Alkoholna otopina joda… Od djetinjstva poznata pomoćnica za ogrebotine, ogrebotine i posjekotine svoj djeci i njihovim roditeljima. To je brzo i učinkovito sredstvo koje cauterizira i dezinficira površinu rane. Međutim, opseg tvari nije ograničen na medicinu, jer su kemijska svojstva joda vrlo raznolika. Svrha našeg članka je detaljnije ih upoznati.
Fizičke karakteristike
Jednostavna tvar izgleda kao tamnoljubičasti kristali. Kada se zagrije, zbog osobitosti unutarnje strukture kristalne rešetke, naime prisutnosti molekula u njezinim čvorovima, spoj se ne topi, već odmah stvara pare. Ovo je sublimacija ili sublimacija. Objašnjava se slabom vezom između molekula unutar kristala, koje se lako odvajaju jedna od druge - nastaje plinovita faza tvari. Broj joda u periodnom sustavu je 53. A njegov položaj među ostalim kemijskim elementima ukazujekoji pripadaju nemetalima. Zaustavimo se dalje na ovom pitanju.
Mjesto elementa u periodnom sustavu
Jod je u petom razdoblju, grupa VII i zajedno s fluorom, klorom, bromom i astatinom čini podskupinu halogena. Zbog povećanja nuklearnog naboja i atomskog radijusa, predstavnici halogena imaju slabljenje nemetalnih svojstava, stoga je jod manje aktivan od klora ili broma, a njegova elektronegativnost je također niža. Atomska masa joda je 126, 9045. Jednostavnu tvar predstavljaju dvoatomske molekule, kao i drugi halogeni. U nastavku ćemo se upoznati sa strukturom atoma elementa.
Značajke elektroničke formule
Pet energetskih razina i posljednja od njih gotovo potpuno ispunjena elektronima potvrđuju da element ima izražene znakove nemetala. Kao i drugi halogeni, jod je jako oksidacijsko sredstvo, oduzima od metala i slabijih nemetalnih elemenata - sumpora, ugljika, dušika - elektron koji nedostaje prije završetka pete razine.
Jod je nemetal, u čijim se molekulama nalazi zajednički par p-elektrona koji zajedno veže atome. Njihova gustoća na mjestu preklapanja je najveća, obični elektronski oblak se ne pomiče ni na jedan od atoma i nalazi se u središtu molekule. Nastaje nepolarna kovalentna veza, a sama molekula ima linearni oblik. U halogenom nizu, od fluora do astatina, snaga kovalentne veze opada. Dolazi do smanjenja vrijednosti entalpije o čemu ovisi raspad molekula elementa na atome. Kakve implikacije to ima za kemijska svojstva joda?
Zašto je jod manje aktivan od ostalih halogena
Reaktivnost nemetala određena je silom privlačenja stranih elektrona na jezgru vlastitog atoma. Što je polumjer atoma manji, to su veće sile elektrostatičkog privlačenja njegovih negativno nabijenih čestica drugih atoma. Što je veći broj razdoblja u kojem se element nalazi, to će imati više energetskih razina. Jod je u petom razdoblju i ima više energetskih slojeva od broma, klora i fluora. Zato molekula joda sadrži atome koji imaju polumjer mnogo veći od prethodno navedenih halogena. Zato I2 čestice slabije privlače elektrone, što dovodi do slabljenja njihovih nemetalnih svojstava. Unutarnja struktura tvari neizbježno utječe na njezine fizičke karakteristike. Evo nekoliko konkretnih primjera.
Sublimacija i topljivost
Smanjenje međusobnog privlačenja atoma joda u njegovoj molekuli dovodi, kao što smo ranije rekli, do slabljenja snage kovalentne nepolarne veze. Dolazi do smanjenja otpornosti spoja na visoke temperature i povećanja toplinske disocijacije njegovih molekula. Posebnost halogena: prijelaz tvari kada se zagrije iz čvrstog stanja odmah u plinovito stanje, tj. sublimacija je glavna fizička karakteristika joda. Njegova topljivost u organskim otapalima, kao što su ugljični disulfid, benzen, etanol, veća je nego u vodi. Dakle, u 100 g vode na 20 ° C može se otopiti samo 0,02 gtvari. Ova se značajka koristi u laboratoriju za ekstrakciju joda iz vodene otopine. Protresajući ga s malom količinom H2S, možete uočiti ljubičastu boju sumporovodika zbog prijelaza molekula halogena u njega.
Kemijska svojstva joda
Kada je u interakciji s metalima, element se uvijek ponaša na isti način. Privlači valentne elektrone atoma metala, koji se nalaze ili na posljednjem energetskom sloju (s-elementi, kao što su natrij, kalcij, litij itd.), ili na pretposljednjem sloju koji sadrži, na primjer, d-elektrone. To uključuje željezo, mangan, bakar i druge. U tim reakcijama, metal će biti redukcijski agens, a jod, čija je kemijska formula I2, bit će oksidacijsko sredstvo. Stoga je upravo ta visoka aktivnost jednostavne tvari razlog njezine interakcije s mnogim metalima.
Zanimljiva je interakcija joda s vodom kada se zagrijava. U alkalnom mediju, reakcija se nastavlja stvaranjem smjese jodida i jodne kiseline. Potonja tvar pokazuje svojstva jake kiseline i, nakon dehidracije, prelazi u jod pentoksid. Ako je otopina zakiseljena, tada gore navedeni produkti reakcije međusobno djeluju i tvore početne tvari - slobodne molekule I2 i vodu. Ova reakcija pripada redoks tipu, pokazuje kemijska svojstva joda kao jakog oksidacijskog sredstva.
Kvalitativna reakcija škroba
I u anorganskoj i u organskoj kemiji postoji skupina reakcija, uz pomoćkoji se mogu identificirati u produktima interakcije određene vrste jednostavnih ili složenih iona. Za otkrivanje makromolekula složenog ugljikohidrata - škroba - često se koristi 5% alkoholna otopina I2. Na primjer, nekoliko kapi toga kapne se na krišku sirovog krumpira, a boja otopine postaje plava. Isti učinak opažamo kada tvar uđe u bilo koji proizvod koji sadrži škrob. Ova reakcija, koja proizvodi plavi jod, naširoko se koristi u organskoj kemiji za potvrdu prisutnosti polimera u ispitnoj smjesi.
Korisna svojstva proizvoda interakcije joda i škroba odavno su poznata. U nedostatku antimikrobnih lijekova koristio se za liječenje proljeva, želučanih ulkusa u remisiji, bolesti dišnog sustava. Škrobna pasta, koja je sadržavala otprilike 1 čajnu žličicu otopine jodnog alkohola na 200 ml vode, bila je naširoko korištena zbog jeftinosti sastojaka i jednostavnosti pripreme.
Međutim, treba imati na umu da je plavi jod kontraindiciran u liječenju male djece, osoba koje pate od preosjetljivosti na lijekove koji sadrže jod, kao i pacijenata s Gravesovom bolešću.
Kako nemetali međusobno reagiraju
Među elementima glavne podskupine VII skupine, jod reagira s fluorom, najaktivnijim nemetalom s najvišim stupnjem oksidacije. Proces se odvija na hladnoći i popraćen je eksplozijom. S vodikom, I2 stupa u interakciju s jakim zagrijavanjem, a ne u potpunosti, produkt reakcije - HI - počinje se razlagati na početne tvari. Jodovodična kiselina je dosta jaka i iako je po karakteristikama slična klorovodičnoj kiselini, ipak pokazuje izraženije znakove reduciranja. Kao što možete vidjeti, kemijska svojstva joda su posljedica njegove pripadnosti aktivnim nemetalima, međutim, element je inferioran u oksidacijskoj sposobnosti broma, klora i, naravno, fluora.
Uloga elementa u živim organizmima
Najveći sadržaj iona I- nalazi se u tkivima štitnjače, gdje su dio hormona koji stimuliraju štitnjaču: tiroksina i trijodtironina. Oni reguliraju rast i razvoj koštanog tkiva, provođenje živčanih impulsa i brzinu metabolizma. Osobito je opasan nedostatak hormona koji sadrže jod u djetinjstvu, jer je moguća mentalna retardacija i pojava simptoma bolesti poput kretenizma.
Nedovoljno lučenje tiroksina kod odraslih povezano je s nedostatkom joda u vodi i hrani. Prati ga gubitak kose, stvaranje edema i smanjenje tjelesne aktivnosti. Višak nekog elementa u tijelu također je izuzetno opasan, jer se razvija Gravesova bolest, čiji su simptomi razdražljivost živčanog sustava, drhtanje udova i jak gubitak težine.
Visoki sadržaj jodnih spojeva nalazi se kod nekih predstavnika svijeta flore. Niže biljke - smeđe i crvene alge - akumuliraju ih u svom talusu. Među višim biljkama, višnje, kaki, datulje i cikla rekorderi su po nakupljanju joda. Plodovi mora i morska riba sadrže veliku količinu elementa.
Distribucija jodida u prirodi i metode dobivanja čistih tvari
Najveći dio elementa prisutan je u živim organizmima i ljuskama Zemlje - hidrosferi i litosferi - u vezanom stanju. U morskoj vodi postoje soli elementa, ali njihova koncentracija je neznatna, stoga je neisplativo iz nje ekstrahirati čisti jod. Puno je učinkovitije dobiti tvar iz pepela smeđih algi: fukus, morska trava, sargassum.
U industrijskim razmjerima, I2 je izoliran iz podzemnih voda tijekom procesa ekstrakcije nafte. Tijekom prerade nekih ruda, poput čileanske salitre, u njoj se nalaze kalijevi jodati i hipojodati iz kojih se naknadno izdvaja čisti jod. Prilično je isplativo dobiti I2 iz otopine vodikovog joda oksidacijom s klorom. Dobiveni spoj je važna sirovina za farmaceutsku industriju.
Uz već spomenutu 5% alkoholnu otopinu joda, koja ne sadrži samo jednostavnu tvar, već i sol - kalijev jodid, kao i alkohol i vodu, u endokrinologiji se iz medicinskih razloga koriste lijekovi kao što su kao "jod-aktivan" i "jodomarin".
U područjima s niskim sadržajem prirodnih spojeva, osim jodirane kuhinjske soli, možete koristiti i lijek kao što je Antistrumin. Sadrži aktivni sastojak - kalijev jodid - i preporučuje se kao profilaktički lijek koji se koristi za sprječavanje simptoma endemske gušavosti.
