Alkoholna raztopina joda … Od otroštva je znan pomočnik pri praskah, odrgninah in urezninah vsem otrokom in njihovim staršem. Je hitro in učinkovito sredstvo, ki kavterizira in razkuži površino rane. Vendar pa obseg snovi ni omejen na medicino, saj so kemične lastnosti joda zelo raznolike. Namen našega članka je, da jih podrobneje spoznamo.
fizične značilnosti
Preprosta snov izgleda kot temno vijolični kristali. Pri segrevanju se spojina zaradi posebnosti notranje strukture kristalne mreže, in sicer prisotnosti molekul v njenih vozliščih, ne stopi, ampak takoj tvori hlape. To je sublimacija ali sublimacija. Pojasnjuje se s šibko vezjo med molekulami znotraj kristala, ki se zlahka ločijo drug od drugega - tvori se plinasta faza snovi. Število joda v periodnem sistemu je 53. In njegov položaj med drugimi kemičnimi elementi kažeki pripadajo nekovinam. Poglobimo se na to vprašanje.
Mesto elementa v periodnem sistemu
Jod je v petem obdobju, skupina VII in skupaj s fluorom, klorom, bromom in astatinom tvori podskupino halogenov. Zaradi povečanja jedrskega naboja in atomskega polmera imajo predstavniki halogenov oslabitev nekovinskih lastnosti, zato je jod manj aktiven kot klor ali brom, manjša pa je tudi njegova elektronegativnost. Atomska masa joda je 126, 9045. Preprosto snov predstavljajo dvoatomske molekule, tako kot drugi halogeni. Spodaj se bomo seznanili s strukturo atoma elementa.
Lastnosti elektronske formule
Pet energijskih nivojev in zadnja od njih je skoraj popolnoma napolnjena z elektroni potrjuje, da ima element izrazite znake nekovin. Tako kot drugi halogeni je jod močan oksidant, ki odvzame kovinam in šibkejšim nekovinskim elementom - žveplo, ogljik, dušik - elektron, ki manjka pred zaključkom pete stopnje.
Jod je nekovina, v molekulah katere je skupen par p-elektronov, ki povezuje atome skupaj. Njihova gostota na mestu prekrivanja je največja, skupni elektronski oblak se ne premakne na nobenega od atomov in se nahaja v središču molekule. Nastane nepolarna kovalentna vez, sama molekula pa ima linearno obliko. V halogenski seriji, od fluora do astatina, se moč kovalentne vezi zmanjša. Zmanjša se vrednost entalpije, od katere je odvisen razpad molekul elementa na atome. Kakšne posledice ima to za kemične lastnosti joda?
Zakaj je jod manj aktiven kot drugi halogeni
Reaktivnost nekovin je določena s silo privlačnosti do jedra lastnega atoma tujih elektronov. Manjši kot je polmer atoma, večje so elektrostatične privlačne sile njegovih negativno nabitih delcev drugih atomov. Večje kot je število obdobja, v katerem se element nahaja, več energijskih nivojev bo imel. Jod je v petem obdobju in ima več energetskih plasti kot brom, klor in fluor. Zato molekula joda vsebuje atome, katerih polmer je veliko večji od polmera prej naštetih halogenov. Zato delci I2 pritegnejo elektrone šibkeje, kar vodi v oslabitev njihovih nekovinskih lastnosti. Notranja struktura snovi neizogibno vpliva na njene fizikalne lastnosti. Tukaj je nekaj konkretnih primerov.
Sublimacija in topnost
Zmanjšanje vzajemne privlačnosti atomov joda v njegovi molekuli vodi, kot smo že rekli, v oslabitev moči kovalentne nepolarne vezi. Prišlo je do zmanjšanja odpornosti spojine na visoke temperature in povečanja toplotne disociacije njenih molekul. Posebnost halogena: prehod snovi ob segrevanju iz trdnega stanja takoj v plinasto stanje, to je sublimacija, je glavna fizikalna značilnost joda. Njegova topnost v organskih topilih, kot so ogljikov disulfid, benzen, etanol, je višja kot v vodi. Torej, v 100 g vode pri 20 ° C se lahko raztopi le 0,02 gsnovi. Ta lastnost se uporablja v laboratoriju za ekstrakcijo joda iz vodne raztopine. Če ga stresete z majhno količino H2S, lahko opazite vijolično barvo vodikovega sulfida zaradi prehoda halogenskih molekul vanj.
Kemične lastnosti joda
Pri interakciji s kovinami se element vedno obnaša na enak način. Pritegne valenčne elektrone kovinskega atoma, ki se nahajajo bodisi na zadnji energijski plasti (s-elementi, kot so natrij, kalcij, litij itd.), bodisi na predzadnji plasti, ki vsebuje na primer d-elektrone. Sem spadajo železo, mangan, baker in drugi. V teh reakcijah bo kovina redukcijsko sredstvo, jod, katerega kemijska formula je I2, pa bo oksidant. Zato je prav ta visoka aktivnost preproste snovi razlog za njeno interakcijo s številnimi kovinami.
Omembe vredna interakcija joda z vodo pri segrevanju. V alkalnem mediju reakcija poteka s tvorbo zmesi jodida in jodne kisline. Slednja snov kaže lastnosti močne kisline in se po dehidraciji spremeni v jodov pentoksid. Če je raztopina nakisana, potem zgornji reakcijski produkti medsebojno delujejo in tvorijo začetne snovi - proste molekule I2 in voda. Ta reakcija spada v redoks tip, kaže kemične lastnosti joda kot močnega oksidanta.
Kakovostna reakcija škroba
Tako v anorganski kot v organski kemiji obstaja skupina reakcij, s pomočjoki jih je mogoče prepoznati v produktih interakcije določenih vrst enostavnih ali kompleksnih ionov. Za odkrivanje makromolekul kompleksnega ogljikovega hidrata - škroba - se pogosto uporablja 5% alkoholna raztopina I2. Na primer, nekaj kapljic ga kapnemo na rezino surovega krompirja in barva raztopine postane modra. Enak učinek opazimo, ko snov vstopi v kateri koli izdelek, ki vsebuje škrob. Ta reakcija, ki proizvaja modri jod, se pogosto uporablja v organski kemiji za potrditev prisotnosti polimera v preskusni zmesi.
Koristne lastnosti produkta interakcije joda in škroba so že dolgo znane. V odsotnosti protimikrobnih zdravil so ga uporabljali za zdravljenje driske, želodčnih razjed v remisiji, bolezni dihal. Škrobna pasta, ki vsebuje približno 1 čajno žličko raztopine jodnega alkohola na 200 ml vode, je bila zelo razširjena zaradi poceni sestavin in enostavne priprave.
Vendar ne smemo pozabiti, da je modri jod kontraindiciran pri zdravljenju majhnih otrok, ljudi, ki trpijo za preobčutljivostjo na zdravila, ki vsebujejo jod, ter bolnikov z Gravesovo boleznijo.
Kako nekovine reagirajo med seboj
Med elementi glavne podskupine skupine VII jod reagira s fluorom, ki je najbolj aktivna nekovina z najvišjo stopnjo oksidacije. Postopek poteka na mrazu in ga spremlja eksplozija. Z vodikom I2 sodeluje z močnim segrevanjem in ne v celoti, reakcijski produkt - HI - se začne razpadati v izhodne snovi. Jodovodikova kislina je precej močna in čeprav je po lastnostih podobna klorovodikovi kislini, še vedno kaže bolj izrazite znake reducira. Kot lahko vidite, so kemične lastnosti joda posledica njegove pripadnosti aktivnim nekovinam, vendar je element slabši po oksidacijski sposobnosti do broma, klora in seveda fluora.
Vloga elementa v živih organizmih
Najvišja vsebnost ionov I- se nahaja v tkivih ščitnice, kjer so del hormonov, ki stimulirajo ščitnico: tiroksina in trijodtironina. Uravnavajo rast in razvoj kostnega tkiva, prevodnost živčnih impulzov in hitrost presnove. Še posebej nevarno je pomanjkanje hormonov, ki vsebujejo jod, v otroštvu, saj sta možna duševna zaostalost in pojav simptomov bolezni, kot je kretinizem.
Nezadostno izločanje tiroksina pri odraslih je povezano s pomanjkanjem joda v vodi in hrani. Spremlja ga izpadanje las, nastanek edema in zmanjšanje telesne aktivnosti. Izjemno nevaren je tudi presežek elementa v telesu, saj se razvije Gravesova bolezen, katere simptomi so razdražljivost živčnega sistema, tremor okončin in močno hujšanje.
Visoko vsebnost jodnih spojin najdemo pri nekaterih predstavnikih sveta flore. Nižje rastline - rjave in rdeče alge - jih kopičijo v steljci. Med višjimi rastlinami so rekorderji po kopičenju joda višnje, kaki, datlji in pesa. Morski sadeži in morske ribe vsebujejo veliko količino elementa.
Porazdelitev jodidov v naravi in metode za pridobivanje čistih snovi
Večina elementa je prisotna v živih organizmih in lupinah Zemlje - hidrosferi in litosferi - v vezanem stanju. V morski vodi so soli elementa, vendar je njihova koncentracija zanemarljiva, zato je iz nje nerentabilno črpati čisti jod. Veliko bolj učinkovito je pridobivanje snovi iz pepela rjavih alg: fukus, alg, sargassum.
V industrijskem obsegu je I2 izoliran iz podzemne vode med procesi pridobivanja nafte. Pri predelavi nekaterih rud, kot je čilska salitra, se v njej nahajajo kalijevi jodati in hipojodati, iz katerih se nato pridobiva čisti jod. Precej stroškovno učinkovito je pridobiti I2 iz raztopine vodikovega joda z oksidacijo s klorom. Nastala spojina je pomembna surovina za farmacevtsko industrijo.
Poleg že omenjene 5-odstotne alkoholne raztopine joda, ki ne vsebuje le preproste snovi, temveč tudi sol – kalijev jodid, pa tudi alkohol in vodo, se v endokrinologiji iz zdravstvenih razlogov uporabljajo zdravila kot npr. kot "jod-aktiven" in "jodomarin".
Na območjih z nizko vsebnostjo naravnih spojin lahko poleg jodirane kuhinjske soli uporabite tudi zdravilo, kot je Antistrumin. Vsebuje aktivno sestavino - kalijev jodid - in je priporočljiva kot profilaktično zdravilo za preprečevanje simptomov endemične golše.
