Йод

4.1. Болезни, связанные с недостатком Йода 16
4.2. Восполнение Йода в организме. 18
4.3. Йод в промышленности. 19
4.4. Йод в медицине. 21
4.5. Препараты Йода. 22
4.6. Йод радиоактивный. 24
4.7. Синий йод 25
4.8. Препараты Синего Йода. 27

Выводы. 31
Список использованной литературы. 32

Введение

Йод знают все. Порезав палец, мы тянемся к склянке с Йодом, точнее с его спиртовым раствором. Но не все знают насколько важно содержание Йода в нашем организме. Йод является очень сильным антисептическим препаратом. Однако Йод служит не только для смазывания ссадин и царапин. Хотя Йода в человеческом организме всего 25 мг, он играет важную роль. Большая часть «человеческого Йода» находится в щитовидной железе: он входит в состав вещества, которое регулирует обмен веществ в организме. При недостатке Йода задерживается физическое и умственное развитие и возникает болезнь, называющаяся эндемический зоб. Это случается в высокогорных районах, где естественное содержание Йода в воздухе, воде и пище очень низкое.

Раздел 1. Немного истории.

1.1. Описание элемента.

Йод - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер - 53. Относительная атомная масса 126,9045 (рис. 1). Галоген. Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный Йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом I127, его содержание в земной коре 4 * 10-5 % по массе. Радиоактивный Йод I125 образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов Йода важнейшие - Йод I131 и Йод I133. их в основном используют в медицине.

I2 - галоген. Темно-серые кристаллы с металлическим блеском. Летуч. Плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей - Йодидов. Слабый окислитель и восстановитель. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами.

Молекула элементного Йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы Йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение (рис. 2), способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого Йода.

1.2. Открытие Йода.

Конец XVII и начало XVIII века были отмечены в Европе непрекращающимися войнами. Требовалось много пороха и, следовательно, много селитры. Производство селитры приняло невиданные масштабы, наряду с обыкновенным растительным сырьём в дело шли и морские водоросли. В них и обнаружили новый химический элемент.

Одним из французских селитроваров был химик и промышленник Бернар Куртуа (1777-1838), он был весьма наблюдательным человеком. Считается, что именно это помогло ему в 1811 г. стать первооткрывателем нового химического элемента Йода. Однажды он заметил, что медный котёл, в котором выпаривался щелок, полученный из фукуса, ламинарий и других бурых водорослей, быстро разрушается, как будто его разъедает какая - то кислота. Куртуа решил выяснить, в чём тут дело. Осадив и удалив из раствора соли натрия, он выпарил раствор, обнаружил в котле сульфид калия и чтобы разложить его, прилил к осадку концентрированной серной кислоты - и тут появился фиолетовый дым. Куртуа повторил опыт, на этот раз в реторте, и в приёмнике реторты осели блестящие чёрные пластинчатые кристаллы.

Йодид натрия из водорослей, взаимодействуя с серной кислотой, выделяет Йод I2; одновременно образуется сернистый газ - диоксид серы SO2 и воду:

2NaI + 2H2SO4 = I2 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O

При охлаждении пары Йода превращались в темно-серые кристаллы с ярким блеском. Куртуа писал: «В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится довольно большое количество необычного вещества. Его легко выделить: для этого достаточно прилить серную кислоту к данному раствору и нагреть смесь в реторте... Новое вещество осаждается в приемнике в виде черного порошка, который при нагревании превращается в пары великолепного фиолетового цвета».

Название новому элементу присвоил в 1813 году французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак (1778-1850) за фиолетовый цвет его паров («Йодос» по-гречески значит «фиолетовый»). Он же получил многие производные нового элемента - Йодоводород HI, Йодноватую кислоту HIO3, оксид Йода(V) I2O5, хлорид Йода ICl и другие. Практически одновременно элементарную природу Йода доказал и английский химик Гэмфри Дэви (1778-1829).

1.3. Интересные факты.

содержание Йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация Йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае-июне Йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют небольшую амплитуду, и их до сих пор остаются загадкой;

из пищевых продуктов много Йода содержат яйца, молоко, рыба; очень много Йода в морской капусте, которая поступает в продаже в виде консервов, драже и других продуктов;

первый в России Йодный завод был построен в 1915 г. В Екатеринославле (ныне Днепропетровск); получали Йод из золы черноморской водоросли филлофоры; за годы первой мировой войны на этом заводе было добыто 200 кг Йода;

если грозовое облако «засеять» Йодистым серебром или Йодистым свинцом, то вместо града в облаке образуется снежная крупа: засеянное такими солями облако проливает дождём и не вредит полям.

Раздел 2. Свойства Йода.
2.1. Физические свойства Йода.

Плотность Йода 4,94 г/см3, tпл 113,5 °С, tкип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Йода состоит из двух атомов (I2). Заметная диссоциация I2 2I наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре Йод испаряется, обра-зуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Йода в лабораториях и в промышленности. Йод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах Йодидов.

2.2. Электронно-графическая формула Йода.

Конфигурация внешних электронов атома Йода 5s2 5p5. В соответствии с этим про-являет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1 (в HI, KI) (рис. 3); +1 (в HIO, KIO) (рис. 3); +3 (в IСl3) (рис. 4); +5 (в НIO3, КIO3) (рис. 5); и +7 (в HIO4, KIO4) (рис. 6).
E Iнорм

E I1*

E I2*

E I3*

2.3. Химические свойства Йода.

Химически Йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами Йод при легком нагревании энергич-но взаимодействует, образуя Йодиды.

Hg + I2 = HgI2

С водородом Йод реагирует только при нагревании и не пол-ностью, образуя йодистый водород.

I2 + H2 = 2НI

Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H2S, тиосульфат натрия Na2S2O3 и другие восстано-вители восстанавливают его до I- .

I2 + H2S = S + 2НI

Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO3-.

При растворении в воде Йода частично реагирует с ней;

I2 + H2O = HI + HIO

В горячих водных растворах щелочей образуются Йодид и Йодат.

I2 + 2KOH = KI + KIO + H2O

3KIO = 2KI + KIO3

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I2 + 2P = 2PI3

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI3 + H2O = 3HI + H2 (PHO3)

При взаимодействии H2SO4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H2S

8KI + 9H2SO4 = 4I2 + 8KHSO4 + SO2 + H2O

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I2 + 2AL = 2ALI3

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + HI

H2S + I2 = 2HI + S

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O

При соединении кислоты с щелочью образуется соль:

HIO3 + KOH = KIO3 + H2O

При окислении йодид-иона йодат-ионом в кислой среде образуется свободный йод:

5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O

При нагревании йодатной кислоты она распадается, с образованием наиболее стойкого оксида галогенов:

2HIO3 = I2O5 + H2O

Оксид йода (V) проявляет окислительные свойства. Его используют при анализе CO:

5CO + I2O5 = I2 + 5CO2

Перйодатная кислота H5IO6 - пятиосновная. Ее получают следующим образом:

5Ba(IO3)2 ---t--> Ba5(IO6)2 + 4I2 + 9O2

Ba5(IO6)2 + 5H2SO4 = 5BaSO4v + 2H5IO6

Это средняя по силе кислота. Может образовывать соли в орто-форме (Ag5IO6) и в мета-форме (NaIO4). Перйодатная кислота и ее соли используют в органической и аналитической химии как сильные окислители.

Йод хорошо взаимодействует с серноватистокислым натрием (тиосульфатом):

2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI

Это его свойство используется в аналитической химии.

Адсорбируясь на крахмале, Йод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в Йодометрии и качественном анализе для обнаружения Йода.

Пары Йода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу Йод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от Йода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.

2.4. Получение Йода.

Сырьем для промышленного получения Йода в России служат нефтяные буровые воды (рис. 7); за рубежом - морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% Йода в виде Йодата натрия. Для из-влечения Йода из нефтяных вод (содержа-щих обычно 20 - 40 мг/л Йода в виде Йодидов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выде-лившийся Йод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На Йод, адсорбированный углем, действуют ед-кой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный Йод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например дихромата калия. При выдувании воздухом Йод по-глощают смесью двуокиси серы с водя-ным паром и затем вытесняют Йод хлором. Сырой кристаллический Йод очищают возгонкой.

1) буровая вода;

2) кислота;

3) башня подкисления и окисления (хлоратор);

4) хлор;

5) башня отдувки элементного Йода (десорбер);

6) воздух;

7) сернистый газ;

8) уловитель (адсорбер);

9) Йодоватистая и серная кислоты (сорбент);

10) сборник сорбента;

11) кристаллизатор (здесь Йод выделяется из сорбента);

12) Йод - сырец;

13) безЙодная буровая вода;

Раздел 3. Распространение Йода.

3.1. Распространение в природе.

**Среднее содержание Йода в земной коре 4*10**-5% по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения Йода рассеяны; глубинные минералы Йода неизвестны. История Йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Известны 8 гипергенных минералов Йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром Йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10-5 грамм Йода). Из океана соединения Йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на конти-ненты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены Йодом. Йод легко адсорбируется1 органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и обра-зовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений Йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи Йода Йодо-бромные воды, особенно характер-ные для районов нефтяных месторожде-ний (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг Йода).

3.2. Йод в живом организме.

Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Са, Mn, Cu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее со-держание Йода в почвах около 310-4%, в растениях около 210-5%. В поверхност-ных питьевых водах Йода мало (от 10-7 до 10-9%). В приморских областях количество Йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - состав-ляет 1 или даже 0,2 мкг.

Поглощение Йода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы Йода, например морские водо-росли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% Йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие Йод, ис-пользуются для его промышленного получения. В животный организм Йод поступает с пи-щей, водой, воздухом. Основной источник Йода - растительные продукты и корма. Всасы-вание Йода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме чело-века накапливается от 20 до 50 мг Йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щито-видной железе в норме 6 - 15 мг. С по-мощью радиоактивного Йода (I131 и I125) по-казано, что в щитовидной железе Йод на-капливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующих-ся в них алл - и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется Йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80% ), молочные, слюнные и потовые же-лезы, частично с жёлчью.

В различных биогеохимических про-винциях содержание Йода в суточном ра-ционе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в Йода зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содер-жанию Йода в среде. Суточная потребность в Йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беремен-ности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм Йода повышает основ-ной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.

3.3. Йод и человек

Организм человека не только не нуждается в больших количествах Йода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10-5 - 10-6 %) Йода, так называемое Йодное зеркало крови. Из общего количества Йода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь Йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического Йода I-.

Большие дозы элементного Йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме Йодида допускается приём внутрь в больших дозах.

Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей Йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа Йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.

В медицинской практике Йодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов Йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.

3.4. Гормоны щитовидной железы

Щитовидная железа состоит из двух овальных телец общей массой 25-30 г, расположенных по обе стороны нижней части гортани и трахеи.

В опытах с радиоактивным йодом (I131)установлено, что уже через 2ч после введения его основная масса обнаруживается в щитовидной железе. Из всего количества йода в организме (50мг) 10-15 мг находятся в железе, что дает основание считать щитовидную железу депо йода. Причем обнаружена зависимость между поглощением йода железой и степенью ее активности. Если накопление йода в железе идет медленно, это свидетельствует о ее пониженной деятельности, а Высокая степень поглощения - о гиперфункции железы. Проведение такого исследования используется в диагностику заболеваний щитовидной железы.

Синтез гормонов происходит путем йодирования тирозина и последующей конденсации (соединения) таких двух молекул с образованием три- и тетрайодтиронина (тироксина), которые и являются собственно гормонами (рис. 8). Однако в клетках щитовидной железы они связаны с белком глобулином (йодтиреоглобулином) и неактивны. По мере необходимости этот комплекс распадается, освободившиеся гормоны (уже активные) поступают в тон крови, разносятся к органам и тканям, где и проявляют свое действие. Оно в основном направлено на усиление процессов биологического окисления, увеличение потребления кислорода, регуляцию обмена жира и воды, дифференцировку развития тканей.

Суточная потребность в йоде для человека составляет 1,5*10-4 - 3,0*10-4 г и покрывается за счет воды и продуктов питания, из которых наиболее богаты йодом яйца, рыба, свежие овощи. для детей и беременных женщин потребность в йоде несколько повышена. Из организма йод выводится почками и слюнными железами.

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Йод

Йод

Оглавление