Alkoholowy roztwór jodu… Od dzieciństwa znany pomocnik na zadrapania, otarcia i skaleczenia wszystkich dzieci i ich rodziców. Jest szybkim i skutecznym środkiem, który przyżega i dezynfekuje powierzchnię rany. Jednak zakres substancji nie ogranicza się do medycyny, ponieważ właściwości chemiczne jodu są bardzo zróżnicowane. Celem naszego artykułu jest ich bliższe poznanie.
Cechy fizyczne
Prosta substancja wygląda jak ciemnofioletowe kryształy. Po podgrzaniu, ze względu na specyfikę wewnętrznej struktury sieci krystalicznej, a mianowicie obecność cząsteczek w jej węzłach, związek nie topi się, ale natychmiast tworzy opary. To jest sublimacja lub sublimacja. Wyjaśnia to słabe wiązanie między cząsteczkami wewnątrz kryształu, które łatwo się od siebie oddzielają - powstaje faza gazowa substancji. Liczba jodu w układzie okresowym wynosi 53. A jego pozycja wśród innych pierwiastków chemicznych wskazujenależące do niemetali. Zastanówmy się nad tym zagadnieniem dalej.
Miejsce pierwiastka w układzie okresowym
Jod należy do piątego okresu, grupy VII i wraz z fluorem, chlorem, bromem i astatyną tworzy podgrupę halogenów. Ze względu na wzrost ładunku jądrowego i promienia atomowego, przedstawiciele halogenów mają osłabienie właściwości niemetalicznych, dlatego jod jest mniej aktywny niż chlor lub brom, a jego elektroujemność jest również niższa. Masa atomowa jodu wynosi 126, 9045. Prosta substancja jest reprezentowana przez cząsteczki dwuatomowe, podobnie jak inne halogeny. Poniżej zapoznamy się ze strukturą atomu pierwiastka.
Cechy formuły elektronicznej
Pięć poziomów energetycznych i ostatni z nich prawie całkowicie wypełniony elektronami potwierdza, że pierwiastek ma wyraźne ślady niemetali. Podobnie jak inne halogeny, jod jest silnym środkiem utleniającym, usuwającym metale i słabsze pierwiastki niemetaliczne - siarkę, węgiel, azot - elektron, którego brakuje przed ukończeniem piątego poziomu.
Jod jest niemetalem, w którego cząsteczkach występuje wspólna para elektronów p, która wiąże ze sobą atomy. Ich gęstość w miejscu nakładania się jest największa, wspólna chmura elektronów nie przemieszcza się do żadnego z atomów i znajduje się w centrum cząsteczki. Powstaje niepolarne wiązanie kowalencyjne, a sama cząsteczka ma liniowy kształt. W szeregu halogenowym, od fluoru do astatu, siła wiązania kowalencyjnego maleje. Następuje spadek wartości entalpii, od której zależy rozpad cząsteczek pierwiastków na atomy. Jakie to ma wpływ na właściwości chemiczne jodu?
Dlaczego jod jest mniej aktywny niż inne halogeny
Reaktywność niemetali zależy od siły przyciągania do jądra własnego atomu obcych elektronów. Im mniejszy promień atomu, tym większe siły przyciągania elektrostatycznego jego ujemnie naładowanych cząstek innych atomów. Im wyższy numer okresu, w którym znajduje się element, tym więcej będzie miał poziomów energetycznych. Jod jest w piątym okresie i ma więcej warstw energetycznych niż brom, chlor i fluor. Dlatego cząsteczka jodu zawiera atomy, które mają promień znacznie większy niż w przypadku wcześniej wymienionych halogenów. Dlatego cząstki I2 słabiej przyciągają elektrony, co prowadzi do osłabienia ich właściwości niemetalicznych. Wewnętrzna struktura substancji nieuchronnie wpływa na jej właściwości fizyczne. Oto kilka konkretnych przykładów.
Sublimacja i rozpuszczalność
Zmniejszenie wzajemnego przyciągania atomów jodu w jego cząsteczce prowadzi, jak powiedzieliśmy wcześniej, do osłabienia siły niepolarnego wiązania kowalencyjnego. Następuje spadek odporności związku na wysoką temperaturę oraz wzrost dysocjacji termicznej jego cząsteczek. Charakterystyczna cecha halogenu: przejście substancji po podgrzaniu ze stanu stałego natychmiast do stanu gazowego, tj. sublimacja jest główną cechą fizyczną jodu. Jego rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak dwusiarczek węgla, benzen, etanol jest wyższa niż w wodzie. Tak więc w 100 g wody o temperaturze 20 ° C tylko 0,02 g może się rozpuścićSubstancje. Ta cecha jest wykorzystywana w laboratorium do ekstrakcji jodu z roztworu wodnego. Potrząsając nim z niewielką ilością H2S, można zaobserwować purpurowy kolor siarkowodoru z powodu przejścia do niego cząsteczek halogenu.
Chemiczne właściwości jodu
Podczas interakcji z metalami element zawsze zachowuje się w ten sam sposób. Przyciąga elektrony walencyjne atomu metalu, które znajdują się albo na ostatniej warstwie energetycznej (pierwiastki s, takie jak sód, wapń, lit itp.), albo na przedostatniej warstwie zawierającej np. d-elektrony. Należą do nich żelazo, mangan, miedź i inne. W tych reakcjach metal będzie czynnikiem redukującym, a jod, którego wzór chemiczny to I2 będzie czynnikiem utleniającym. Dlatego to właśnie ta wysoka aktywność prostej substancji jest przyczyną jej interakcji z wieloma metalami.
Na uwagę zasługuje interakcja jodu z wodą po podgrzaniu. W środowisku alkalicznym reakcja przebiega z utworzeniem mieszaniny jodku i kwasów jodowych. Ta ostatnia substancja wykazuje właściwości mocnego kwasu, a po odwodnieniu zamienia się w pięciotlenek jodu. Jeśli roztwór jest zakwaszony, to powyższe produkty reakcji oddziałują ze sobą tworząc substancje wyjściowe - wolne cząsteczki I2 i wodę. Reakcja ta należy do typu redoks, wykazuje właściwości chemiczne jodu jako silnego środka utleniającego.
Jakościowa reakcja skrobi
W chemii nieorganicznej i organicznej istnieje grupa reakcji za pomocąktóre można zidentyfikować w produktach interakcji pewne typy jonów prostych lub złożonych. Do wykrywania makrocząsteczek złożonego węglowodanu - skrobi - często stosuje się 5% roztwór alkoholu I2. Na przykład kilka kropli kapie na plaster surowego ziemniaka, a kolor roztworu staje się niebieski. Ten sam efekt obserwujemy, gdy substancja wchodzi do dowolnego produktu zawierającego skrobię. Ta reakcja, w wyniku której powstaje niebieski jod, jest szeroko stosowana w chemii organicznej w celu potwierdzenia obecności polimeru w badanej mieszaninie.
Korzystne właściwości produktu interakcji jodu i skrobi są znane od dawna. Stosowano go pod nieobecność leków przeciwdrobnoustrojowych w leczeniu biegunki, wrzodów żołądka w remisji, chorób układu oddechowego. Pasta skrobiowa, zawierająca około 1 łyżeczki roztworu alkoholu jodowego na 200 ml wody, była szeroko stosowana ze względu na taniość składników i łatwość przygotowania.
Należy jednak pamiętać, że niebieski jod jest przeciwwskazany w leczeniu małych dzieci, osób cierpiących na nadwrażliwość na leki zawierające jod, a także pacjentów z chorobą Gravesa-Basedowa.
Jak niemetale reagują ze sobą
Wśród pierwiastków głównej podgrupy grupy VII, jod reaguje z fluorem, najbardziej aktywnym niemetalem o najwyższym stopniu utlenienia. Proces odbywa się na mrozie i towarzyszy mu eksplozja. Z wodorem I2 oddziałuje z silnym ogrzewaniem i nie całkowicie, produkt reakcji - HI - zaczyna się rozkładać na substancje wyjściowe. Kwas jodowodorowy jest dość mocny i chociaż podobny w charakterystyce do kwasu solnego, to jednak wykazuje wyraźniejsze oznaki środka redukującego. Jak widać, właściwości chemiczne jodu wynikają z jego przynależności do aktywnych niemetali, jednak pierwiastek ten ma gorszą zdolność utleniania od bromu, chloru i oczywiście fluoru.
Rola pierwiastka w organizmach żywych
Najwyższa zawartość jonów I- znajduje się w tkankach tarczycy, gdzie wchodzą one w skład hormonów stymulujących tarczycę: tyroksyny i trójjodotyroniny. Regulują wzrost i rozwój tkanki kostnej, przewodzenie impulsów nerwowych oraz tempo przemiany materii. Szczególnie niebezpieczny jest brak hormonów zawierających jod w dzieciństwie, ponieważ możliwe jest upośledzenie umysłowe i pojawienie się objawów choroby, takiej jak kretynizm.
Niewystarczające wydzielanie tyroksyny u dorosłych wiąże się z niedoborem jodu w wodzie i pożywieniu. Towarzyszy mu wypadanie włosów, powstawanie obrzęków i zmniejszenie aktywności fizycznej. Nadmiar jakiegoś pierwiastka w organizmie jest również niezwykle niebezpieczny, gdyż rozwija się choroba Gravesa-Basedowa, której objawami są pobudliwość układu nerwowego, drżenie kończyn i silna utrata wagi.
Wysoka zawartość związków jodu występuje u niektórych przedstawicieli świata flory. Rośliny niższe – brunatne i czerwone glony – gromadzą je w swojej plechy. Wśród roślin wyższych rekordzistami pod względem akumulacji jodu są wiśnie, persymony, daktyle i buraki. Owoce morza i ryby morskie zawierają dużą ilość tego pierwiastka.
Rozmieszczenie jodków w przyrodzie i metody otrzymywania czystych substancji
Większość tego pierwiastka jest obecna w żywych organizmach i skorupach Ziemi - hydrosferze i litosferze - w stanie związanym. W wodzie morskiej znajdują się sole tego pierwiastka, ale ich stężenie jest niewielkie, dlatego nie opłaca się z niej wydobywać czystego jodu. Dużo wydajniejsze jest pozyskiwanie substancji z popiołów brunatnic: morszczynu, wodorostów, sargassum.
W skali przemysłowej I2 jest izolowany od wód gruntowych podczas procesów wydobycia ropy naftowej. Podczas przerobu niektórych rud, takich jak saletra chilijska, znajdują się w niej jodany potasu i podjodany, z których następnie pozyskiwany jest czysty jod. Całkiem opłacalne jest otrzymanie I2 z roztworu jodowodoru poprzez utlenienie go chlorem. Powstały związek jest ważnym surowcem dla przemysłu farmaceutycznego.
Oprócz wspomnianego już 5% alkoholowego roztworu jodu, który zawiera nie tylko prostą substancję, ale także sól - jodek potasu, a także alkohol i wodę, w endokrynologii, ze względów medycznych, leki takie jak jako „jod-aktywny” i „Jodomarin”.
Na obszarach o niskiej zawartości związków naturalnych, oprócz jodowanej soli kuchennej, możesz użyć środka zaradczego, takiego jak Antistrumine. Zawiera substancję czynną - jodek potasu - i jest zalecany jako lek profilaktyczny stosowany w zapobieganiu objawom endemicznego wola.
