт за физику, Ацадемиа Синица, Пекинг. дои.орг/10.1088/0256-307Кс/11/2/010
6. Стефан Сцхнеидер и Карл Цхристе. (26. августа 2019). Јод. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
7. Др Доуг Стеварт. (2019). Чињенице јодног елемента. Цхемицоол. Опоравак од: цхемицоол.цом
8. Национални центар за информације о биотехнологији. (2019). Јод. ПубЦхем база података. ЦИД = 807. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
9. Рохнер, Ф., Зиммерманн, М., Јоосте, П., Пандав, Ц., Цалдвелл, К., Рагхаван, Р., и Раитен, ДЈ (2014). Биомаркери исхране за развој - јод преглед. Часопис за исхрану, 144 (8), 1322С-1342С. дои: 10.3945 / јн.113.181974
10. Адвамег. (2019). Јод. Објашњена хемија. Опоравак од: цхемистриекплаинед.цом
11. Траци Педерсен. (19. априла 2017). Чињенице о јоду. Опоравило од: лифециенце.цом
12. Меган Варе, РДН, ЛД. (30. маја 2017.). Све што треба да знате о јоду. Опораван од: медицалневстодаи.цом
13. Национални институт за здравље. (9. јула 2019). Јод. Опоравак од: одс.од.них.гов