Алкохолен разтвор на йод… От детството е добре познат помощник при драскотини, ожулвания и порязвания на всички деца и техните родители. Това е бързо и ефективно средство, което каутеризира и дезинфекцира повърхността на раната. Въпреки това, обхватът на веществото не се ограничава само до медицината, тъй като химичните свойства на йода са много разнообразни. Целта на нашата статия е да ги опознаем по-подробно.
Физически характеристики
Просто вещество изглежда като тъмно лилави кристали. При нагряване, поради особеностите на вътрешната структура на кристалната решетка, а именно наличието на молекули в нейните възли, съединението не се топи, а веднага образува пари. Това е сублимация или сублимация. Обяснява се със слаба връзка между молекулите вътре в кристала, които лесно се отделят една от друга - образува се газообразна фаза на веществото. Броят на йода в периодичната таблица е 53. И позицията му сред другите химични елементи показвапринадлежащи към неметали. Нека се спрем на този въпрос по-нататък.
Място на елемент в периодичната таблица
Йодът е в петия период, група VII и заедно с флуора, хлора, брома и астата образува подгрупа от халогени. Поради увеличаването на ядрения заряд и атомния радиус, представителите на халогените имат отслабване на неметалните свойства, поради което йодът е по-малко активен от хлора или брома, а неговата електроотрицателност също е по-ниска. Атомната маса на йода е 126, 9045. Простото вещество е представено от двуатомни молекули, подобно на други халогени. По-долу ще се запознаем със структурата на атома на елемента.
Характеристики на електронната формула
Пет енергийни нива и последното от тях почти напълно запълнено с електрони потвърждават, че елементът има ясно изразени признаци на неметали. Подобно на другите халогени, йодът е силен окислител, отнемащ от металите и по-слабите неметални елементи - сяра, въглерод, азот - електронът липсва преди завършване на петото ниво.
Йодът е неметал, в молекулите на който има обща двойка p-електрони, които свързват атомите заедно. Тяхната плътност на мястото на припокриване е най-висока, общият електронен облак не се придвижва към нито един от атомите и се намира в центъра на молекулата. Образува се неполярна ковалентна връзка, а самата молекула има линейна форма. В халогенната серия, от флуор до астатин, силата на ковалентната връзка намалява. Наблюдава се намаляване на стойността на енталпията, от която зависи разпадането на молекулите на елемента в атоми. Какви последици има това за химичните свойства на йода?
Защо йодът е по-малко активен от другите халогени
Реактивността на неметалите се определя от силата на привличане към ядрото на техния собствен атом на чужди електрони. Колкото по-малък е радиусът на един атом, толкова по-високи са силите на електростатично привличане на отрицателно заредените му частици от други атоми. Колкото по-голям е номерът на периода, в който се намира елементът, толкова повече енергийни нива ще има той. Йодът е в петия период и има повече енергийни слоеве от брома, хлора и флуора. Ето защо йодната молекула съдържа атоми, които имат много по-голям радиус от този на изброените по-рано халогени. Ето защо I2 частиците привличат електрони по-слабо, което води до отслабване на техните неметални свойства. Вътрешната структура на веществото неизбежно влияе върху неговите физически характеристики. Ето някои конкретни примери.
Сублимация и разтворимост
Намаляването на взаимното привличане на йодните атоми в неговата молекула води, както казахме по-рано, до отслабване на силата на ковалентната неполярна връзка. Наблюдава се намаляване на устойчивостта на съединението към висока температура и увеличаване на термичната дисоциация на неговите молекули. Отличителна черта на халогена: преходът на вещество при нагряване от твърдо състояние веднага в газообразно състояние, тоест сублимацията е основната физическа характеристика на йода. Разтворимостта му в органични разтворители, като въглероден дисулфид, бензен, етанол, е по-висока, отколкото във вода. Така че в 100 g вода при 20 ° C само 0,02 g могат да се разтворятвещества. Тази функция се използва в лабораторията за извличане на йод от воден разтвор. Разклатейки го с малко количество H2S, можете да наблюдавате лилавия цвят на сероводорода поради преминаването на халогенни молекули в него.
Химически свойства на йода
Когато взаимодейства с метали, елементът винаги се държи по същия начин. Той привлича валентните електрони на металния атом, които са разположени или върху последния енергиен слой (s-елементи, като натрий, калций, литий и др.), или върху предпоследния слой, съдържащ например d-електрони. Те включват желязо, манган, мед и други. При тези реакции металът ще бъде редуциращият агент, а йодът, чиято химическа формула е I2, ще бъде окислителят. Следователно именно тази висока активност на простото вещество е причината за взаимодействието му с много метали.
Заслужава да се отбележи взаимодействието на йод с вода при нагряване. В алкална среда реакцията протича с образуването на смес от йодид и йодни киселини. Последното вещество проявява свойствата на силна киселина и при дехидратация се превръща в йоден пентоксид. Ако разтворът се подкисели, тогава горните реакционни продукти взаимодействат помежду си, за да образуват изходните вещества - свободни молекули I2 и вода. Тази реакция принадлежи към редокс тип, тя проявява химичните свойства на йода като силен окислител.
Качествена реакция на нишесте
И в неорганичната, и в органичната химия има група реакции, с помощта накоито могат да бъдат идентифицирани в продуктите на взаимодействието определени видове прости или сложни йони. За откриване на макромолекули на сложен въглехидрат - нишесте - често се използва 5% алкохолен разтвор на I2. Например, няколко капки от него се накапват върху резен суров картоф и цветът на разтвора става син. Наблюдаваме същия ефект, когато дадено вещество навлезе във всеки продукт, съдържащ нишесте. Тази реакция, която произвежда син йод, се използва широко в органичната химия, за да се потвърди наличието на полимер в тестовата смес.
Полезните свойства на продукта от взаимодействието на йод и нишесте са отдавна известни. Използван е при липса на антимикробни лекарства за лечение на диария, стомашни язви в ремисия, заболявания на дихателната система. Нишестена паста, съдържаща приблизително 1 чаена лъжичка йоден алкохолен разтвор на 200 ml вода, беше широко използвана поради евтиността на съставките и лекотата на приготвяне.
Въпреки това, трябва да се помни, че синият йод е противопоказан при лечението на малки деца, хора, страдащи от свръхчувствителност към йод-съдържащи лекарства, както и пациенти с болест на Грейвс.
Как неметалите реагират един с друг
Сред елементите от основната подгрупа на VII група, йодът реагира с флуор, най-активният неметал с най-висока степен на окисление. Процесът протича на студено и е придружен от експлозия. С водорода I2 взаимодейства със силно нагряване и не напълно, реакционният продукт - HI - започва да се разлага на изходните вещества. Йодоводородната киселина е доста силна и макар и сходна по характеристики със солната киселина, тя все пак показва по-изразени признаци на редуциращ агент. Както можете да видите, химичните свойства на йода се дължат на принадлежността му към активни неметали, но елементът е по-нисък в окислителната способност на брома, хлора и, разбира се, флуора.
Ролята на елемента в живите организми
Най-високо съдържание на йони I- се намира в тъканите на щитовидната жлеза, където те са част от тироид-стимулиращите хормони: тироксин и трийодтиронин. Те регулират растежа и развитието на костната тъкан, провеждането на нервните импулси и скоростта на метаболизма. Особено опасна е липсата на йод-съдържащи хормони в детството, тъй като е възможно умствено изоставане и появата на симптоми на заболяване като кретинизъм.
Недостатъчната секреция на тироксин при възрастни се свързва с йоден дефицит във водата и храната. Придружава се от загуба на коса, образуване на оток и намаляване на физическата активност. Излишъкът на елемент в организма също е изключително опасен, тъй като се развива болестта на Грейвс, симптомите на която са възбудимост на нервната система, тремор на крайниците и сериозна загуба на тегло.
Високото съдържание на йодни съединения се среща в някои представители на света на флората. Ниските растения - кафяви и червени водорасли - ги натрупват в талуса си. Сред висшите растения вишни, райска ябълка, фурми и цвекло са рекордьори по натрупване на йод. Морските дарове и морската риба съдържат голямо количество от елемента.
Разпространение на йодиди в природата и методи за получаване на чисти вещества
Огромната част от елемента присъства в живите организми и обвивките на Земята - хидросферата и литосферата - в свързано състояние. В морската вода има соли на елемента, но концентрацията им е незначителна, поради което е нерентабилно да се извлича чист йод от нея. Много по-ефективно е да се получи вещество от пепелта на кафявите водорасли: фукус, водорасли, саргас.
В промишлен мащаб I2 се изолира от подземните води по време на процесите на добив на нефт. При преработката на някои руди, като чилийската селитра, в нея се откриват калиеви йодати и хипойодати, от които впоследствие се извлича чист йод. Доста рентабилно е да се получи I2 от разтвор на водороден йод чрез окисляването му с хлор. Полученото съединение е важна суровина за фармацевтичната индустрия.
В допълнение към вече споменатия 5% алкохолен разтвор на йод, който съдържа не само просто вещество, но и сол - калиев йодид, както и алкохол и вода, в ендокринологията по медицински причини се използват лекарства като като "йод-активен" и "йодомарин".
В райони с ниско съдържание на естествени съединения, освен йодирана готварска сол, можете да използвате средство като Антиструмин. Съдържа активната съставка - калиев йодид - и се препоръчва като профилактично лекарство, използвано за предотвратяване на симптомите на ендемична гуша.
