JOD: POVIJEST, SVOJSTVA, STRUKTURA, DOBIVANJE, RIZICI, UPORABE - KEMIJA - 2026

Jod reaktivna ne - metalni element koji pripadaju skupini 17 periodičkog (halogena), te je predstavljen kemijskom simbolom I. To je bitno element prilično poznatiji s jodnom vodom do hormona tirozina,

U čvrstom stanju jod je tamno siv s metalnim sjajem (donja slika), koji je sposoban sublimirati da bi stvorio ljubičastu paru koja, kondenzirana na hladnoj površini, ostavlja taman ostatak. Eksperimenti za demonstriranje ovih karakteristika bili su mnogobrojni i atraktivni.

Čvrsti kristali joda. Izvor: BunGee

Ovaj je element prvi put izolirao Bernard Curtois 1811. godine, dobivajući spojeve koji su služili kao sirovina za proizvodnju nitrata. Međutim, Curtois nije identificirao jod kao element, što je zasluga Josepha Gay-Lussaca i Humphryja Davyja. Gay-Lussac je element identificirao kao "jod", pojam koji je potekao od grčke riječi "ioidi" kojom je označena ljubičasta boja.

Elementarni jod, kao i ostali halogeni, je dijatomska molekula sastavljena od dva atoma joda povezanih kovalentnom vezom. Van der Waalsova interakcija između molekula joda najjača je među halogenima. To objašnjava zašto je jod halogen s najvišim talištem i vrelištima. Nadalje, najmanje je reaktivan na halogene, a onaj s najmanjom elektronegativnošću.

Jod je bitan element koji treba unositi, jer je potreban za rast tijela; mozak i mentalni razvoj; metabolizam općenito itd. preporučuje dnevni unos od 110 µg / dan.

Manjak joda u fetalnom stanju osobe povezan je s pojavom kretenizma, stanja koje karakterizira usporavanje rasta tijela; kao i nedovoljan mentalni i intelektualni razvoj, strabizam itd.

U međuvremenu, nedostatak joda u bilo kojoj dobi pojedinca povezan je s pojavom guša, koju karakterizira hipertrofija štitnjače. Goiter je endemska bolest, jer je ograničen na određena geografska područja s vlastitim prehrambenim karakteristikama.

Povijest

Otkriće

Jod je otkrio francuski kemičar Bernard Curtois, 1811. godine, radeći s ocem u proizvodnji nitrata, za to mu je potreban natrijev karbonat.

Taj je spoj izoliran od morskih algi koje su sakupljale na obalama Normandije i Bretanje. U tu svrhu, alge su spaljene, a pepeo opran vodom, a rezultirajući ostaci uništeni su dodatkom sumporne kiseline.

Jednom prilikom, možda slučajnom greškom, Curtois je dodao višak sumporne kiseline i nastala ljubičasta para koja se kristalizirala na hladnim površinama, stapajući se poput tamnih kristala. Curtois je sumnjao da je u prisutnosti novog elementa i nazvao ga je "Supstanca X".

Curtois je otkrio da je ta tvar pomiješana s amonijakom formirala smeđu krutinu (dušikov trijodid) koja je eksplodirala na minimalnom kontaktu.

Međutim, Curtois je bio ograničen u nastavku svog istraživanja i odlučio je dati uzorke njegove tvari Charlesu Desormesu, Nicolasu Clémentu, Josephu Gay-Lussacu i André-Marie Ampèreu kako bi stekao njihovu suradnju.

Nastanak imena

U studenom 1813. Desormes i Clément objavili su Curtoisovo otkriće javnosti. U prosincu iste godine Gay-Lussac istaknuo je da bi nova tvar mogla biti novi element, sugerirajući naziv "jod" od grčke riječi "ioides", označene za ljubičastu.

Sir Humphry Davy, koji je primio dio uzorka koji je Curtois dao Ampèreu, izveo je eksperimente na uzorku i uočio sličnost s klorom. U prosincu 1813. godine Kraljevsko društvo iz Londona uključilo se u identifikaciju novog elementa.

Iako je između Gay-Lussaca i Davyja došlo do rasprave o identifikaciji joda, obojica su priznala da je Curtois bio prvi koji ga je izolirao. Curtois je 1839. konačno dobio Montynovu nagradu od Kraljevske akademije znanosti kao priznanje za izolaciju joda.

Povijesne uporabe

1839. godine Louis Daguerre dao je jod svoju prvu komercijalnu upotrebu, izumivši metodu za izradu fotografskih slika zvanih dagerotipi, na tankim metalnim listovima.

Godine 1905., sjevernoamerički patolog David Marine istraživao je nedostatak joda u određenim bolestima i preporučio njegov unos.

Fizička i kemijska svojstva

Izgled

Sublimacija kristala joda. Izvor: Ershova Elizaveta

Čvrsta tamno siva s metalnim sjajem. Kad se sublimira, njegove pare su ljubičaste boje (gornja slika).

Standardna atomska težina

126.904 u

Atomski broj (Z)

53

Talište

113,7 ºC

Vrelište

184,3 ºC

Gustoća

Temperatura okoline: 4,933 g / cm ³

Topljivost

Otapa se u vodi kako bi nastale smeđe otopine s koncentracijom od 0,03% na 20 ° C.

Ta se topljivost značajno povećava ako postoje prethodno otopljeni jodidni ioni, jer je uspostavljena ravnoteža između I ^- i ₂ i tvore anionsku vrstu I ₃ ^- koja otapa bolje od joda.

U organskim otapalima kao što su kloroform, ugljikov tetraklorid i ugljikov sulfid, jod se otapa dajući ljubičastu nijansu. Također, otapa se u dušičnim spojevima, poput piridina, kinolina i amonijaka, kako bi se opet stvorila smećkasta otopina.

Razlika u nijansi leži u činjenici da je jod otapa i solvati I. ₂ molekule ili komplekse prijenos punjenja; potonji se pojavljuju kada se radi o polarnim otapalima (voda među njima), koja se ponašaju poput Lewisovih baza dajući jodnu elektrone.

Miris

Oštra, iritantna i karakteristična. Prag mirisa: 90 mg / m ³ i prag iritantnog mirisa: 20 mg / m ³.

Koeficijent razdvajanja oktanol / voda

Zapis P = 2,49

Raspad

Kada se zagrijava do razgradnje, on izbacuje dim vodikovog jodida i raznih jodidnih spojeva.

Viskoznost

2,27 cP na 116 ° C

Trostruka točka

386,65 K i 121 kPa

Kritična točka

819 K i 11,7 MPa

Toplina fuzije

15,52 kJ / mol

Toplina isparavanja

41,57 kJ / mol

Molarni kalorijski kapacitet

54,44 J / (mol K)

Tlak pare

Jod ima umjereni tlak pare i kad se spremnik otvori, polako se sublimira do ljubičaste pare, iritirajući oči, nos i grlo.

Oksidacijski brojevi

Oksidacijski brojevi joda su: - 1 (I ^-), +1 (I ⁺), +3 (I ³⁺), +4 (I ⁴⁺), +5 (I ⁵⁺), +6 (I ⁶⁺) i +7 (I ⁷⁺). U svim jodidnim solima, kao što je KI, jod ima oksidacijski broj -1, jer u njima imamo aniona I ^-.

Jod dobiva pozitivne oksidacijske brojeve kada se kombinira s elementima koji su više negativni od njega; na primjer, u svojim oksida (I ₂ O ₅ sam ₄ O ₉) ili (IF interhalogenated spojevi, I-Cl i I-Br).

Elektronegativnost

2,66 na Pauling ljestvici

Energija ionizacije

Prvo: 1.008,4 kJ / mol

Drugo: 1.845 kJ / mol

Treće: 3.180 KJ / mol

Toplinska vodljivost

0,449 W / (m K)

Električni otpor

1,39 · 10 ⁷ Ω · m na 0 ° C

Magnetski red

dijamagnetski

Reaktivnost

Jod se kombinira s većinom metala radi stvaranja jodida, kao i nemetalnih elemenata poput fosfora i drugih halogena. Jodidni ion je snažno reducirajuće sredstvo i spontano se oslobađa elektrona. Oksidacija jodida stvara smećkastu nijansu joda.

Jod je, za razliku od jodida, slabo oksidirajuće sredstvo; slabiji od broma, klora i fluora.

Jod s oksidacijskim brojem +1 može se kombinirati s drugim halogenima s oksidacijskim brojem -1, čime se dobivaju halogenidi joda; na primjer: jod bromid, IBr. Isto tako, kombinira se s vodikom da bi se dobio vodikov jodid, koji se nakon otapanja u vodi naziva hidroiodna kiselina.

Hidrojodna kiselina je vrlo jaka kiselina koja može tvoriti jodide reakcijom s metalima ili njihovim oksidima, hidroksidima i karbonatima. Jod ima oksidacijsko stanje +5 na jodne kiseline (tiol ₃), koji je dehidriran proizvesti jod pentoksid (I ₂ O ₅).

Struktura i elektronička konfiguracija

- Jod atom i njegove veze

Dijatomska molekula joda. Izvor: Benjah-bmm27 putem Wikipedije.

Jod se u svom prizemnom stanju sastoji od atoma koji ima sedam valentnih elektrona, od kojih samo jedan može dovršiti svoj oktet i postati izoelektronik pomoću plemenitog plinskog ksenona. Ovih sedam elektrona raspoređeno je u svojim orbitama od 5 i 5 p u skladu s njihovom elektroničkom konfiguracijom:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ⁵

Stoga atomi I pokazuju jaku tendenciju kovalentnog vezanja tako da svaki pojedinačno ima osam elektrona u svojoj najudaljenijoj ljusci. Dakle, dva atoma da se zajedno tvore vezu II, koji definira dvoatomski molekule I ₂ (gornja slika); molekularna jedinica joda u tri fizička stanja u normalnim uvjetima.

Slika prikazuje I ₂ molekule predstavljen modelom prostorni punjenje. To nije samo dijatomska molekula, već i homonuklearna i apolarna; prema tome, njihovim intermolekularnim interakcijama (I ₂ - I ₂) upravljaju londonske disperzijske sile, koje su izravno proporcionalne njihovoj molekulskoj masi i veličini atoma.

Ova II veza, međutim, slabija je u usporedbi s drugim halogenima (FF, Cl-Cl i Br-Br). To je teoretski zbog lošeg preklapanja njihovih sp ³ hibridna orbitala.

- Kristali

Molekularna masa _I2 omogućava njegovim disperzivnim silama da budu usmjerene i dovoljno jake da uspostave ortorombični kristal pri pritisku okoline. Njegov visoki sadržaj elektrona uzrokuje da svjetlost potiče beskrajne prijelaze energije, što uzrokuje da kristali joda oboje crno.

Međutim, kad jod sublimira, njegove pare pokazuju ljubičastu boju. To je već indikativno specifičnijoj prijelaz unutar I ₂ molekularnih orbitala (tih visoko energije ili anti-vezivanja).

Ortorombična ćelija centrirana na bazi kristala joda. Izvor: Benjah-bmm27.

Prikazano gore su I ₂ molekule, koje su predstavljene u kuglice i klinovi uzorak, raspoređenih u ortorombskom jediničnoj ćeliji.

Može se vidjeti da postoje dva sloja: donji jedan s pet molekula i srednji s četiri. Također imajte na umu da molekula joda sjedi u dnu stanice. Staklo se izrađuje periodično raspodjelom ovih slojeva u sve tri dimenzije.

Putujući pravac paralelno s vezama II, utvrđeno je da se jodne orbitale preklapaju da bi se stvorio vodljivi pojas, što ovaj element čini poluvodičem; međutim, njegova sposobnost da provodi električnu energiju nestaje ako se slijedi smjer okomit na slojeve.

Povežite udaljenosti

Čini se da se veza II proširila; i u stvari jest, jer se duljina njegove veze povećava sa 266 pm (plinovito stanje), do 272 pm (čvrsto stanje).

To može biti zbog činjenice da je I _dvije molekule su vrlo udaljeni u plinu, njihovi međumolekularne sile bude gotovo zanemariv; dok su u krutini te sile (II - II) postaju opipljive, privlačeći atome joda dviju susjednih molekula jedni prema drugima i posljedično skraćujući međumolekularnu udaljenost (ili interatomsku, gledanu na drugi način).

Zatim, kada se kristal joda sublimira, veza II se u plinskoj fazi steže jer susjedne molekule više ne djeluju na privlačnu (disperzivnu) silu na svoje okruženje. Isto tako, logično se povećava udaljenost I ₂ - I ₂.

- Faze

Ranije je spomenuto da je II veza slabija u odnosu na ostale halogene. U plinskoj fazi pri temperaturi od 575 ° C, 1% I iz ₂ molekule raspadaju u pojedinačne I atoma. Toliko je toplinske energije da se samo dva ponovno spajaju i odvajaju.

Slično tome, može doći do pucanja veze ako se na kristale joda izvrše ogromni pritisci. Pomoću kompresije previše (pod pritiskom nekoliko stotina tisuća puta veći od atmosferskog), I ₂ molekule se preurediti kao monatomic faze I., a jod je tada rekao da pokazuju metalna svojstva.

Međutim, postoje i druge kristalne faze, poput: ortorombične u tijelu usredotočene na tijelo (faza II), tetragonala u središtu tijela (faza III) i kubika (faza IV) u centru.

Gdje pronaći i nabaviti

Jod ima omjer težine u odnosu na zemljinu kora od 0,46 ppm, zauzimajući 61. mjesto u izobilju. Jodni minerali su rijetki, a komercijalno iskoristivi naslage joda su jodati.

Jodni minerali nalaze se u magnetskim stijenama s koncentracijom od 0,02 mg / kg do 1,2 mg / kg, a u magmatskim stijenama s koncentracijom od 0,02 mg do 1,9 mg / kg. Može se naći i u škriljevcu Kimmeridge, s koncentracijom od 17 mg / kg težine.

Također, minerali joda nalaze se u stijenama fosfata u koncentraciji od 0,8 do 130 mg / kg. Morska voda ima koncentraciju joda u rasponu od 0,1 do 18 µg / L. Morske alge, spužve i kamenice nekada su bile glavni izvori joda.

Trenutno su, međutim, glavni izvori kalihe, naslage natrijevog nitrata u pustinji Atacama (Čile) i slane otopine, uglavnom s japanskog plinskog polja u Minami Kantu, istočno od Tokija, i plinskog polja Anadarko. Bazen u Oklahomi (SAD).

Kalihe

Jod se ekstrahira iz kaliha u obliku jodata i tretira s natrijevim bisulfitom da bi se smanjio u jodid. Otopina tada reagira sa svježe ekstrahiranim jodatom kako bi se olakšala njegova filtracija. Caliche je bio glavni izvor joda u 19. i početkom 20. stoljeća.

slana voda

Nakon pročišćavanja, fiziološka otopina se obrađuje s sumpornom kiselinom, koja stvara jodid.

Ova jodidna otopina potom reagira s klorom, čime se dobiva razrijeđena otopina joda, koja se uparava strujom zraka koja se preusmjerava u apsorpcijski toranj sumpornog dioksida, proizvodeći sljedeću reakciju:

I ₂ + 2 H ₂ O + SO ₂ => 2 HI + H ₂ SO ₄

Nakon toga, plin vodikov jodid reagira s klorom, te oslobađa jod u plinovitom stanju:

2 HI + Cl ₂ -> I ₂ + 2 HCl

I na kraju, jod se filtrira, pročišćava i pakira za upotrebu.

Biološka uloga

- Preporučena dijeta

Jod je bitan element, jer intervenira u brojnim funkcijama živih bića, koje su osobito poznate kod ljudi. Jedini način da jod uđe u čovjeka je kroz hranu koju jede.

Preporučena dijeta s jodom ovisi o dobi. Dakle, djetetu od 6 mjeseci potreban je unos 110 µg / dan; Ali od 14. godine života preporučena dijeta je 150 µg / dan. Pored toga, navedeno je da unos joda ne smije prelaziti 1.100 µg / dan.

- hormoni štitnjače

Hormon koji stimulira štitnjaču (TSH) izlučuje hipofiza i potiče unos joda u folikule štitnjače. Jod se prenosi u folikule štitnjače, poznate kao koloidi, gdje se veže na aminokiselinu tirozin i tvori monoiodotirozin i diiodotirozin.

U folikularnoj koloid, molekula monoiodothyronine kombinira s molekulom diiodothyronine da tvore molekulu nazvanu trijodtironina (T ₃). S druge strane, dvije molekule dijodotirozin mogu spojiti, tetrajodotironin tvori (T ₄). T ₃ i T ₄ nazivaju hormona štitnjače.

Hormoni T ₃ i T ₄ izlučuju u plazmi gdje se vežu na proteine plazme; uključujući proteine ​​transportera hormona štitnjače (TBG). Većina hormona štitnjače prenosi se u plazmi kao T ₄.

Međutim, aktivni oblik hormona štitnjače T ₃, tako da T ₄ u „bijelim” organa tiroidnih hormona, prolazi dejodiranja i pretvara se u T ₃ da bi se iskazalo djelovanje hormonska.

Učinci uređivanje

Učinci djelovanja hormona štitnjače su višestruki, a mogući su sljedeći: povećani metabolizam i sinteza proteina; promicanje rasta tijela i razvoja mozga; povišen krvni pritisak i rad srca, itd.

- Nedostatak

Manjak joda, a samim tim i hormona štitnjače, poznat kao hipotireoza, ima brojne posljedice na koje utječe starost osobe.

Ako se nedostatak joda pojavi tijekom fetalnog stanja osobe, najrelevantnija posljedica je kretenizam. Ovo stanje karakteriziraju znakovi poput oslabljene mentalne funkcije, odgođenog tjelesnog razvoja, strabizma i odloženog spolnog sazrijevanja.

Manjak joda može izazvati gušac, bez obzira na dob u kojoj se deficit pojavljuje. Goiter je prekomjerni razvoj štitnjače, uzrokovan pretjeranom stimulacijom žlijezde hormonom TSH, koji se oslobađa iz hipofize kao rezultat nedostatka joda.

Prekomjerna veličina štitnjače (gušav) može komprimirati sapnik, ograničavajući prolazak zraka kroz njega. Osim toga, može prouzročiti oštećenje larinksa, što može dovesti do promuklosti.

rizici

Otrovanje od prekomjernog unosa joda može uzrokovati opekline usta, grla i vrućicu. Također bol u trbuhu, mučnina, povraćanje, proljev, slab puls i koma.

Višak joda proizvodi neke od simptoma opaženih u nedostatku: postoji inhibicija sinteze štitnjačanih hormona, čime se povećava otpuštanje TSH, što rezultira hipertrofijom štitnjače; to jest gušavac.

Studije su pokazale da prekomjerni unos joda može uzrokovati tiroiditis i papilarni karcinom štitnjače. Osim toga, prekomjerni unos joda može komunicirati s lijekovima, ograničavajući njihovo djelovanje.

Uzimanje previše joda u kombinaciji s antitiroidnim lijekovima, poput metimazola, koji se koristi za liječenje hipertireoze, može imati aditivan učinak i izazvati hipotireozu.

Za liječenje hipertenzije koriste se inhibitori angiotenzin-pretvarajućeg enzima (ACE), poput benazeprila. Uzimanje prekomjerne količine kalijevog jodida povećava rizik od hiperkalemije i hipertenzije.

Prijave

liječnici

Jod djeluje kao sredstvo za dezinfekciju kože ili rana. Ima gotovo trenutno antimikrobno djelovanje, prodire u unutrašnjost mikroorganizama i interakcija sa sumpornim aminokiselinama, nukleotidima i masnim kiselinama, što uzrokuje staničnu smrt.

Svoje antivirusno djelovanje djeluje uglavnom na prekrivene viruse, pretpostavljajući da napada proteine ​​na površini virusa koji su pokriveni.

Kalijev jodid u obliku koncentrirane otopine koristi se u liječenju tireotoksikoze. Također se koristi za kontrolu učinka zračenja ¹³¹ I blokirajući vezanje radioaktivnog izotopa na štitnjaču.

Jod se koristi u liječenju dendritičkog keratitisa. Da biste to učinili, rožnica je izložena vodenoj pari zasićenoj jodom, privremeno gubeći epitel rožnice; ali dolazi do potpunog oporavka od njega za dva ili tri dana.

Također jod ima korisne učinke u liječenju cistične fibroze ljudske dojke. Isto tako, sugerira se da bi ¹³¹ mogao biti neobavezno liječenje raka štitnjače.

Reakcije i katalitičko djelovanje

Jod se koristi za otkrivanje prisutnosti škroba, dajući plavi ton. Reakcijom joda sa škrobom koristi se i za otkrivanje prisutnosti krivotvorenih novčanica ispisanih na papiru koji sadrži škrob.

Kalijev (II) tetraiodomerkurat, također poznat kao Nesslerov reagens, koristi se u otkrivanju amonijaka. Također, alkalna jodna otopina koristi se u jodformnom testu kako bi se pokazala prisutnost metil ketona.

Anorganski jodidi koriste se u pročišćavanju metala, poput titana, cirkonija, hafnija i torija. U jednoj fazi postupka moraju se formirati tetraiodidi ovih metala.

Jod služi kao stabilizator kolofonija, ulja i ostalih proizvoda od drva.

Jod se koristi kao katalizator u reakcijama organske sinteze metilacije, izomerizacije i dehidrogenacije. U međuvremenu, hidroidna kiselina koristi se kao katalizator za proizvodnju octene kiseline u procesima Monsanto i Cativa.

Jod djeluje kao katalizator u kondenzaciji i alkiliranju aromatskih amina, kao i u procesima sulfacije i sulfacije, te za proizvodnju sintetičkih guma.

Fotografija i optika

Srebrni jodid je bitna komponenta tradicionalnog fotografskog filma. Jod se koristi u proizvodnji elektroničkih instrumenata poput monokristalnih prizmi, polarizirajućih optičkih instrumenata i stakla koji mogu prenositi infracrvene zrake.

Ostale uporabe

Jod se koristi u proizvodnji pesticida, anilinskih boja i ftaleina. Osim toga, koristi se u sintezi bojila i sredstvo za gašenje dima. I na kraju, srebrni jodid služi kao kondenzacijsko jezgro vodene pare u oblacima, kako bi izazvao kišu.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Stuart Ira Fox. (2003). Ljudska fiziologija. Prvo izdanje. Uredi. McGraw-Hill Interamericana
3. Wikipedia. (2019). Jod. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Takemura Kenichi, Sato Kyoko, Fujihisa Hiroshi i Onoda Mitsuko. (2003). Modulirana struktura krutog joda tijekom njegove molekularne disocijacije pod visokim tlakom. Priručnik svezak 423, stranice971–974. doi.org/10.1038/nature01724
5. Chen L. i sur. (1994). Strukturni fazni prijelazi joda pri visokom tlaku. Institut za fiziku, Academia Sinica, Peking. doi.org/10.1088/0256-307X/11/2/010
6. Stefan Schneider i Karl Christe. (26. kolovoza 2019.). Jod. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
7. Dr. Doug Stewart. (2019). Činjenice jodnog elementa. Chemicool. Oporavilo od: chemicool.com
8. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Jod. PubChem baza podataka. CID = 807. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
9. Rohner, F., Zimmermann, M., Jooste, P., Pandav, C., Caldwell, K., Raghavan, R., i Raiten, DJ (2014). Biomarkeri prehrane za razvoj - jodni pregled. Časopis za ishranu, 144 (8), 1322S-1342S. doi: 10.3945 / jn.113.181974
10. Advameg. (2019). Jod. Kemija objasnjena. Oporavilo od: chemistryexplained.com
11. Traci Pedersen. (19. travnja 2017.). Činjenice o jodu. Oporavilo od: lifecience.com
12. Megan Ware, RDN, LD. (30. svibnja 2017.). Sve što trebate znati o jodu. Oporavilo od: medicalnewstoday.com
13. Nacionalni institut za zdravstvo. (9. srpnja 2019.). Jod. Oporavak od: ods.od.nih.gov