Спиртовий розчин йоду З дитинства добре знайомий всім дітям і їх батькам помічник при подряпинах, саднах і порізах. Він є швидким та ефективним засобом, припікаючою і дезинфікуючим ранову поверхню. Однак сфера застосування речовини не обмежується тільки медициною, т. к. хімічні властивості йоду дуже різноманітні. Мета нашої статті – ознайомитися з ними докладніше.
Фізична характеристика
Просте речовина має вигляд темно-фіолетових кристалів. При нагріванні, внаслідок особливостей внутрішньої будови кристалічної решітки, а саме наявності в її вузлах молекул, з'єднання не розплавляється, а відразу утворює пари. Це сублімація або сублімація. Вона пояснюється слабкою зв'язком між молекулами всередині кристала, які легко відриваються одне від одного – утворюється газоподібна фаза речовини. Номер йоду в таблиці Менделєєва – 53. А його положення серед інших хімічних елементів вказує на приналежність до неметаллам. Зупинимося на цьому питанні далі.
Місце елемента в періодичній системі
Йод знаходиться в п'ятому періоді, VII групі і, поряд з фтором, хлором, бромом і астатом утворює підгрупу галогенів. У зв'язку із збільшенням заряду ядра і атомного радіусу у представників галогенів відбувається ослаблення неметалічних властивостей, тому йод менш активний, ніж хлор або бром, і його электроотрицательность також нижче. Атомна маса йоду 1269045. Просте речовина представлено двохатомних молекул, як і в інших галогенів. Нижче ми ознайомимося з будовою атома елемента.
Особливості електронної формули
П'ять енергетичних рівнів і майже повністю заповнений електронами останній з них підтверджують наявність у елемента яскраво виражених ознак неметалів. Як і інші галогени, йод є сильним окислювачем, забираючи у металів і більш слабких неметалічних елементів - сірки, вуглецю, азоту - відсутній до завершення п'ятого рівня електрон. Йод – металоїд, в молекулах якого є загальна пара p-електронів, що зв'язує атоми між собою. Їх щільність у місці перекривання найбільша, загальна електронне хмара не зміщується ні до одного з атомів і розташовується в центрі молекули. Формується неполярний ковалентний зв'язок, а сама молекула має лінійну форму. У рядку галогенів, від фтору до астата, міцність ковалентного зв'язку зменшується. Спостерігається зменшення величини ентальпії, від якої залежить розпад молекул на атоми елементу. Які ж наслідки для хімічних властивостей йоду це має?
Чому активність йоду менше, ніж у інших галогенів
Реакційна здатність неметалів визначається силою притягання до власного ядра атома чужих електронів. Чим менше радіус атома, тим сили електростатичного притягання його негативно заряджених частинок інших атомів вище. Чим вище номер періоду, в якій розташований елемент, тим більше енергетичних рівнів він буде мати. Йод знаходиться в п'ятому періоді, і кількість енергетичних шарів у нього більше, ніж у брому, хлору і фтору. Саме тому молекула йоду містить атоми, що мають радіус набагато більше, ніж у раніше перерахованих галогенів. Ось чому частинки I 2 слабше притягує електрони, що призводить до послаблення їх неметалічних властивостей. Внутрішня будова речовини неминуче впливає і на його фізичні характеристики. Наведемо конкретні приклади.
Сублімація і розчинність
Зменшення взаємного притягання атомів йоду в його молекулі призводить, як ми говорили раніше, до ослаблення міцності ковалентного неполярного зв'язку. Відбувається зниження стійкості з'єднання до високої температури і підвищення показника термічної дисоціації його молекул. Відмінна риса галогену: перехід речовини при нагріванні з твердого стану зразу в газоподібний, тобто сублімація - це головна фізична характеристика йоду. Його розчинність в органічних розчинниках, наприклад сірковуглеці, бензолі, етанолі, вище, ніж у воді. Так, в 100 г води при 20 °С може розчинитися всього 002 г речовини. Цю особливість в лабораторії застосовують для вилучення йоду з водного розчину. Збовтавши його з невеликою кількістю H 2 S, можна спостерігати фіолетове фарбування сірководню внаслідок переходу до нього молекул галогену.
Хімічні властивості йоду
Взаємодіючи з металами, елемент веде себе завжди однаково. Він притягує валентні електрони атома металу, які розташовуються або на останньому енергетичному шарі (s-елементи, такі як натрій, кальцій, літій тощо), або на передостанньому шарі, що містить, наприклад, d-електрони. До них відносяться залізо, марганець, мідь та інші. У цих реакціях метал буде відновником, а йод, хімічна формула якого I 2 , - окислювачем. Тому саме ця висока активність простої речовини є причиною його взаємодії з багатьма металами. Заслуговує уваги взаємодія йоду з водою при нагріванні. В лужному середовищі реакція проходить з утворенням суміші йодидной і иодноватой кислот. Останнім речовина проявляє властивості сильної кислоти і при дегідратації перетворюється в п'ятиокис йоду. Якщо ж розчин підкислити, то вищеназвані продукти реакції взаємодіють між собою з утворенням вихідних речовин – вільних молекул I 2 і води. Дана реакція відноситься до окисно-відновного типу, у ній виявляються хімічні властивості йоду як сильного окислювача.
Якісна реакція на крохмаль
Як неорганічної, так і органічної хімії існує група реакцій, з допомогою яких можна виявити в продуктах взаємодії певні види простих або складних іонів. Для виявлення макромолекул складного вуглеводню – крохмалю - часто застосовують 5%-й спиртовий розчин I 2 . Наприклад, на зріз сирої картоплини капають кілька крапель, і забарвлення розчину стає синьою. Такий же ефект ми спостерігаємо при попаданні речовини на будь крохмалевмісний продукт. Ця реакція, в результаті якої виходить синій йод, широко застосовується в органічній хімії для підтвердження присутності полімеру в досліджуваній суміші. Про корисні властивості продукту взаємодії йоду і крохмалю відомо давно. Його застосовували в умовах відсутності протимікробних медикаментозних препаратів для лікування діареї, виразки шлунка у стані ремісії, захворювань дихальної системи. Широке поширення крохмальний клейстер, що містить приблизно 1 чайну ложку спиртового розчину йоду на 200 мл води, отримав з-за дешевизни інгредієнтів і простоту приготування. Однак потрібно пам'ятати, що синій йод протипоказаний в терапії маленьких дітей, людей, які страждають підвищеною чутливістю до йодосодержащим препаратів, а також хворим базедової хворобою.
Як неметали реагують між собою
Серед елементів головної підгрупи VII групи з йодом вступає в реакцію фтор – найбільш активний металоїд, який володіє найвищим ступенем окиснення. Процес проходить на холоді і супроводжується вибухом. З воднем I 2 взаємодіє при сильному нагріванні, причому не до кінця, продукт реакції – HI - починає розкладатися на вихідні речовини. Йодоводородная кислота досить сильна і хоч за своїми характеристиками схожа на хлоридну кислоту, все ж проявляє більш виражені ознаки відновника. Як видно, хімічні властивості йоду зумовлені її належністю до активних неметаллам, проте елемент поступається за окислювальної здатності брому, хлору і, звичайно ж, фтору.
Роль елементу в живих організмах
Найбільший вміст іонів I - знаходиться в тканинах щитовидної залози, де вони входять до складу тиреотропних гормонів: тироксину та трийодтироніну. Вони регулюють ріст і розвиток кісткової тканини, проведення нервових імпульсів, швидкість обміну речовин. Особливо небезпечний брак йодовмісних гормонів у дитячому віці, так як можлива затримка психічного розвитку та поява симптомів такого захворювання, як кретинізм. Недостатня секреція тироксину у дорослих пов'язана з дефіцитом йоду у воді та продуктах харчування. Вона супроводжується випаданням волосся, утворенням набряків, зниженням фізичної активності. Надлишок елемента в організмі також вкрай небезпечний, так як розвивається базедова хвороба, симптоми якої – збудливість нервової системи, дрижання кінцівок, різке схуднення. Високий вміст сполук йоду виявляється у деяких представників світу флори. Нижчі рослини – бурі і червоні водорості нагромаджують їх у своєму талломе. Серед вищих рослин рекордсменами по накопичення йоду є вишня, хурма, фініки і буряк. Велика кількість елементу містять морепродукти і морська риба.
Поширення йодидів у природі та способи отримання чистого речовини
Основна маса елемента присутній в живих організмах і оболонках Землі – гідросфері та літосфері - у зв'язаному стані. Солі елемента є в морській воді, але їх концентрація незначна, тому витягати чистий йод з неї нерентабельно. Набагато ефективніше отримання речовини з золи бурих водоростей: фукуса, ламінарії, саргассума. У промислових масштабах I 2 виділяють з підземних вод у процесах видобутку нафти. При переробці деяких руд, наприклад чилійської селітри, в ній зустрічаються иодати і гипоиодати калію, з яких в подальшому здобувають чистий йод. Досить рентабельно отримувати I 2 з розчину йодоводорода, окислюючи його хлором. Отримане з'єднання є важливою сировиною для фармацевтичної промисловості. Крім вже названого 5% спиртового розчину йоду, що містить не тільки просте речовина, але і сіль – іодіда калію, а також спирт і воду, в ендокринології за медичними показаннями застосовують такі препарати, як "Йод-актив" і "Йодомарин".
В районах з низьким вмістом природних сполук, крім йодованої харчової солі, можна використовувати такий лікувальний засіб, як "Антиструмін". Він містить діючу речовину – йодид калію - і рекомендовано у якості профілактичного препарату, застосовуваного для запобігання симптомів ендемічного зобу.
