budivel.ru За изолацията и отоплението на къщата.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
йодсе намира в петия период от VII група на основната (А) подгрупа на Периодичната система.
Отнася се до елементи стр- семейства. Неметални. Обозначение - I. Пореден номер - 53. Относителна атомна маса - 126.905 a.m.u.
Електронната структура на йодния атом
Йодният атом се състои от положително заредено ядро (+53), вътре в което има 53 протона и 74 неутрона, а 53 електрона се движат в пет орбити.
Фиг. 1. Схематична структура на йодния атом.
Разпределението на електроните в орбиталите е както следва:
53Te) 2) 8) 18) 18) 7 ;
1с 2 2с 2 2стр 6 3с 2 3стр 6 3д 10 4с 2 4стр 6 4д 10 5с 2 5стр 5 .
Външното енергийно ниво на йодния атом съдържа 7 електрона, които са валентни. Енергийната диаграма на основното състояние приема следната форма:
Валентните електрони на йоден атом могат да се характеризират с набор от четири квантови числа: н(главен квант), л(орбитална), м л(магнитни) и с(въртене):
|
подниво |
||||
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
Всеки е запознат с йод или йод. Порязвайки пръста си, посягаме към бутилка йод, по-точно с неговия алкохолен разтвор...
Въпреки това този елемент е изключително оригинален и всеки от нас, независимо от образованието и професията, трябва да го преоткрива за себе си повече от веднъж. Историята на този елемент също е особена.
Първото запознанство с йода
Йодът е открит през 1811 г. от френския химик-технолог Бернар Куртоа (1777-1838), син на прочутата селитра. През годините на Великия Френската революциятой вече помогна на баща си да „извлече от недрата на земята основния елемент на оръжието, за да победи тираните“, а по-късно сам се зае с производството на селитра.
По това време селитра се получава в т. нар. селитра, или купчини. Това бяха купища от растителни и животински отпадъци, примесени със строителни отпадъци, варовик, мергел. Образуваният при разпад амоняк се окислява от микроорганизмите първо в азотна HN02, а след това в азотна HNO 3 киселина, която реагира с калциев карбонат, превръщайки го в Ca(N0 3) 2 нитрат. Взето е от смес топла водаи след това се добавя поташ. Имаше реакция Ca (N0 3) a + K 2 C0 3 → 2KN0 3 + CaCO ↓.
Разтворът на калиев нитрат се декантира от утайката и се изпарява. Получените кристали на калиев нитрат се пречистват чрез допълнителна прекристализация.
Куртоа не беше прост занаятчия. След като работи три години в аптека, той получава разрешение да слуша лекции по химия и да учи в лабораторията на Политехническото училище в Париж с известния Fourcroix. Той приложил знанията си при изучаването на пепелта от морски водорасли, от която след това била извлечена сода. Куртоа забеляза, че медният котел, в който се изпаряват разтворите на пепелта, се срутва твърде бързо. След изпаряване и утаяване на кристален натриев и калиев сулфати, техните сулфиди и, очевидно, нещо друго остават в матерния разтвор. Чрез добавяне на концентрирана сярна киселина към разтвора Куртоа открива отделянето на виолетови пари. Възможно е нещо подобно да е наблюдавано от колеги и съвременници на Куртоа, но именно той е първият, който преминава от наблюдения към изследване, от изследване към заключения.
Ето изводите (цитирайки статия, написана от Куртоа): „Матерната луга, получена от водорасли, съдържа доста голямо количество необичайно и любопитно вещество. Лесно е да го изберете. За да направите това, достатъчно е да излеете сярна киселинакъм матерния разтвор и го загрейте в реторта, свързана към приемник. Новото вещество ... се утаява като черен прах, който при нагряване се превръща във великолепни пари лилаво. Тези пари кондензират под формата на брилянтни кристални пластини с блясък, подобен на този на кристалния оловен сулфид... Удивителният цвят на парите на новото вещество го прави възможно да се разграничи от всички известни досега вещества, а има и други забележителни свойства, което придава на откриването му най-голям интерес”.
През 1813 г. се появява първата научна публикация за това вещество и химиците започват да го изучават. различни страни, включително такива светила на науката като Джоузеф Гей-Люсак и Хъмфри Дейви. Година по-късно тези учени установяват елементарността на веществото, открито от Куртоа, а Гей-Люсак наименува новия елемент йод, от гръцки - тъмно син, виолетов.
Второто запознанство: свойствата на обикновеното и необичайното.
йод - химичен елемент VII групапериодична система. Атомно число - 53. Атомна маса - 126,9044. халогенни. От естествено срещащите се халогени той е най-тежкият, освен ако, разбира се, не броим радиоактивния краткотраен астат. Почти целият природен йод се състои от атоми на единичен изотоп с масово число 127. Радиоактивен йод – 125 се образува в резултат на спонтанно делене на уран. От изкуствените изотопи на йода най-важни са йод - 131 и йод - 133; те се използват в медицината. 
Молекулата на елементарния йод, подобно на други халогени, се състои от два атома. Йодът - единственият от халогените - е в твърдо състояние при нормални условия. Красивите тъмносини кристали йод са най-подобни на графита. Ясно изразена кристална структура, способност за провеждане на електрически ток - всички тези "метални" свойства са характерни за чистия йод.
Но, за разлика от графита и повечето метали, йодът много лесно преминава в газообразно състояние. Дори е по-лесно да превърнете йода в пара, отколкото в течност.
За да се стопи йод, е необходима доста ниска температура: + 113,5 ° C, но освен това е необходимо парциалното налягане на йодните пари над топящите се кристали да бъде поне една атмосфера. С други думи, йодът може да се стопи в колба с тясно гърло, но не и в отворена лабораторна чаша. В този случай йодните пари не се натрупват и при нагряване йодът ще сублимира - ще премине в газообразно състояние, заобикаляйки течността, което обикновено се случва при нагряване на това вещество. Между другото, точката на кипене на йода не е много по-висока от точката на топене, тя е само 184,35 ° C.
Но не само от лекотата на превръщане в газообразно състояние йод се отделя наред с други елементи. Много странно, например, взаимодействието му с водата.
Елементарният йод не се разтваря добре във вода: при 25 ° C, само 0,3395 g / l. Възможно е обаче да се получи много по-концентриран воден разтвор на елемент № 53, като се използва същия прост трик, който лекарите използват, когато трябва да задържат йодната тинктура по-дълго (3 или 5% йоден разтвор в алкохол): така че йодната тинктура не изтича, към него се добавя малко калиев йодид KI. Същото вещество помага и за получаване на водни разтвори, богати на йод: йодът се смесва с не много разреден разтвор на рали йодид.
KI молекулите са способни да прикрепят елементарни йодни молекули. Ако по една молекула реагира от всяка страна, се образува червено-кафяв калиев трийодид. Калиевият йодид може също да прикрепи по-голям брой йодни молекули, което води до съединения с различен състав до K19. Тези вещества се наричат полийодиди. Полийодидите са нестабилни и в техния разтвор винаги има елементарен йод и то в много по-висока концентрация от тази, която може да се получи чрез директно разтваряне на йода.
В много органични разтворители - въглероден дисулфид, керосин, алкохол, бензол, етер, хлороформ - йодът се разтваря лесно. Цветът на неводните разтвори на йод не е постоянен. Например, неговият разтвор във въглероден дисулфид е виолетов, а в алкохол е кафяв. Как може да се обясни това?
Очевидно виолетовите разтвори съдържат йод под формата на молекули 12. Ако се получи разтвор с различен цвят, логично е да се предположи съществуването на йодни съединения с разтворителя в него. Въпреки това, не всички химици споделят това мнение. Някои от тях смятат, че разликите в цвета на йодните разтвори се обясняват със съществуването различен видсили, свързващи молекулите на разтворителя и разтвореното вещество.
Виолетовите разтвори на йод провеждат електричество, тъй като в разтвора молекулите 12 частично се дисоциират на йони 1+ и I-. Това предположение не противоречи на идеите за възможните валентности на йода. Основните му валентности са: 1 "(такива съединения се наричат йодиди), 5+ (йодати) и 7+ (периодати). Но са известни и йодни съединения, в които той проявява валентности 1+ и 3+, като играе ролята на едновалентен или тривалентен метал Има съединение на йод с кислород, в което елемент No 53 е осемвалентен, - Ю4.
Но най-често йодът, както би трябвало да бъде за халоген (има седем електрона на външната обвивка на атома), проявява валентност от 1 ". Подобно на други халогени, той е доста активен - директно реагира с повечето метали (дори благородното сребро е устойчиво на йод само при температури до 50 ° C), но е по-ниско от хлора и брома, да не говорим за флуора. Някои елементи - въглерод, азот, кислород, сяра, селен - не реагират директно с йод.
трета среща:
Оказва се, че на Земята има по-малко йод от лутеция.
Йодът е рядък елемент. Неговият кларк (съдържание в земната корав тегловни проценти) - само 4-10~5%. Той е по-малко от най-труднодостъпните елементи от семейството на лантанидите - тулий и лутеций.
Йодът има една особеност, която го прави свързан с „редкоземните“ – изключителна разсеяност в природата. Далеч не е най-разпространеният елемент, йодът присъства буквално навсякъде. Дори в свръхчисти, изглежда, се откриват кристали от скален кристал, микропримеси от йод. В прозрачните калцити съдържанието на елемент No 53 достига 5-10~6%. Йодът се намира в почвата, в морската и речната вода, в растителните клетки и животинските организми. Но има много малко минерали, богати на йод. Най-известният от тях е Ca(IO 5) 2 лаутарит. Но на Земята няма промишлени находища на лаутарит.
За да се получи йод, е необходимо да се концентрират естествени разтвори, съдържащи този елемент, например вода от солени езера или свързани нефтени води, или да се преработят естествени йодни концентратори - морски водорасли. Един тон сушени водорасли (ламинария) съдържа до 5 кг йод, докато един тон морска вода съдържа само 20-30 mg.
Подобно на повечето жизненоважни елементи, йодът в природата прави цикъл. Тъй като много йодни съединения се разтварят добре във вода, йодът се извлича от магматични скали и се изнася в моретата и океаните. Морската вода, изпарявайки се, издига маси от елементарен йод във въздуха. Елементарно е: съединенията на елемент No 53 в присъствието на въглероден диоксид лесно се окисляват от кислород до 12.
Ветровете, които носят въздушни масиот океана до сушата те също пренасят йод, който заедно с атмосферните валежи пада на земята, навлиза в почвата, подземни води, в живите организми. Последните концентрират йод, но, умирайки, го връщат в почвата, откъдето отново се измива от естествените води, навлиза в океана, изпарява се и всичко започва отначало. Е само обща схема, което пропуска всички детайли и химични трансформации, които са неизбежни на различни етапи от това вечно въртене.
И йодният цикъл е проучен много добре и това не е изненадващо: ролята на микроколичествата на този елемент в живота на растенията, животните и хората е твърде голяма ...
Йод четвърто запознанство: биологичните функции на йода
Те не се ограничават до йодна тинктура. Няма да говорим подробно за ролята на йода в живота на растенията – той е един от най-важните микроелементи, ще се ограничим до неговата роля в живота на човека.
Още през 1854 г. французинът Шатен, отличен аналитичен химик, открива, че разпространението на гуша зависи пряко от съдържанието на йод във въздуха, почвата и храната, консумирана от хората. Колегите оспориха констатациите на Шатен; освен това Френската академия на науките ги признава за вредни. Що се отнася до произхода на заболяването, тогава се смяташе, че 42 причини могат да го причинят - йоден дефицит не се появява в този списък.
Измина почти половин век, преди авторитетът на немските учени Бауман и Освалд да принуди френските учени да признаят грешката си. Експериментите на Бауман и Осуалд показват, че щитовидната жлеза съдържа изненадващо количество йод и произвежда йод-съдържащи хормони. Липсата на йод в началото води само до леко увеличение на щитовидната жлеза, но с напредването й това заболяване – ендемична гуша – засяга много системи на тялото. В резултат на това метаболизмът се нарушава, растежът се забавя. В някои случаи ендемичната гуша може да доведе до глухота, до кретинизъм... Това заболяване е по-често срещано в планинските райони и на места, отдалечени от морето.
За широкото разпространение на болестта може да се съди дори по картини. Един от най-добрите женски портрети на Рубенс "Сламената шапка". В красива жена, изобразен на портрета, се забелязва подуване на шията (лекарят веднага би казал: щитовидната жлеза е увеличена). Андромеда от картината "Персей и Андромеда" има същите симптоми. Признаци на йоден дефицит се виждат и при някои хора, изобразени в портрети и картини на Рембранд, Дюрер, Ван Дайк...
У нас, повечето от регионите на които са отдалечени от морето, борбата с ендемичната гуша се води непрекъснато – предимно с превенция. Най-простото и надеждно средство е добавянето на микродози йодиди към готварската сол.
Интересно е да се отбележи, че историята терапевтична употребайодът датира от векове. Лечебни свойствавещества, съдържащи йод, са били известни 3 хиляди години преди откриването на този елемент. Китайски кодекс от 1567 г. пр.н.е д. препоръчва морски водорасли за лечение на гуша...
Антисептичните свойства на йода в хирургията са използвани за първи път от френския лекар Буапе. Колкото и да е странно, най-простите дозирани форми на йод - водни и алкохолни разтвори - не намират приложение в хирургията много дълго време, въпреки че още през 1865-1866 г. великият руски хирург Н. И. Пирогов използва йодна тинктура при лечението на рани.
Приоритетът на подготовката на хирургичното поле с йодна тинктура погрешно се приписва на немския лекар Гросих. Междувременно, през далечната 1904 г., четири години преди Гросич, руският военен лекар Н. П. Филончиков в статията си „Водни разтвори на йод като антисептична течност в хирургията“ насочва вниманието на хирурзите към огромните предимства на водните и алкохолни разтвори на йод. точно в подготовка за операция..
Излишно е да казвам, че тези прости препарати не са загубили значението си и до днес. Интересно е, че понякога йодната тинктура се предписва и като вътрешна: няколко капки на чаша мляко. Това може да е от полза при атеросклероза, но трябва да се помни, че йодът е полезен само в малки дози, а в големи дози е токсичен.
Йод пети познат - чисто утилитарен
Не само лекарите се интересуват от йод. Необходим е на геолози и ботаници, химици и металурзи.
Подобно на други халогени, йодът образува множество йодни органични съединения, които са част от някои багрила.
Йодните съединения се използват във фотографията и филмовата индустрия за приготвяне на специални фотографски емулсии и фотографски плаки.
Като катализатор йодът се използва при производството на изкуствен каучук.
Получаването на свръхчисти материали - силиций, титан, хафний, цирконий - също не е пълно без този елемент. Йодидният метод за получаване на чисти метали се използва доста често.
йодните препарати се използват като суха смазка за триене на повърхности от стомана и титан.
Произвеждат се мощни йодни лампи с нажежаема жичка. Стъклената колба на такава лампа не е пълна с инертен газ, а с пари от огнището, които сами излъчват светлина при висока температура.
Йодът и неговите съединения се използват в лабораторната практика за анализи и в хемотронни устройства, чиято работа се основава на редокс реакциите на йода...
Много работа на геолози, химици и технолози отива в търсенето на йодни суровини и разработването на методи за извличане на йод. До 60-те години на миналия век водораслите са единственият източник за промишлено производство на йод. През 1868 г. започва да се добива йод от отпадъците от производството на селитра, които съдържат йодат и натриев йодид. Безплатните суровини и прост метод за получаване на йод от нитратни матерни разтвори осигуриха широкото използване на чилийския йод. Първо световна войнадоставките на чилийска селитра и йод спират и скоро липсата на йод започва да се отразява на общото състояние на фармацевтичната индустрия в Европа. Започва търсенето на рентабилни начини за получаване на йод. У нас, още през годините на съветската власт, йод започва да се добива от подземните и нефтени води на Кубан, където е открит от руския химик А. Л. Потилицин още през 1882 г. По-късно подобни води са открити и в Туркменистан и Азербайджан.
Но съдържанието на йод в подземни водиах и свързаните води с добив на петрол е много малък. Това беше основната трудност при създаването на икономически жизнеспособни индустриални начиниполучаване на йод. Трябваше да се намери "химическа стръв", която да образува доста силно съединение с йод и да го концентрира. Първоначално такава „примамка“ се оказа нишестето, след това медни и сребърни соли, които свързваха йода в неразтворими съединения. Опитахме керосин - йодът се разтваря добре в него. Но всички тези методи се оказаха скъпи, а понякога и запалими.
През 1930 г. съветският инженер В. П. Денисович разработва метода на въглища за извличане на йод от нефтени води и този метод е в основата на съветското производство на йод за доста дълго време. До 40 g йод се натрупват в килограм въглища на месец ...
Изпробвани са и други методи. Още през последните десетилетия е установено, че йодът селективно се сорбира от високомолекулни йонообменни смоли. В йодната индустрия по света методът за йонообмен все още се използва в ограничена степен. Имаше опити да се приложи и у нас, но ниското съдържание на йод и недостатъчната селективност на йонообменниците към йода все още не позволяват този, със сигурност обещаващ метод, да преобрази радикално йодната индустрия.
Обещаващи са и геотехнологичните методи за добив на йод. Те ще направят възможно извличането на йод от свързаните води на нефтени и газови находища, без да се изпомпват тези води на повърхността. Специални реагенти, въведени през кладенеца, ще концентрират йод под земята, а не слаб разтвор, а концентрат ще излезе на повърхността. Тогава, очевидно, производството на йод и потреблението му от индустрията ще се увеличат рязко - комплексът от свойства, присъщи на този елемент, е много привлекателен за него.
Йод и човек. Човешкото тяло не само не се нуждае от големи количества йод, но с изненадващо постоянство запазва постоянна концентрация (10~5-10~6%) на йод в кръвта, така нареченото кръвно йодно огледало. От общото количество йод в организма, което е около 25 mg, повече от половината е в щитовидната жлеза. Почти целият йод, съдържащ се в тази жлеза, е част от различни производни на тирозин, хормон на щитовидната жлеза, и само малка част от него, около 1%, е под формата на неорганичен йод I1-.
Големите дози елементарен йод са опасни: доза от 2-3 g е смъртоносна. В същото време под формата на йодид се допуска поглъщане на много по-големи дози.
Ако с храната се въведе значително количество неорганични соли на йод в тялото, концентрацията му в кръвта ще се увеличи 1000 пъти, но след 24 часа йодното огледало на кръвта ще се върне към нормалното. Нивото на йодното огледало стриктно се подчинява на законите на вътрешния обмен и практически не зависи от експерименталните условия.
В медицинската практика йодните органични съединения се използват за рентгенова диагностика. Достатъчно тежките ядра от йодни атоми разпръскват рентгенови лъчи. С въвеждането на такъв диагностичен инструмент в тялото се получават изключително ясни рентгенови изображения на отделни участъци от тъкани и органи.
ПОД И КОСМИЧЕСКИ ЛЪЧИ. Академик В. И. Вернадски смята, че космическите лъчи играят важна роля за образуването на йод в земната кора, които предизвикват ядрени реакции в земната кора, тоест превръщането на едни елементи в други. Поради тези трансформации в скалите могат да се образуват много малки количества нови атоми, включително йодни атоми.
ЙОД _ СМАЗКА. Само 0,6% йод, добавен към въглеводородни масла, намалява многократно работата на триене в лагерите от неръждаема стомана и титан. Това ви позволява да увеличите натоварването на триещите се части с повече от 50 пъти.
ЙОД И СТЪКЛО. Йодът се използва за направата на специално поляроидно стъкло. В стъкло (или пластмаса) се въвеждат кристали от йодни соли, които се разпределят строго редовно. Вибрациите на светлинния лъч не могат да преминават през тях във всички посоки. Оказва се един вид филтър, наречен поляроид, който премахва настъпващия ослепителен поток светлина. Такова стъкло се използва в автомобилите. Чрез комбиниране на няколко поляроида или въртящи се поляроидни очила можете да постигнете изключително цветни ефекти - това явление се използва във филмовата технология и в театъра.
ЗНАЕШ ЛИ ТОВА:
- съдържанието на йод в човешката кръв зависи от сезона: от септември до януари концентрацията на йод в кръвта намалява, от февруари започва ново покачване, а през май - юни йодното огледало достига най-високото ниво. Тези флуктуации имат относително малка амплитуда и причините за тях все още са загадка;
- от хранителни продуктияйцата, млякото, рибата съдържат много йод; много йод морско зеле, който се продава под формата на консерви, дражета и други продукти;
- първият завод за йод в Русия е построен през 1915 г. в Екатеринослав (днес Днепропетровск); получава йод от пепелта на черноморското водорасло Phyllophora; през годините на Първата световна война в този завод са произведени 200 кг йод;
- ако гръмотевичен облак е „посят“ със сребърен йодид или оловен йодид, тогава вместо градушка в облака се образува фин сняг: облакът, засят с такива соли, се излива от дъжд и не вреди на посевите.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
йоде петдесет и третият елемент от периодичната таблица. Обозначение - I от латинското "iodum". Намира се в пети период, VIIA група. Отнася се за неметали. Основният заряд е 53.
Йодът е рядък (разпръснат) елемент, но в природата все още може да се намери в свободно състояние под формата на минерал (термални извори на вулкана Везувий). Значително количество йод се намира в морска водапод формата на йодидни соли или в земната кора като част от нефтени сондажни води.
Под формата на просто вещество йодът представлява черно-сиви (тъмно лилави) кристали (фиг. 1) с метален блясъки остра миризма. Изпаренията на йод, както и неговите разтвори в органични разтворители, са оцветени в лилаво.
Ориз. 1. Йод. Външен вид.
Атомно и молекулно тегло на йода
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относителна атомна маса на елементнаречено съотношение на масата на атома на даден елемент към 1/12 от масата на въглеродния атом.
Относителната атомна маса е безразмерна и се обозначава с A r (индексът „r“ е началната буква на английската дума относителна, което означава „относителен“ в превод). Относителната атомна маса на атомния йод е 126,9044 amu.
Масите на молекулите, точно както масите на атомите, се изразяват в атомни единици за маса.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относително молекулно тегло на веществотонаричаме съотношението на масата на молекула от дадено вещество към 1/12 от масата на въглероден атом, чиято маса е 12 a.m.u.
Молекулното тегло на веществото е масата на молекулата, изразена в атомни масови единици. Известно е, че йодната молекула е двуатомна - I 2 . Относителното молекулно тегло на йодната молекула ще бъде равно на:
M r (I 2) = 126,9044 × 2 ≈ 254.
Изотопи на йод
Известно е, че в природата йодът може да бъде под формата на единствения стабилен изотоп 127 I. Масовото число е 127, ядрото на изотопния атом съдържа петдесет и три протона и седемдесет и четири неутрона.
Съществуват изкуствени нестабилни изотопи на йод с масови числа от 108 до 144, както и седемнадесет изомерни състояния на ядрата, сред които изотопът 129 I с период на полуразпад 1,57 × 10 7 години е най-дълго живеещият.
йодни йони
На външното енергийно ниво на йодния атом има седем електрона, които са валентни:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .
В резултат на химическо взаимодействие йодът отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор, и се превръща в положително зареден йон или приема електрони от друг атом, т.е. е техен акцептор и се превръща в отрицателно зареден йон:
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 на йод
В свободно състояние йодът съществува под формата на двуатомни молекули I 2 . Ето някои свойства, които характеризират атома и молекулата на йода:
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задачата | Когато хлорът реагира с калиев йодид, се получава йод с маса 50,8 г. Определете обема на хлора, измерен при нормални условия, който е необходим за това. |
| Решение | Нека напишем уравнението на реакцията за взаимодействието на хлора с калиев йодид: От детството е добре познат помощник при драскотини, ожулвания и порязвания на всички деца и техните родители. Той е бърз и ефективен инструмент, каутеризиране и дезинфекция на повърхността на раната. Въпреки това, обхватът на веществото не се ограничава само до медицината, т.к. Химични свойствайодът е много разнообразен. Целта на нашата статия е да ги опознаем по-подробно. Физическа характеристикаПростото вещество има вид на 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. А позицията му сред другите химични елементи показва, че той принадлежи към неметали. Нека се спрем на този въпрос по-нататък. Място на елемент в периодичната системаЙодът е в петия период, група VII, и заедно с флуора, хлора, брома и астата образува подгрупа на халогените. 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 формулаПет енергийни нива и последното от тях почти напълно запълнено с електрони потвърждават, че елементът има изразени признаци на неметали. Подобно на другите халогени, йодът е силен окислител, отнемащ от металите и по-слабите неметални елементи – сяра, въглерод, азот – електронът, липсващ преди завършването на петото ниво. Йодът е неметал, в молекулите на който има обща двойка р-електрони, които свързват атомите заедно. Тяхната плътност на мястото на припокриване е най-висока, обикновеният 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 последствия 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 електростатичното 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 частиците I 2 привличат по-слаби електрони, което води до отслабване на техните неметални свойства. Вътрешната структура на веществото неизбежно влияе върху неговите физически характеристики. Да дадем конкретни примери.
сублимация и разтворимостНамаляването 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 вещество могат да се разтворят. Тази функция се използва в лабораторията за извличане на йод от воден разтвор. Разклащайки го с малко количество H 2 S, може да се наблюдава виолетово оцветяване на сероводород поради преминаването на халогенни молекули в него. Химични свойства на йодаКогато 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. В тези реакции металът ще бъде редуциращият агент, а йодът, химична формулаот които I 2 е окислител. 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 I 2 молекули и вода. Тази реакция принадлежи към редокс тип, тя проявява химичните свойства на йода като силен окислител.
Качествена реакция към нишестеИ в неорганичната, и в органичната химия има група реакции, които могат да се използват за идентифициране на определени видове прости или сложни йони в продуктите на взаимодействието. За откриване на макромолекули на сложен въглехидрат - нишесте - често се използва 5% алкохолен разтвор на I 2. Например няколко капки от него се накапват върху резен суров картоф и цветът на разтвора става син. Същият ефект наблюдаваме, 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 известни отдавна. Използван е при липса на антимикробни лекарства за лечение на диария, стомашни язви в ремисия, заболявания на дихателната система. Нишестената паста, съдържаща около 1 чаена лъжичка алкохолен разтвор на йод на 200 ml вода, беше широко използвана поради евтиността на съставките и лекотата на приготвяне. Трябва обаче да се помни, че синият йод е противопоказан при лечение на малки деца, хора, страдащи от свръхчувствителност към йод-съдържащи лекарства, както и пациенти с болест на Грейвс. Как неметалите реагират един с другСред елементите от основната подгрупа на група VII, йодът реагира с флуор, най-активният неметал с най-висока степен на окисление. Процесът протича на студено и е придружен от експлозия. С водорода I 2 взаимодейства със силно нагряване и не напълно, реакционният продукт - HI - започва да се разлага на изходни 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 организмиНай-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 опасно е липсата на йод-съдържащи хормони в детство, тъй като са възможни умствена изостаналост и поява на симптоми на заболяване като кретинизъм. Недостатъчната секреция на тироксин при възрастни се свързва с вода и храна. Придружава се от загуба на коса, образуване на оток и намаляване на физическата активност. Излишъкът от елемент в тялото също е изключително опасен, тъй като се развива болестта на Грейвс, симптомите на която са възбудимост нервна система, тремор на крайниците, силно измършаване.
Разпространение на йодидите в природата и методи за получаване на чисто веществоПо-голямата част от елемента присъства в живите организми и земните обвивки - 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 кафяв саргас. В промишлен мащаб I 2 се изолира от подземните води в процесите на добив на нефт. При преработката на някои руди например в него се откриват калиеви йодати и хипойодати, от които впоследствие се извлича чист йод. Доста рентабилно е да се получи I 2 от разтвор на йод водород, като се окислява 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 "Йод-активен " и "Йодомарин" се използват.
В райони с ниско съдържание на естествени съединения, в допълнение към йодирана готварска сол, можете да използвате това средство за защитакато "Антиструмин". Съдържа активното вещество - калиев йодид - и се препоръчва като профилактично лекарство, използвано за предотвратяване на симптомите на ендемична гуша. Йодът е открит през 1811 г. от парижки производител на селитра на име Куртоа в сода, приготвена от пепелта на крайбрежните растения. През 1813 г. Гей-Люсак изследва ново вещество и му дава име за виолетовия цвят на парата - йод. Произлиза от гръцката дума – тъмно син, виолетов. След това, когато се установи приликата му с хлора, Дейви предложи да наречем елемента йод (подобно на хлора); това име е прието в Англия и САЩ досега. Разписка:Основният източник на йод в СССР е подземната сондажна вода, която съдържа до 10-50 mg/l йод. Йодните съединения се намират и в морската вода, но в толкова малки количества, че директното им изолиране от водата е много трудно. Има обаче някои водорасли, които натрупват йод в тъканите си. Пепелта от тези водорасли служи като суровина за производството на йод. Йодът се намира и под формата на калиеви соли – йодат KIO 3 и перйодат KIO 4, съпътстващи находища на натриев нитрат (нитрат) в Чили и Боливия. Физически свойства:Йодът при стайна температура представлява тъмно лилави кристали със слаб блясък. При нагряване под атмосферно налягане сублимира (сублимира), превръщайки се във виолетова пара; при охлаждане йодните пари кристализират, заобикаляйки течното състояние. Това се използва на практика за пречистване на йод от нелетливи примеси. Слабо разтворим във вода, добър в много органични разтворители. Химични свойства:Свободният йод проявява изключително висока химическа активност. Той взаимодейства с почти всички прости вещества. Реакциите на комбинацията на йод с метали протичат особено бързо и с отделяне на голямо количество топлина. В съединенията проявява степен на окисление -1, +1, +3, +5, +7. Най-важните връзки:йодород,газ, много подобен по своите свойства на хлороводород, но се различава по по-изразени редуциращи свойства. Много добре разтворим във вода (425:1), концентриран разтвор на йодоводороден дим поради отделянето на HI, който образува мъгла с водни пари. Приложение:Йодът се използва широко в химическа индустрия(йодидно рафиниране на Zr и Ti), за синтеза на полупроводникови материали. Вижте също: Подобни публикации |
