Mājas / Stāvs / Pelnu joda kāda veida viela. Jods (ķīmiskais elements). Joda deficīta teorija

Pelnu joda kāda veida viela. Jods (ķīmiskais elements). Joda deficīta teorija

DEFINĪCIJA

Jods atrodas Periodiskās sistēmas galvenās (A) apakšgrupas VII grupas piektajā periodā.

Attiecas uz elementiem lpp-ģimenes. Nemetāla. Apzīmējums - I. Kārtības numurs - 53. Relatīvā atommasa - 126,905 a.m.u.

Joda atoma elektroniskā struktūra

Joda atoms sastāv no pozitīvi lādēta kodola (+53), kura iekšpusē atrodas 53 protoni un 74 neitroni, un 53 elektroni pārvietojas pa piecām orbītām.

1. att. Joda atoma shematiskā uzbūve.

Elektronu sadalījums orbitālēs ir šāds:

53Te) 2) 8) 18) 18) 7 ;

1s 2 2s 2 2lpp 6 3s 2 3lpp 6 3d 10 4s 2 4lpp 6 4d 10 5s 2 5lpp 5 .

Joda atoma ārējā enerģijas līmenī ir 7 elektroni, kas ir valence. Pamatstāvokļa enerģijas diagramma ir šāda:

Joda atoma valences elektronus var raksturot ar četru kvantu skaitļu kopu: n(galvenais kvants), l(orbitāla), m l(magnētiskā) un s(griešanās):

apakšlīmenis

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Ikviens ir pazīstams ar jodu vai jodu. Pārgriezuši pirkstā, sniedzamies pēc joda pudeles, precīzāk, ar tās spirta šķīdumu...
Tomēr šis elements ir ļoti oriģināls, un katram no mums neatkarīgi no izglītības un profesijas tas ir jāatklāj no jauna sev ne reizi vien. Savdabīga ir arī šī elementa vēsture.

Pirmā iepazīšanās ar jodu

Jodu 1811. gadā atklāja franču ķīmiķis-tehnologs Bernārs Kurtuā (1777-1838), slavenā salpetera dēls. Lielā gados franču revolūcija viņš jau palīdzēja savam tēvam "izvilkt no zemes zarnām galveno ieroču elementu, lai uzvarētu tirānus", un vēlāk sāka patstāvīgi ražot salpetru.
Toreiz salpetru ieguva tā sauktajā salpetrā jeb kaudzēs. Tās bija kaudzes, kas veidotas no augu un dzīvnieku atkritumiem, sajauktas ar celtniecības atkritumiem, kaļķakmeni, merģeli. Sabrukšanas laikā radušos amonjaku mikroorganismi vispirms oksidēja slāpekļa HN02, bet pēc tam slāpekļa HNO 3 skābē, kas reaģēja ar kalcija karbonātu, pārvēršot to Ca(N0 3) 2 nitrātā. Tas tika ņemts no maisījuma karsts ūdens, un pēc tam pievienoja potašu. Notika reakcija Ca (N0 3) a + K 2 C0 3 → 2KN0 3 + CaCO ↓.
Kālija nitrāta šķīdumu dekantēja no nogulsnēm un iztvaicē. Iegūtie kālija nitrāta kristāli tika attīrīti ar papildu pārkristalizāciju.
Kurtuā nebija vienkāršs amatnieks. Pēc trīs gadu darba aptiekā viņš saņēma atļauju klausīties lekcijas par ķīmiju un mācīties Parīzes Politehniskās skolas laboratorijā pie slavenā Furruā. Viņš izmantoja savas zināšanas, pētot jūras aļģu pelnus, no kuriem pēc tam tika iegūta soda. Kurtuā pamanīja, ka vara katls, kurā tika iztvaicēti pelnu šķīdumi, pārāk ātri sabruka. Pēc kristālisko nātrija un kālija sulfātu iztvaicēšanas un izgulsnēšanas to sulfīdi un, acīmredzot, vēl kaut kas palika mātes šķidrumā. Pievienojot šķīdumam koncentrētu sērskābi, Kurtuā atklāja violetu izgarojumu izdalīšanos. Iespējams, ka kaut ko līdzīgu novērojuši Kurtuā kolēģi un laikabiedri, taču tieši viņš bija pirmais, kurš no novērojumiem pārgāja uz pētījumu, no pētījuma pie secinājumiem.
Lūk, secinājumi (citējot Kurtuā rakstīto rakstu): “No aļģēm iegūtais sārma mātes šķidrums satur diezgan lielu daudzumu neparastas un dīvainas vielas. To ir viegli izvēlēties. Lai to izdarītu, pietiek ar to, lai ielej sērskābe mātes šķidrumam un karsē to retortē, kas savienota ar uztvērēju. Jaunā viela ... izgulsnējas kā melns pulveris, kas, karsējot, pārvēršas brīnišķīgos tvaikos violets. Šie tvaiki kondensējas izcilu kristālisku plākšņu veidā, kuru mirdzums ir līdzīgs kristāliskajam svina sulfīdam... Jaunās vielas tvaiku pārsteidzošā krāsa ļauj to atšķirt no visām līdz šim zināmajām vielām, un tai ir arī citas ievērojamas īpašības. īpašības, kas par tās atklāšanu rada vislielāko interesi”.
1813. gadā parādījās pirmā zinātniskā publikācija par šo vielu, un ķīmiķi sāka to pētīt. dažādas valstis, tostarp tādi zinātnes spīdekļi kā Džozefs Gejs-Lussaks un Hamfrijs Deivijs. Gadu vēlāk šie zinātnieki konstatēja Kurtuā atklātās vielas elementaritāti, un Gejs-Lussaks jauno elementu nosauca par jodu, no grieķu valodas - tumši zils, violets.
Otrā iepazīšanās: parastā un neparastā īpašības.

jods - ķīmiskais elements VII grupa periodiska sistēma. Atomskaitlis - 53. Atommasa - 126,9044. Halogēns. No dabā sastopamajiem halogēniem tas ir vissmagākais, ja vien, protams, neskaitām radioaktīvo īslaicīgo astatīnu. Gandrīz viss dabiskais jods sastāv no viena izotopa atomiem ar masas skaitli 127. Radioaktīvais jods - 125 veidojas urāna spontānas skaldīšanas rezultātā. No joda mākslīgajiem izotopiem svarīgākie ir jods - 131 un jods - 133; tos izmanto medicīnā.
Elementārā joda molekula, tāpat kā citi halogēni, sastāv no diviem atomiem. Jods - vienīgais no halogēniem - normālos apstākļos ir cietā stāvoklī. Skaisti tumši zili joda kristāli ir vislīdzīgākie grafītam. Izteikti izteikta kristāliskā struktūra, spēja vadīt elektrisko strāvu – visas šīs "metāliskās" īpašības ir raksturīgas tīram jodam.
Bet, atšķirībā no grafīta un vairuma metālu, jods ļoti viegli pāriet gāzveida stāvoklī. Jodu ir pat vieglāk pārvērst tvaikos nekā šķidrumā.
Lai izkausētu jodu, ir nepieciešama diezgan zema temperatūra: + 113,5 ° C, bet turklāt ir nepieciešams, lai joda tvaiku daļējais spiediens virs kušanas kristāliem būtu vismaz viena atmosfēra. Citiem vārdiem sakot, jodu var izkausēt kolbā ar šauru kaklu, bet ne atvērtā laboratorijas krūzē. Šajā gadījumā joda tvaiki neuzkrājas, un, sildot, jods sublimēsies - tas nonāks gāzveida stāvoklī, apejot šķidrumu, kas parasti notiek, kad šī viela tiek karsēta. Starp citu, joda viršanas temperatūra nav daudz augstāka par kušanas temperatūru, tā ir tikai 184,35 ° C.
Bet ne tikai ar vieglu pārveidošanu gāzveida stāvoklī starp citiem elementiem izdalās jods. Ļoti savdabīga, piemēram, tā mijiedarbība ar ūdeni.
Elementārais jods slikti izšķīst ūdenī: 25 ° C temperatūrā tikai 0,3395 g / l. Taču ir iespējams iegūt daudz koncentrētāku elementa Nr.53 ūdens šķīdumu, izmantojot to pašu vienkāršo triku, ko izmanto mediķi, kad ilgāk jāuzglabā joda tinktūra (3 vai 5% joda šķīdums spirtā): lai joda tinktūra. nebeidzas, tam pievieno nedaudz kālija jodīda KI. Tā pati viela palīdz iegūt arī ar jodu bagātus ūdens šķīdumus: jodu sajauc ar ne pārāk atšķaidītu rallijodīda šķīdumu.
KI molekulas spēj piesaistīt elementārās joda molekulas. Ja katrā pusē reaģē viena molekula, veidojas sarkanbrūns kālija trijodīds. Kālija jodīds var piesaistīt arī lielāku skaitu joda molekulu, kā rezultātā rodas dažāda sastāva savienojumi līdz pat K19. Šīs vielas sauc par polijodīdiem. Polijodīdi ir nestabili, un to šķīdumā vienmēr ir elementārais jods, turklāt daudz lielākā koncentrācijā nekā tā, ko var iegūt, tieši izšķīdinot jodu.
Daudzos organiskajos šķīdinātājos – oglekli disulfīdā, petrolejā, spirtā, benzolā, ēterī, hloroformā – jods viegli šķīst. Joda neūdens šķīdumu krāsa nav nemainīga. Piemēram, tā šķīdums oglekļa disulfīdā ir violets, un spirtā tas ir brūns. Kā to var izskaidrot?
Acīmredzot violetie šķīdumi satur jodu molekulu veidā 12. Ja tiek iegūts citas krāsas šķīdums, ir loģiski pieņemt, ka pastāv joda savienojumi ar tajā esošo šķīdinātāju. Tomēr ne visi ķīmiķi piekrīt šim viedoklim. Daži no viņiem uzskata, ka joda šķīdumu krāsas atšķirības ir izskaidrojamas ar esamību dažāda veida spēki, kas savieno šķīdinātāja un izšķīdušās vielas molekulas.
Violetie joda šķīdumi vada elektrību, jo šķīdumā molekulas 12 daļēji sadalās jonos 1+ un I-. Šis pieņēmums nav pretrunā ar priekšstatiem par iespējamām joda valencēm. Tās galvenās valences ir: 1 "(šādus savienojumus sauc par jodīdiem), 5+ (jodāti) un 7+ (periodāti). Bet ir zināmi arī joda savienojumi, kuros tam piemīt valences 1+ un 3+, vienlaikus pildot a lomu. vienvērtīgs vai trīsvērtīgs metāls Ir joda savienojums ar skābekli, kurā elements Nr.53 ir astoņvērtīgs, - Yu4.
Bet visbiežāk jodam, kā tam vajadzētu būt halogēnam (uz atoma ārējā apvalka ir septiņi elektroni), ir 1 "valence. Tāpat kā citi halogēni, tas ir diezgan aktīvs - tas tieši reaģē ar lielāko daļu metālu (pat cēls sudrabs ir izturīgs pret jodu tikai temperatūrā līdz 50 ° C), bet ir zemāks par hloru un bromu, nemaz nerunājot par fluoru. Daži elementi – ogleklis, slāpeklis, skābeklis, sērs, selēns – tieši nereaģē ar jodu.

trešā tikšanās:

Izrādās, ka uz Zemes ir mazāk joda nekā lutēcija.
Jods ir rets elements. Viņa klarks (saturs iekšā zemes garoza svara procentos) - tikai 4-10-5%. Tas ir mazāks par visgrūtāk sasniedzamajiem lantanīdu saimes elementiem - tūliju un lutēciju.
Jodam ir viena īpašība, kas padara to saistītu ar "retzemju metāliem" - ārkārtēja izklaidība dabā. Jods nebūt nav visizplatītākais elements, bet tas ir burtiski visur. Pat supertīrā, šķiet, ir atrodami kalnu kristāla kristāli, joda mikropiemaisījumi. Caurspīdīgajos kalcītos elementa Nr.53 saturs sasniedz 5-10~6%. Jods ir atrodams augsnē, jūras un upju ūdenī, augu šūnās un dzīvnieku organismos. Bet ar jodu bagātu minerālu ir ļoti maz. Slavenākais no tiem ir Ca(IO 5) 2 lautarīts. Bet uz Zemes nav rūpniecisku lautarīta atradņu.
Lai iegūtu jodu, nepieciešams koncentrēt šo elementu saturošus dabiskos šķīdumus, piemēram, ūdeni no sālsezeriem vai ar tiem saistītiem naftas ūdeņiem, vai apstrādāt dabiskos joda koncentratorus - jūraszāles. Tonnā žāvētu jūras aļģu (brūnaļģu) ir līdz 5 kg joda, savukārt tonnā jūras ūdens ir tikai 20-30 mg.
Tāpat kā lielākā daļa būtisku elementu, jods dabā veido ciklu. Tā kā daudzi joda savienojumi labi šķīst ūdenī, jods tiek izskalots no magmatiskajiem akmeņiem un tiek nogādāts jūrās un okeānos. Jūras ūdens, iztvaikojot, paceļ gaisā elementārā joda masas. Tas ir elementāri: elementa Nr.53 savienojumi oglekļa dioksīda klātbūtnē tiek viegli oksidēti ar skābekli līdz 12.
Vēji, kas nes gaisa masas no okeāna uz cietzemi tie pārvadā arī jodu, kas kopā ar atmosfēras nokrišņiem nokrīt uz zemes, nonāk augsnē, gruntsūdeņi, dzīvos organismos. Pēdējie koncentrē jodu, bet, mirstot, atdod to augsnē, no kurienes to atkal izskalo dabiskie ūdeņi, iekļūst okeānā, iztvaiko, un viss sākas no jauna. Tas ir tikai vispārējā shēma, kurā ir izlaistas visas detaļas un ķīmiskās pārvērtības, kas ir neizbēgamas šīs mūžīgās rotācijas dažādos posmos.
Un joda cikls ir ļoti labi izpētīts, un tas nav pārsteidzoši: šī elementa mikrodaudzumu loma augu, dzīvnieku un cilvēku dzīvē ir pārāk liela ...

Joda ceturtā iepazīšanās: joda bioloģiskās funkcijas

Tie neaprobežojas tikai ar joda tinktūru. Par joda lomu augu dzīvē sīkāk nerunāsim – tas ir viens no svarīgākajiem mikroelementiem, aprobežosimies ar tā lomu cilvēka dzīvē.
Jau 1854. gadā francūzis Četens, izcils analītiskais ķīmiķis, atklāja, ka goiter izplatība ir tieši atkarīga no joda satura gaisā, augsnē un cilvēku patērētajā pārtikā. Kolēģi apstrīdēja Šatena atklājumus; turklāt Francijas Zinātņu akadēmija tos atzina par kaitīgiem. Kas attiecas uz slimības izcelsmi, tad tika uzskatīts, ka to var izraisīt 42 iemesli - joda deficīts šajā sarakstā neparādījās.
Pagāja gandrīz pusgadsimts, līdz vācu zinātnieku Baumaņa un Osvalda autoritāte piespieda franču zinātniekus atzīt savu kļūdu. Baumana un Osvalda eksperimenti parādīja, ka vairogdziedzeris satur pārsteidzošu daudzumu joda un ražo jodu saturošus hormonus. Joda trūkums sākotnēji izraisa tikai nelielu vairogdziedzera palielināšanos, bet, progresējot, šī slimība - endēmiskais goiters - ietekmē daudzas ķermeņa sistēmas. Tā rezultātā tiek traucēta vielmaiņa, palēninās augšana. Dažos gadījumos endēmiskais goiters var izraisīt kurlumu, kretinismu... Šī slimība biežāk sastopama kalnu reģionos un vietās, kas atrodas tālu no jūras.
Par slimības plašo izplatību var spriest pat pēc gleznām. Viens no labākajiem Rubeņa sieviešu portretiem "Salmu cepure". Plkst skaista sieviete, attēlots portretā, ir manāms kakla pietūkums (ārste uzreiz teiktu: vairogdziedzeris ir palielināts). Andromedai no gleznas "Persejs un Andromeda" ir tādi paši simptomi. Joda deficīta pazīmes ir redzamas arī dažiem cilvēkiem, kas attēloti Rembranta, Dīrera, Van Dika portretos un gleznās...
Mūsu valstī, kuras lielākā daļa reģionu atrodas tālu no jūras, cīņa pret endēmisko goiteri tiek pastāvīgi veikta - galvenokārt ar profilakses līdzekļiem. Vienkāršākais un uzticamākais līdzeklis ir jodīdu mikrodevu pievienošana galda sālim.
Interesanti atzīmēt, ka vēsture terapeitiskai lietošanai jods sniedzas gadsimtiem senā pagātnē. Ārstnieciskās īpašības vielas, kas satur jodu, bija zināmas 3 tūkstošus gadu pirms šī elementa atklāšanas. Ķīniešu kodekss 1567.g.pmē e. iesaka jūras aļģes goiteras ārstēšanai ...
Joda antiseptiskās īpašības ķirurģijā pirmo reizi izmantoja franču ārsts Buape. Savādi, bet vienkāršākās joda zāļu formas - ūdens un spirta šķīdumi - ļoti ilgu laiku neatrada pielietojumu ķirurģijā, lai gan 1865.–1866. izcilais krievu ķirurgs N. I. Pirogovs brūču ārstēšanā izmantoja joda tinktūru.
Prioritāte ķirurģiskā lauka sagatavošanai ar joda tinktūru kļūdaini tiek attiecināta uz vācu ārstu Grosihu. Savukārt tālajā 1904. gadā, četrus gadus pirms Grosiča, krievu militārais ārsts NP Filončikovs rakstā “Joda ūdens šķīdumi kā antiseptisks šķidrums ķirurģijā” vērsa ķirurgu uzmanību uz joda ūdens un spirta šķīdumu milzīgajām priekšrocībām. tieši gatavojoties operācijai..
Lieki piebilst, ka šie vienkāršie sagatavošanās darbi nav zaudējuši savu nozīmi līdz pat mūsdienām. Interesanti, ka dažreiz joda tinktūru izraksta arī kā iekšēju: dažus pilienus uz piena tasi. Tas var būt noderīgs aterosklerozes gadījumā, taču jāatceras, ka jods ir noderīgs tikai nelielās devās, bet lielās devās tas ir toksisks.

Joda piektā paziņa - tīri utilitārs

Par jodu interesējas ne tikai ārsti. Tas ir vajadzīgs ģeologiem un botāniķiem, ķīmiķiem un metalurgiem.
Tāpat kā citi halogēni, jods veido daudzus joda organiskos savienojumus, kas ir daļa no dažām krāsvielām.
Joda savienojumus izmanto fotogrāfijā un filmu rūpniecībā speciālu fotoemulsiju un fotoplākšņu pagatavošanai.
Kā katalizators jodu izmanto mākslīgo kaučuku ražošanā.
Īpaši tīru materiālu - silīcija, titāna, hafnija, cirkonija - iegūšana arī nav pilnīga bez šī elementa. Jodīda metodi tīru metālu iegūšanai izmanto diezgan bieži.
joda preparātus izmanto kā sausu smērvielu tērauda un titāna virsmu berzēšanai.
Tiek ražotas jaudīgas joda kvēlspuldzes. Šādas lampas stikla spuldze nav piepildīta ar inertu gāzi, bet gan ar pavarda tvaikiem, kas paši izstaro gaismu augstā temperatūrā.
Jods un tā savienojumi tiek izmantoti laboratorijas praksē analīzēm un ķīmijtronikā, kuru darbība balstās uz joda redoksreakcijām...
Liels ģeologu, ķīmiķu un tehnologu darbs tiek ieguldīts joda izejvielu meklējumos un joda ieguves metožu izstrādē. Līdz 1960. gadiem aļģes bija vienīgais joda rūpnieciskās ražošanas avots. 1868. gadā jodu sāka iegūt no salpetra ražošanas atkritumiem, kas satur jodātu un nātrija jodīdu. Bezmaksas izejvielas un vienkārša metode joda iegūšanai no nitrātu mātes šķidrumiem nodrošināja Čīles joda plašu izmantošanu. Pirmkārt pasaules karšČīles salpetra un joda piegāde apstājās, un drīz vien joda trūkums sāka ietekmēt vispārējo farmācijas nozares stāvokli Eiropā. Sākās izmaksu ziņā efektīvu joda iegūšanas veidu meklēšana. Mūsu valstī jau padomju varas gados jodu sāka iegūt no Kubanas pazemes un naftas ūdeņiem, kur to jau 1882. gadā atklāja krievu ķīmiķis AL Potiļicins. Vēlāk līdzīgi ūdeņi tika atklāti Turkmenistānā. un Azerbaidžāna.
Bet joda saturs iekšā gruntsūdeņi ah un saistītie naftas ieguves ūdeņi ir ļoti mazi. Tā bija galvenā grūtība izveidot ekonomiski dzīvotspējīgu rūpnieciskos veidos joda saņemšana. Bija jāatrod "ķīmiska ēsma", kas ar jodu veidotu diezgan spēcīgu savienojumu un to koncentrētu. Sākotnēji tāda “ēsma” izrādījās ciete, tad vara un sudraba sāļi, kas saistīja jodu nešķīstošos savienojumos. Izmēģinājām petroleju - tajā labi šķīst jods. Bet visas šīs metodes izrādījās dārgas un dažreiz viegli uzliesmojošas.
1930. gadā padomju inženieris V.P.Denisovičs izstrādāja ogļu metodi joda iegūšanai no naftas ūdeņiem, un šī metode diezgan ilgu laiku bija padomju joda ražošanas pamatā. Kilogramā ogļu mēnesī uzkrājas līdz 40 g joda ...
Ir izmēģinātas arī citas metodes. Jau pēdējās desmitgadēs ir konstatēts, ka jodu selektīvi sorbē lielmolekulārie jonu apmaiņas sveķi. Pasaules joda rūpniecībā jonu apmaiņas metodi joprojām izmanto ierobežotā apjomā. Ir bijuši mēģinājumi to pielietot arī mūsu valstī, taču zemais joda saturs un jonu apmaiņas ierīču nepietiekamā selektivitāte pret jodu vēl nav ļāvusi šai, protams, perspektīvajai metodei radikāli pārveidot joda nozari.
Daudzsološas ir arī joda ieguves ģeotehnoloģiskās metodes. Tie ļaus iegūt jodu no saistītajiem naftas un gāzes atradņu ūdeņiem, neizsūknējot šos ūdeņus uz virsmas. Speciālie reaģenti, kas ievadīti caur aku, koncentrēs jodu pazemē, un virspusē nonāks nevis vājš šķīdums, bet gan koncentrāts. Tad acīmredzot strauji pieaugs joda ražošana un patēriņš rūpniecībā - šim elementam piemītošais īpašību komplekss tam ir ļoti pievilcīgs.
Jods un cilvēks. Cilvēka ķermenim ne tikai nav nepieciešams liels daudzums joda, bet ar pārsteidzošu noturību tas saglabā nemainīgu joda koncentrāciju (10-5-10-6%) asinīs, tā saukto asins joda spoguli. No kopējā joda daudzuma organismā, kas ir aptuveni 25 mg, vairāk nekā puse atrodas vairogdziedzerī. Gandrīz viss šajā dziedzerī esošais jods ir daļa no dažādiem tirozīna, vairogdziedzera hormona, atvasinājumiem, un tikai neliela daļa, aptuveni 1%, ir neorganiskā joda I1- formā.
Lielas elementārā joda devas ir bīstamas: 2-3 g deva ir letāla. Tajā pašā laikā jodīda veidā ir atļauts uzņemt daudz lielākas devas.
Ja ar pārtiku organismā tiek ievadīts ievērojams daudzums neorganisko joda sāļu, tā koncentrācija asinīs palielināsies 1000 reižu, bet pēc 24 stundām asins joda spogulis atgriezīsies normālā stāvoklī. Joda spoguļa līmenis stingri pakļaujas iekšējās apmaiņas likumiem un praktiski nav atkarīgs no eksperimenta apstākļiem.
Medicīnas praksē joda organiskos savienojumus izmanto rentgena diagnostikai. Pietiekami smagi joda atomu kodoli izkliedē rentgenstarus. Ieviešot šādu diagnostikas rīku organismā, tiek iegūti īpaši skaidri rentgena attēli no atsevišķām audu un orgānu sekcijām.
ZEM UN KOSMISKIE STARI. Akadēmiķis V. I. Vernadskis uzskatīja, ka joda veidošanā zemes garozā liela nozīme ir kosmiskajiem stariem, kas izraisa kodolreakcijas zemes garozā, tas ir, dažu elementu pārvēršanos citos. Šo pārvērtību dēļ iežos var veidoties ļoti mazs daudzums jaunu atomu, tostarp joda atomu.
JODS _ LUBRIKANTS. Jau 0,6% joda, kas pievienots ogļūdeņražu eļļām, daudzkārt samazina berzes darbu nerūsējošā tērauda un titāna gultņos. Tas ļauj palielināt slodzi uz berzes daļām vairāk nekā 50 reizes.
JODS UN STIKLS. Jodu izmanto īpaša polaroīda stikla izgatavošanai. Stiklā (vai plastmasā) tiek ievadīti joda sāļu kristāli, kas tiek sadalīti stingri regulāri. Gaismas stara vibrācijas nevar iziet cauri tiem visos virzienos. Izrādās, sava veida filtrs, ko sauc par polaroīdu, kas noņem tuvojošos apžilbinošo gaismas plūsmu. Šādu stiklu izmanto automašīnās. Apvienojot vairākus polaroīdus vai rotējošas polaroīda brilles, jūs varat iegūt īpaši krāsainus efektus – šo parādību izmanto filmu tehnoloģijā un teātrī.
VAI TU TO ZINI:

  • joda saturs cilvēka asinīs ir atkarīgs no gadalaika: no septembra līdz janvārim joda koncentrācija asinīs samazinās, no februāra sākas jauns kāpums, bet maijā - jūnijā joda spogulis sasniedz augstākais līmenis. Šīm svārstībām ir salīdzinoši maza amplitūda, un to cēloņi joprojām ir noslēpums;
  • no pārtikas produkti olas, piens, zivis satur daudz joda; daudz joda jūras kāposti, kas nonāk pārdošanā konservu, dražeju un citu produktu veidā;
  • pirmā joda rūpnīca Krievijā tika uzcelta 1915. gadā Jekaterinoslavā (tagad Dņepropetrovska); saņēma jodu no Melnās jūras aļģu Phyllophora pelniem; Pirmā pasaules kara gados šajā rūpnīcā saražoja 200 kg joda;
  • ja negaisa mākonis ir “apsēts” ar sudraba jodīdu vai svina jodīdu, tad krusas vietā mākonī veidojas smalki sniega putraimi: ar šādiem sāļiem apsēto mākoni izlej Lietus un tas nekaitē labībai.

DEFINĪCIJA

Jods ir periodiskās tabulas piecdesmit trešais elements. Apzīmējums - I no latīņu vārda "iodum". Atrodas piektajā periodā, VIIA grupa. Attiecas uz nemetāliem. Pamatmaksa ir 53.

Jods ir rets (izkliedēts) elements, taču dabā to joprojām var atrast brīvā stāvoklī minerāla veidā (Vesuva vulkāna termiskie avoti). Ievērojams daudzums joda ir atrodams jūras ūdens jodīda sāļu veidā vai zemes garozā kā daļa no naftas urbšanas ūdeņiem.

Vienkāršas vielas veidā jods ir melni pelēki (tumši violeti) kristāli (1. att.) ar metālisks spīdums un asa smaka. Joda tvaiki, kā arī tā šķīdumi organiskajos šķīdinātājos ir purpursarkanā krāsā.

Rīsi. 1. Jods. Izskats.

Joda atomu un molekulmasa

DEFINĪCIJA

Elementa relatīvā atommasa sauc par dotā elementa atoma masas attiecību pret 1/12 no oglekļa atoma masas.

Relatīvā atommasa ir bezizmēra, un to apzīmē ar A r (indekss “r” ir angļu valodas vārda relatīvais sākuma burts, kas tulkojumā nozīmē “relatīvais”). Atomiskā joda relatīvā atomu masa ir 126,9044 amu.

Molekulu masas, tāpat kā atomu masas, ir izteiktas atomu masas vienībās.

DEFINĪCIJA

Vielas relatīvā molekulmasa sauc par dotās vielas molekulas masas attiecību pret 1/12 no oglekļa atoma masas, kura masa ir 12 a.m.u.

Vielas molekulmasa ir molekulas masa, kas izteikta atomu masas vienībās. Ir zināms, ka joda molekula ir diatomiska - I 2 . Joda molekulas relatīvā molekulmasa būs vienāda ar:

M r (I 2) = 126,9044 × 2 ≈ 254.

Joda izotopi

Ir zināms, ka dabā jods var būt vienīgā stabilā izotopa 127 I formā. Masas skaitlis ir 127, izotopa atoma kodols satur piecdesmit trīs protonus un septiņdesmit četrus neitronus.

Ir mākslīgi nestabili joda izotopi ar masas skaitu no 108 līdz 144, kā arī septiņpadsmit kodolu izomēru stāvokļi, starp kuriem 129 I izotops ar pussabrukšanas periodu 1,57 × 10 7 gadi ir visilgāk dzīvojošs.

joda joni

Joda atoma ārējā enerģijas līmenī ir septiņi elektroni, kas ir valences:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5.

Ķīmiskās mijiedarbības rezultātā jods atsakās no saviem valences elektroniem, t.i. ir to donors, un pārvēršas par pozitīvi lādētu jonu vai pieņem elektronus no cita atoma, t.i. ir to akceptors un pārvēršas par negatīvi lādētu jonu:

I 0 -1e → I + ;

I 0 -3e → I 3+;

I 0 -5e → I 5+;

I 0 -7e → I 7+;

I 0 +1e → I - .

Joda molekula un atoms

Brīvā stāvoklī jods pastāv divatomisku molekulu I 2 veidā. Šeit ir dažas īpašības, kas raksturo joda atomu un molekulu:

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

2. PIEMĒRS

Uzdevums Hloram reaģējot ar kālija jodīdu, tika iegūts jods ar masu 50,8 g Nosaka tam nepieciešamo hlora tilpumu, mērot normālos apstākļos.
Risinājums Uzrakstīsim reakcijas vienādojumu hlora mijiedarbībai ar kālija jodīdu:

Kopš bērnības pazīstams palīgs pret skrāpējumiem, nobrāzumiem un griezumiem visiem bērniem un viņu vecākiem. Viņš ir ātrs un efektīvs līdzeklis, cauterizing un dezinficējot brūces virsmu. Tomēr vielas darbības joma neaprobežojas tikai ar medicīnu, jo. Ķīmiskās īpašības jods ir ļoti daudzveidīgs. Mūsu raksta mērķis ir iepazīties ar tiem sīkāk.

Fiziskā īpašība

Vienkāršai vielai ir tumši violetu kristālu izskats. Sildot, kristāla režģa iekšējās struktūras īpatnību, proti, molekulu klātbūtnes dēļ tā mezglos, savienojums neizkūst, bet uzreiz veido tvaikus. Tā ir sublimācija vai sublimācija. Tas izskaidrojams ar vājo saiti starp kristāla iekšienē esošajām molekulām, kuras viegli atdalās viena no otras – veidojas vielas gāzveida fāze. Joda skaits periodiskajā tabulā ir 53. Un tā atrašanās vieta starp citiem ķīmiskajiem elementiem norāda, ka tas pieder pie nemetāliem. Pakavēsimies pie šī jautājuma tālāk.

Elementa vieta periodiskajā sistēmā

Jods ir piektajā periodā, VII grupā, un kopā ar fluoru, hloru, bromu un astatīnu veido halogēnu apakšgrupu. Kodollādiņa un atoma rādiusa pieauguma dēļ halogēnu pārstāvjiem ir nemetāla īpašību pavājināšanās, tāpēc jods ir mazāk aktīvs nekā hlors vai broms, un arī tā elektronegativitāte ir mazāka. Joda atomu masa ir 126,9045. Vienkāršu vielu, tāpat kā citus halogēnus, attēlo diatomu molekulas. Zemāk mēs iepazīsimies ar elementa atoma uzbūvi.

Elektroniskās formulas iezīmes

Pieci enerģijas līmeņi un pēdējais no tiem gandrīz pilnībā piepildīts ar elektroniem apstiprina, ka elementam ir izteiktas nemetālu pazīmes. Tāpat kā citi halogēni, jods ir spēcīgs oksidētājs, kas atņem no metāliem un vājākiem nemetāliskiem elementiem - sēru, oglekli, slāpekli - elektronu, kas trūkst pirms piektā līmeņa pabeigšanas.

Jods ir nemetāls, kura molekulās ir kopīgs p-elektronu pāris, kas savieno atomus. To blīvums pārklāšanās vietā ir vislielākais, kopējais elektronu mākonis nepārvietojas ne uz vienu no atomiem un atrodas molekulas centrā. Veidojas nepolāra kovalentā saite, un pašai molekulai ir lineāra forma. Halogēnu sērijā, no fluora līdz astatīnam, kovalentās saites stiprums samazinās. Tiek novērota entalpijas vērtības samazināšanās, no kuras atkarīga elementa molekulu sadalīšanās atomos. Kādas sekas tas atstāj uz joda ķīmiskajām īpašībām?

Kāpēc jods ir mazāk aktīvs nekā citi halogēni?

Nemetālu reaktivitāti nosaka pievilkšanās spēks viņu pašu svešo elektronu atoma kodolam. Jo mazāks ir atoma rādiuss, jo lielāki ir tā negatīvi lādēto citu atomu daļiņu elektrostatiskie pievilkšanas spēki. Jo lielāks ir perioda numurs, kurā elements atrodas, jo vairāk enerģijas līmeņu tam būs. Jods atrodas piektajā periodā, un tam ir vairāk enerģijas slāņu nekā bromam, hloram un fluoram. Tāpēc joda molekulā ir atomi, kuru rādiuss ir daudz lielāks nekā iepriekš uzskaitītajiem halogēniem. Tāpēc I 2 daļiņas vājāk piesaista elektronus, kas noved pie to nemetālisko īpašību vājināšanās. Vielas iekšējā struktūra neizbēgami ietekmē tās fizikālās īpašības. Sniegsim konkrētus piemērus.

sublimācija un šķīdība

Joda atomu savstarpējās pievilcības samazināšanās tās molekulā, kā mēs teicām iepriekš, noved pie kovalentās nepolārās saites stiprības pavājināšanās. Samazinās savienojuma izturība pret augstu temperatūru un palielinās tā molekulu termiskā disociācija. Atšķirīga halogēna iezīme: vielas pāreja no cieta stāvokļa uzreiz uz gāzveida stāvokli, t.i., joda galvenā fizikālā īpašība ir sublimācija. Tā šķīdība organiskajos šķīdinātājos, piemēram, oglekļa disulfīdā, benzolā, etanolā, ir augstāka nekā ūdenī. Tātad 100 g ūdens 20 ° C temperatūrā var izšķīdināt tikai 0,02 g vielas. Šo funkciju izmanto laboratorijā, lai no ūdens šķīduma iegūtu jodu. Sakratot to ar nelielu daudzumu H 2 S, var novērot sērūdeņraža violetu krāsojumu, ko izraisa halogēna molekulu pāreja tajā.

Joda ķīmiskās īpašības

Mijiedarbojoties ar metāliem, elements vienmēr uzvedas vienādi. Tas piesaista metāla atoma valences elektronus, kas atrodas vai nu uz pēdējā enerģijas slāņa (s-elementi, piemēram, nātrijs, kalcijs, litijs utt.), vai uz priekšpēdējā slāņa, kas satur, piemēram, d-elektronus. Tie ietver dzelzi, mangānu, varu un citus. Šajās reakcijās metāls būs reducētājs un jods, ķīmiskā formula no kuriem I 2 ir oksidētājs. Tāpēc vienkāršas vielas augstā aktivitāte ir iemesls tās mijiedarbībai ar daudziem metāliem.

Ievērības cienīga ir joda mijiedarbība ar ūdeni sildot. Sārmainā vidē reakcija notiek, veidojot jodīda un jodskābju maisījumu. Pēdējai vielai piemīt spēcīgas skābes īpašības un pēc dehidratācijas pārvēršas joda pentoksīdā. Ja šķīdums ir paskābināts, tad iepriekš minētie reakcijas produkti savstarpēji mijiedarbojas, veidojot sākotnējās vielas - brīvas I 2 molekulas un ūdeni. Šī reakcija pieder pie redoksa tipa, tā izpaužas kā joda kā spēcīga oksidētāja ķīmiskās īpašības.

Kvalitatīva reakcija uz cieti

Gan neorganiskajā, gan organiskajā ķīmijā ir reakciju grupa, ko var izmantot, lai mijiedarbības produktos identificētu noteiktus vienkāršu vai sarežģītu jonu veidus. Lai noteiktu kompleksā ogļhidrāta - cietes - makromolekulas, bieži izmanto 5% spirta šķīdumu I 2. Piemēram, dažus pilienus tā pilina uz neapstrādāta kartupeļa šķēles, un šķīduma krāsa kļūst zila. Mēs novērojam tādu pašu efektu, kad viela nonāk jebkurā cieti saturošā produktā. Šo reakciju, kas rada zilo jodu, plaši izmanto organiskajā ķīmijā, lai apstiprinātu polimēra klātbūtni testa maisījumā.

Joda un cietes mijiedarbības produkta labvēlīgās īpašības ir zināmas jau sen. To lietoja, ja nebija pretmikrobu zāļu, lai ārstētu caureju, kuņģa čūlu remisijā, elpošanas sistēmas slimības. Cietes pasta, kas satur apmēram 1 tējkaroti joda spirta šķīduma uz 200 ml ūdens, tika plaši izmantota sastāvdaļu lētuma un sagatavošanas vienkāršības dēļ.

Tomēr jāatceras, ka zilais jods ir kontrindicēts mazu bērnu ārstēšanā, cilvēkiem, kuri cieš no paaugstinātas jutības pret jodu saturošām zālēm, kā arī pacientiem ar Greivsa slimību.

Kā nemetāli reaģē viens ar otru

Starp VII grupas galvenās apakšgrupas elementiem jods reaģē ar fluoru, visaktīvāko nemetālu ar augstāko oksidācijas pakāpi. Process notiek aukstumā un to pavada sprādziens. Ar ūdeņradi I 2 mijiedarbojas ar spēcīgu karsēšanu, un ne pilnībā, reakcijas produkts - HI - sāk sadalīties izejvielās. Jodūdeņražskābe ir diezgan spēcīga un, lai gan pēc īpašībām ir līdzīga sālsskābei, tai joprojām ir izteiktākas reducētāja pazīmes. Kā redzat, joda ķīmiskās īpašības ir saistītas ar tā piederību aktīvajiem nemetāliem, tomēr elementam ir zemāka oksidēšanas spēja nekā bromam, hloram un, protams, fluoram.

Elementa loma dzīvajos organismos

Vislielākais I jonu saturs ir atrodams vairogdziedzera audos, kur tie ir daļa no vairogdziedzera stimulējošajiem hormoniem: tiroksīna un trijodtironīna. Tie regulē kaulu audu augšanu un attīstību, nervu impulsu vadīšanu un vielmaiņas ātrumu. Īpaši bīstams ir jodu saturošu hormonu trūkums bērnība, jo ir iespējama garīga atpalicība un tādas slimības simptomu parādīšanās kā kretinisms.

Nepietiekama tiroksīna sekrēcija pieaugušajiem ir saistīta ar ūdeni un pārtiku. To pavada matu izkrišana, tūskas veidošanās un fiziskās aktivitātes samazināšanās. Elementa pārpalikums organismā ir arī ārkārtīgi bīstams, jo attīstās Greivsa slimība, kuras simptomi ir uzbudināmība nervu sistēma, ekstremitāšu trīce, smaga novājēšana.

Jodīdu izplatība dabā un metodes tīras vielas iegūšanai

Elementa lielākā daļa atrodas dzīvajos organismos un Zemes čaumalās - hidrosfērā un litosfērā - saistītā stāvoklī. Jūras ūdenī ir elementa sāļi, taču to koncentrācija ir niecīga, tāpēc no tā iegūt tīru jodu ir neizdevīgi. Daudz efektīvāk ir iegūt vielu no brūnā sargasuma pelniem.

Rūpnieciskā mērogā naftas ieguves procesos I 2 tiek izolēts no gruntsūdeņiem. Dažu rūdu pārstrādes laikā tajā tiek atrasti, piemēram, kālija jodāti un hipojodāti, no kuriem pēc tam tiek iegūts tīrs jods. Ir diezgan izdevīgi iegūt I 2 no joda ūdeņraža šķīduma, oksidējot to ar hloru. Iegūtais savienojums ir svarīga izejviela farmācijas rūpniecībai.

Papildus jau pieminētajam 5% spirta joda šķīdumam, kas satur ne tikai vienkāršu vielu, bet arī sāli - kālija jodīdu, kā arī spirtu un ūdeni, endokrinoloģijā medicīnisku apsvērumu dēļ tiek lietoti tādi medikamenti kā "Joda aktīvs " un "Jodomarīns" tiek izmantoti.

Vietās ar zemu dabisko savienojumu saturu varat to izmantot papildus jodētajam galda sālim līdzeklis piemēram, "Antistrumin". Tas satur aktīvo vielu - kālija jodīdu - un ir ieteicams kā profilaktisks līdzeklis endēmiskā goitera simptomu novēršanai.

Jodu 1811. gadā atklāja Parīzes salpetra ražotājs Kurtuā soda, kas pagatavota no piekrastes augu pelniem. 1813. gadā Gay-Lussac izpētīja jaunu vielu un deva tai nosaukumu tvaiku violetajai krāsai - jodam. Tas ir atvasināts no grieķu vārda - tumši zils, violets. Tad, kad tika konstatēta tā līdzība ar hloru, Deivijs ierosināja elementu saukt par jodu (līdzīgi hloram); šis nosaukums līdz šim pieņemts Anglijā un ASV.

Kvīts:

PSRS galvenais joda avots ir pazemes urbšanas ūdens, kas satur līdz 10-50 mg/l joda. Joda savienojumi ir atrodami arī jūras ūdenī, taču tik mazos daudzumos, ka to tieša izolēšana no ūdens ir ļoti sarežģīta. Tomēr ir dažas aļģes, kas savos audos uzkrāj jodu. Šo aļģu pelni kalpo kā izejviela joda ražošanai. Jods ir atrodams arī kālija sāļu veidā - jodāts KIO 3 un perjodāts KIO 4, kas pavada nātrija nitrāta (nitrāta) nogulsnes Čīlē un Bolīvijā.
Jodu var iegūt līdzīgi kā hloru, oksidējot HI ar dažādiem oksidētājiem. Rūpniecībā to parasti iegūst no jodīdiem, to šķīdumus apstrādājot ar hloru. Tādējādi joda ražošanas pamatā ir tā jonu oksidēšana, un hloru izmanto kā oksidētāju.

Fizikālās īpašības:

Jods istabas temperatūrā ir tumši purpursarkani kristāli ar vāju spīdumu. Sildot zem atmosfēras spiediena, tas sublimējas (sublimējas), pārvēršoties violetos tvaikos; atdzesējot, joda tvaiki kristalizējas, apejot šķidro stāvokli. To praksē izmanto, lai attīrītu jodu no negaistošiem piemaisījumiem. Nedaudz šķīst ūdenī, labi daudzos organiskos šķīdinātājos.

Ķīmiskās īpašības:

Brīvajam jodam piemīt ārkārtīgi augsta ķīmiskā aktivitāte. Tas mijiedarbojas ar gandrīz visām vienkāršajām vielām. Joda un metālu kombinācijas reakcijas notiek īpaši ātri un ar lielu siltuma daudzumu.
Tas reaģē ar ūdeņradi tikai tad, kad tas ir pietiekami uzkarsēts, nevis pilnībā, jo sāk notikt reversā reakcija - joda ūdeņraža sadalīšanās:
H 2 + I 2 \u003d 2HI - 53,1 kJ
Tas izšķīst jodīda šķīdumos, veidojot nestabilus kompleksus. Tas nesamērīgs ar sārmiem, veidojot jodīdus un hipojodītus. Slāpekļskābe tiek oksidēta par jodskābi.
Ja dzeltenīgam joda ūdens šķīdumam pievieno sērūdeņraža ūdeni (H 2 S ūdens šķīdumu), šķidrums maina krāsu un kļūst duļķains no atbrīvotā sēra:
H 2 S + I 2 \u003d S + 2HI

Savienojumos tas uzrāda oksidācijas pakāpi -1, +1, +3, +5, +7.

Svarīgākie savienojumi:

Ūdeņraža jodīds, gāze, pēc savām īpašībām ļoti līdzīga hlorūdeņražam, bet atšķiras ar izteiktākām reducējošām īpašībām. Ļoti labi šķīst ūdenī (425:1), koncentrēts ūdeņraža jodīda šķīdums dūmo, jo izdalās HI, kas ar ūdens tvaikiem veido miglu.
Ūdens šķīdumā tā ir viena no spēcīgākajām skābēm.
Jau istabas temperatūrā ūdeņraža jodīdu pakāpeniski oksidē atmosfēras skābeklis, un gaismas iedarbībā reakcija tiek ievērojami paātrināta:
4HI + O 2 \u003d 2I 2 + 2H 2 O
Joda ūdeņraža reducējošās īpašības manāmi izpaužas, mijiedarbojoties ar koncentrētu sērskābi, kas pēc tam tiek reducēta līdz brīvam sēram vai pat H 2 S. Tāpēc HI nevar iegūt, sērskābei iedarbojoties uz jodīdiem. Parasti ūdeņraža jodu iegūst, ūdenim iedarbojoties uz joda savienojumiem ar fosforu - PI 3 . Pēdējais tiek pilnībā hidrolizēts, veidojot fosforskābi un ūdeņraža jodīdu:
PI 3 + ZN 2 O \u003d H 3 RO 3 + 3HI
Ūdeņraža joda šķīdumu (līdz 50% koncentrācijai) var iegūt arī H 2 S ievadot joda ūdens suspensijā.
jodīdi, jodūdeņražskābes sāļi. Kālija jodīds tiek izmantots medicīnā - jo īpaši endokrīnās sistēmas slimībās, fotoreaģentos.
Jodskābe - HOI ir amfoterisks savienojums, kurā bāziskās īpašības nedaudz dominē pār skābām. Var pagatavot šķīdumā, jodam reaģējot ar ūdeni
I 2 + H 2 O \u003d HI + HOI
Jodskābe - HIO 3 var iegūt, oksidējot joda ūdeni ar hloru:
I 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O \u003d 2HIO 3 + 10HCl
Bezkrāsaini kristāli, diezgan stabili istabas temperatūrā. Spēcīga skābe, spēcīgs oksidētājs. Sāļi - jodāti, spēcīgi oksidētāji skābā vidē.
Joda (V) oksīds, joda anhidrīds, var iegūt, viegli karsējot HIO 3 līdz 200°C, pulveris. Sildot virs 300 ° C, tas sadalās jodā un skābeklī, uzrāda oksidējošas īpašības, jo īpaši to izmanto, lai analīzē absorbētu CO:
5CO + I 2 O 5 \u003d I 2 + 5CO 2
Jodskābe - HIO 4 un tā sāļi (periodāti) ir labi pētīti. Pati skābi var iegūt, iedarbojoties ar HclO 4 uz jodu: 2HIO 4 + I 2 \u003d 2HIO 4 + Cl 2
vai ar HIO 3 šķīduma elektrolīzi: HIO 3 + H 2 O \u003d H 2 (katods) + HIO 4 (anods)
No šķīduma izdalās periodiskā skābe bezkrāsainu kristālu veidā ar sastāvu HIO 4 2H 2 O. Šis hidrāts jāuzskata par pentabāzskābi. H5IO6(ortoīds), jo tajā visus piecus ūdeņraža atomus var aizstāt ar metāliem, veidojot sāļus (piemēram, Ag 5 IO 6). Periodskābe ir vājš, bet spēcīgāks oksidētājs nekā HClO 4 .
Joda (VII) oksīds I 2 O 7 netika iegūts.
Joda fluorīdi, IF 5, IF 7- šķidrumi, hidrolizēti ar ūdeni, fluorētāji.
Joda hlorīdi, ICl, ICl 3- Krists. vielas, kas izšķīst hlorīda šķīdumos, veidojot kompleksus - un -, jodēšanas līdzekļus.

Pielietojums:

Jods tiek plaši izmantots ķīmiskā rūpniecība(Zr un Ti attīrīšana ar jodīdu), pusvadītāju materiālu sintēzei.
Jods un tā savienojumi tiek izmantoti analītiskajā ķīmijā (jodometrijā) medicīnā tā sauktās joda tinktūras (10% joda šķīdums etilspirtā) veidā, antiseptiska un hemostatiska viela. Tur izmanto arī joda savienojumus vairogdziedzera slimību profilaksei (produktu jodēšanai) un ārstēšanai, radioaktīvos izotopus 125I, 131I, 132I.
Pasaules produkcija (bez PSRS) - apmēram 10 tūkstoši tonnu / gadā (1976).
MPC ir aptuveni 1 mg/m 3 .

Skatīt arī:
P.A. Maks. Visur esošais jods. "Ķīmija" (laikraksta "1.septembris" pielikums), 2005.gada 20.nr.