Какие свойства проявляет молекулярный йод
Йод (тривиальное (общеупотребительное) название — йод; от греч. ἰώδης — «фиалковый (фиолетовый)») — химический элемент с атомным номером 53. Принадлежит к 17-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIA), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 126,90447 а. е. м.. Обозначается символом I (от лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов.
Простое вещество йод при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Элементарный йод высокотоксичен. Молекула простого вещества двухатомна (формула I2).
| |
| Название, символ, номер | Йод / Iodum (I), 53 |
|---|---|
| Атомная масса (молярная масса) | 126,90447(3) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 5p5 |
| Радиус атома | 136 пм |
| Ковалентный радиус | 133 пм |
| Радиус иона | (+7e) 50 (-1e) 220 пм |
| Электроотрицательность | 2,66 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,535 В |
| Степени окисления | +7, +5, +3, +1, 0, −1 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 1008,3 (10,45) кДж/моль (эВ) |
| Плотность (при н. у.) | 4,93 г/см³ |
| Температура плавления | 113,5 °C |
| Температура кипения | 184,35 °C |
| Уд. теплота плавления | 15,52 (I—I) кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 41,95 (I—I) кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 54,44 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 25,7 см³/моль |
| Структура решётки | орторомбическая |
| Параметры решётки | a=7,18 b=4,71 c=9,81 |
| Отношение c/a | – |
| Теплопроводность | (300 K) (0,45) Вт/(м·К) |
| ГОСТ | ГОСТ 4159-79 ГОСТ 545-76 |
| Номер CAS | 7553-56-2 |
Название и обозначение
Название элемента предложено Гей-Люссаком и происходит от др.-греч. ἰο-ειδής (букв. «фиалкоподобный»), что связано с цветом пара, который наблюдал французский химик Бернар Куртуа, нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой. В медицине и биологии данный элемент и простое вещество обычно называют йодом, например, «раствор йода», в соответствии со старым вариантом названия, существовавшим в химической номенклатуре до середины XX века.
В современной химической номенклатуре используется наименование йод. Такое же положение существует в некоторых других языках, например, в немецком: общеупотребительное Jod и терминологически корректное Iod. Одновременно с изменением названия элемента в 1950-х годах Международным союзом общей и прикладной химии символ элемента J был заменен на I.
История
Йод был открыт в 1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал рассматривать его как химический элемент.
Нахождение в природе
Йод — редкий элемент. Его кларк — всего 400 мг/т. Однако он чрезвычайно сильно рассеян в природе и, будучи далеко не самым распространенным элементом, присутствует практически везде. Йод находится в виде йодидов в морской воде (20—30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (2,5 г на тонну высушенной морской капусты, ламинарии). Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувия и на острове Вулькано (Италия). Запасы природных йодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча йода, например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн йода в год. Наиболее известный из минералов йода — лаутарит Ca(IO3)2. Некоторые другие минералы йода — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI.
Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды, тогда как в зарубежных странах, не обладающих нефтяными месторождениями, используются морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, щёлок калийных и селитряных производств, что намного удорожает производство йода из такого сырья.
Физические свойства
Жидкий йод на дне химического стакана
Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127 (см. Изотопы йода). Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s2p5. В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).
Радиус нейтрального атома йода 0,136 нм, ионные радиусы I−, I5+ и I7+ равны, соответственно, 0,206; 0,058-0,109; 0,056-0,067 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома йода равны, соответственно: 10,45; 19,10; 33 эВ. Сродство к электрону −3,08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность йода — 2,66, йод принадлежит к числу неметаллов.
Йод при обычных условиях — твёрдое вещество, чёрно-серые или тёмно-фиолетовые кристаллы со слабым металлическим блеском и специфическим запахом.
Пары имеют характерный фиолетовый цвет, так же, как и растворы в неполярных органических растворителях, например, в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном этиловом спирте. Слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных растворах йодидов щелочных металлов с образованием трийодидов (например трийодида калия KI3).
При нагревании при атмосферном давлении йод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки йода от нелетучих примесей.
Жидкий йод можно получить, нагревая его под давлением.
Изотопы
Известны 37 изотопов йода с массовыми числами от 108 до 144. Из них только 127I является стабильным, период полураспада остальных изотопов йода составляет от 103 мкс до 1,57⋅107 лет; отдельные изотопы используются в терапевтических и диагностических целях.
Радиоактивный нуклид 131I распадается с испусканием β-частиц (наиболее вероятные максимальные энергии — 0,248, 0,334 и 0,606 МэВ), а также с излучением γ-квантов с энергиями от 0,08 до 0,723 МэВ.
Химические свойства
Йод относится к группе галогенов.
Электронная формула (Электронная конфигурация) йода: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5.
Образует ряд кислот: йодоводородную (HI), йодноватистую (HIO), йодистую (HIO2), йодноватую (HIO3), йодную (HIO4).
Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.
- Довольно известной качественной реакцией на йод является его взаимодействие с крахмалом, при котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения включения. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен (Jean-Jacques Colin) и Анри-Франсуа Готье де Клобри (Henri-François Gaultier de Claubry).
- С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды:
Hg + I2 → HgI2
- С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:
H2 + I2 → 2HI
- Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H2S, Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:
I2 + H2S → S + 2HII2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6
Последняя реакция также используется в аналитической химии для определения йода.
- При растворении в воде йод частично реагирует с ней (По “Началам Химии” Кузьменко: реакция не идёт даже при нагревании, текст нуждается в проверке)
I2 + H2O → HI + HIO , pKc=15,99
- Реакция образования нитрида трийода:
3I2 + 5NH3 → 3NH4I + NH3 ⋅ NI3↓
Нитрид трийода в сухом кристаллическом состоянии разлагается с выделением фиолетовых паров йода, что демонстрируется как эффектная химическая реакция.
- Йодиды щелочных металлов очень склонны в растворах присоединять (растворять) молекулы галогенов с образованием полийодидов (перйодидов) — трийодид калия, дихлоройодат I калия:
KI + I2 → KI3
Применение
В медицине
5 % спиртовой раствор йода
«Раствор йода» ссылается сюда. На эту тему нужна отдельная статья.
Основная статья: Раствор Люголя
5-процентный спиртовой раствор йода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците йода в организме. Продукты присоединения йода к крахмалу, другим ВМС (т. н. «Синий йод» — Йодинол, Йокс, Бетадин и др.) являются более мягкими антисептиками.
При большом количестве внутримышечных инъекций, на их месте пациенту делается йодная сетка, — йодом рисуется сетка на площади, в которую делаются инъекции (напр., на ягодицах). Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались «шишки», образовавшиеся в местах внутримышечных инъекций.
Широко рекламируется в альтернативной (неофициальной) медицине, однако его использование без назначения врача в целом мало обосновано и нередко сопровождается различными рекламными заявлениями.
В качестве антисептика применяется всё реже и реже, наряду со спиртовым раствором йода используется зелёнка, фукорцин, пиоктанин, растворы перекиси водорода и др.
В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты.
Йод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы йода (125I, 132I) применяются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы. Изотоп широко применяется при лечении диффузно-токсического зоба (болезни Грейвса), некоторых опухолей. Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-99/2009, принятым в России, выписка из клиники пациента, лечившегося с использованием йода-131, разрешается при снижении общей активности этого нуклида в теле пациента до уровня 0,4 ГБк.
В криминалистике
В криминалистике пары йода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например, на купюрах.
В технике: рафинирование металлов
Источники света
Йод используется в источниках света:
- галогеновых лампах — в качестве компонента газового наполнителя колбы для осаждения испарившегося вольфрама нити накаливания обратно на неё.
- металлогалогеновых дуговых лампах — в качестве газовой среды разряда используются галогениды ряда металлов, использование различных смесей которых позволяет получать лампы с большим разнообразием спектральных характеристик.
Производство аккумуляторов
Йод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-ионных аккумуляторах для автомобилей.
Лазерный термоядерный синтез
Некоторые йодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах йода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза).
Радиоэлектронная промышленность]
В последние годы резко повысился спрос на йод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.
Динамика потребления йода
Мировое потребление йода в 2005 году составило 25,8 тыс. тонн
Биологическая роль
Йод относится к микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Его содержание в растениях зависит от присутствия его соединений в почве и водах. Некоторые морские водоросли (морская капуста, ламинария, фукус и другие) накапливают до 1 % йода. Богаты йодом водные растения семейства рясковых. Йод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей.
Йод и щитовидная железа
У животных и человека йод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трийодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.
В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12—20 мг йода. Суточная потребность человека в йоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник) суточная доза йода составляет 0,15 мг.
Отсутствие или недостаток йода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным геохимическим дефицитом йода, с профилактической целью добавляют йодид калия, йодид натрия или йодат калия (йодированная соль).
Недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни, кретинизму). Также при небольшом недостатке йода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови.
Избыток йода в пище обычно легко переносится организмом, однако в отдельных случаях в людях с повышенной чувствительностью этот избыток может также привести к расстройствам щитовидной железы.
Токсичность
Йод токсичен. Смертельная доза (LD50) — 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает летальный исход.
ПДК йода в воде 0,125 мг/дм³, в воздухе 1 мг/м³.
Радиоактивный йод-131 (радиойод), являющийся бета- и гамма-излучателем, особенно опасен для организма человека, так как радиоактивные изотопы биохимически не отличаются от стабильных. Поэтому почти весь радиоактивный йод, как и обычный, концентрируется в щитовидной железе, что приводит к её облучению и дисфункции. Основным источником загрязнения атмосферы радиоактивным йодом являются атомные станции и фармакологическое производство. В то же время это свойство радиойода позволяет использовать его для борьбы с опухолями щитовидной железы и диагностики её заболеваний (см. выше).
Соединения йода | |
|---|---|
| Оксиды |
|
| Галогениды и оксигалогениды |
|
| Кислоты |
|
| Прочие |
|
Источник
Репетитор ЕГЭ
Химия элементов
Химия йода и его соединений
История открытия:
История открытия этого элемента, напрямую связана с именем французского химика–технолога и фармацевта Бернара Куртуа, родившегося в 1777 и умершего в 1838 году. Свое великое открытие ученый сделал в 1811 г. В этот период, как раз, когда шли Наполеоновский войны, государство нуждалось в больших объемах селитры, которая использовалась для производства пороха. Страна уже имела большие запасы натриевой селитры, но она была малопригодна для производства пороха, так как быстро сырела на воздухе. Однако, уже был известен способ превращения натриевой селитры в калийную, с использованием золы морских водорослей. Этим и занимался Куртуа в своей лаборатории, т.е. в тот период он являлся производителем селитры. По ходу своей работы он заметил, что в золе водорослей находится какое-то вещество, которое разъедает железные и медные сосуды, но ни он сам и ни один из его помощников не знали, как это вещество выделить. Очень распространена версия о том, что совершить открытие Куртуа помог его кот. Говорят, что Бернар Куртуа не только работал в своей лаборатории, но и зачастую любил обедать в ней. А его кот часто находился рядом с ним. В один из таких дней, что-то напугало кота, и он бросился бежать, столкнув на своем пути несколько колб, в одной из которых находился спиртовой экстракт золы водорослей, а в другой серная кислота. Колбы разбились и находящиеся в них вещества смешались вместе, при этом в воздух поднялись фиолетовые пары, а затем выпали в мелкие темные кристаллики вокруг. Действительно, при действие серной кислоты на йодные соли щелочных металлов (NaI, KI), выделяется йодоводород (HI), который является непрочным веществом и в присутствие серной кислоты разлагается с образованием молекулярного йода и некоторых других продуктов: H2SO4 + 8HI = H2S + 4I2 + 4H2O
Куртуа сильно заинтересовался наблюдаемым явлением и хорошо изучил новое вещество. Некоторое время спустя Куртуа сообщил о своем открытие двум друзьям Н. Клеману и Ш.Б. Дезорму. А спустя еще какое-то время, новым элементом заинтересовались двое знаменитых ученых – француз Ж.Л. Гей-Люссак и англичанин Г. Дэви. Начав исследования данного элемента, эти ученые долгое время вели между собой горячие научные споры, а когда пришло время выбирать название химического элемента Гей-Люссак предложил – Йод, а Дэви – Йодин, причем оба руководствовались цветом (от греч. Iodes – фиолетовый).
Физические свойства:
Йод при комнатной температуре представляет собой темно-фиолетовые кристаллы со слабым блеском. При нагревании под атмосферным давлением он сублимируется (возгоняется), превращаясь в пар фиолетового цвета; при охлаждении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки йода от нелетучих примесей. Мало растворим в воде, хорошо во многих органических растворителях.
Нахождение в природе
Йод — редкий элемент. Он чрезвычайно сильно рассеян в природе и, будучи далеко не самым распространенным элементом, присутствует практически везде. Йод находится в виде йодидов в морской воде (20—30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (2,5 г на тонну высушенной морской капусты, ламинарии). Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувия и на острове Вулькано (Италия). Запасы природных йодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча йода.
Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды
Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127
Строение атома и атомные характеристики йода
Электронная формула йода: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5.
Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s2p5.
В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).
Химические свойства
Йод относится к группе галогенов.
Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.
Известной качественной реакцией на йод является его взаимодействие с крахмалом, при котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения включения.
С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды:
Hg + I2 → HgI2
Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:
Н2О
3I2 + 2AI = 2AII3
С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:
H2 + I2 → 2HI
Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H2S, Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:
I2 + H2S → S + 2HI
I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6
Последняя реакция также используется в аналитической химии для определения йода.
Йод может также окислять сернистую кислоту:
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + HI
При растворении в воде йод частично реагирует с ней
I2 + H2O → HI + HIO
Йод окисляется концентрированной кислотой:
3I2 + 10HNO3 → 6HIO3 + 10NO2 + 2H2O
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, образуя йодоводород и фосфоновую (трив. фосфористую) кислоту:
2PI3 + H2O = 3HI + H2 (PHO3)
Соединения йода
Образует ряд кислот: йодоводородную (HI), йодноватистую (HIO), йодистую (HIO2), йодноватую (HIO3), йодную (HIO4).
Йодоводород, газ, очень похож по своим свойствам на хлороводород, но отличается более выраженными восстановительными свойствами. Очень хорошо растворим в воде (425:1), концентрированный раствор йодоводорода дымит вследствие выделения паров HI, образующего с водяными парами туман.
В водном растворе принадлежит к числу наиболее сильных кислот.
Йодоводород уже при комнатной температуре постепенно окисляется кислородом воздуха, причем под действием света реакция сильно ускоряется: 
свет
4HI + O2 = 2I2 + 2H2O
Восстановительные свойства йодоводорода заметно проявляются при взаимодействии с концентрированной серной кислотой, которая при этом восстанавливается до свободной серы или даже до H2S. Поэтому HI невозможно получить действием серной кислоты на иодиды. Обычно йодоводород получают действием воды на соединения йода с фосфором – РI3. Последний подвергается при этом полному гидролизу, образуя фосфористую кислоту и йодоводород: РI3 + ЗН2О = Н3РО3 + 3HI
Раствор йодоводорода (вплоть до 50%-ной концентрации) можно также получить, пропуская H2S в водную суспензию йода.
Йодоводород реагирует с хлоридом железа (III) с образованием молекулярного йода:
2HI + 2FeCl3 = I2 + 2FeCl2 + 2HCl
или с сульфатом железа (III):
2HI + Fe2(SO4)3 = 2FeSO4 + I2 + H2SO4
Йодоводород легко окисляется соединениями азота, например, оксидом азота (IV):
2HI + NO2 → I2 + NO + H2O
или молекулярной серой при нагревании:
2HI + S → I2 + H2S
Кислородосодержащие соединения йода
Галоген
Классификация
Соединения йода со степенью окисления
+1
+3
+4
+5
+7
йод
оксид
–
–
IO2
I2O5
–
кислота
HIO
HIO2 *
–
HIO3
HIO4
соль
KIO
KIO2 *
–
KIO3
KIO4
Иодноватистая кислота – HOI является амфотерным соединением, у которого основные свойства несколько преобладают над кислотными. Может быть получена в растворе взаимодействием йода с водой
I2 + Н2О = НI + НОI
Иодноватая кислота – НIO3 может быть получена окислением йодной воды хлором:
I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl
Бесцветные кристаллы, вполне устойчивые при комнатной температуре. Сильная кислота, энергичный окислитель. Соли – иодаты, сильные окислители в кислой среде.
При нагревании кислоты она распадается, с образованием наиболее стойкого оксида галогенов:
2HIO3 = I2O5 + H2O
Оксид йода(V), иодноватый ангидрид, может быть получен при осторожном нагревании НIO3 до 200°С, порошок. При нагревании выше 300°С распадается на иод и кислород, проявляет окислительные свойства, в частности используется для поглощения CO в анализе:
5СО + I2O5 = I2 + 5CO2
Иодная кислота – HIO4 и ее соли (перйодаты)
Сама кислота может быть получена действием НСlO4 на йод:
2НСIО4 + I2=2НIO4 + Сl2
или электролизом раствора НIO3:
НIO3+Н2О = Н2 (катод) + НIO4 (анод)
Из раствора йодная кислота выделяется в виде бесцветных кристаллов, имеющих состав НIO4 ·2Н2О. Этот гидрат следует рассматривать как пятиосновную кислоту H5IO6 (ортоиодную), так как в нем все пять атомов водорода могут замещаться металлами с образованием солей (например, Ag5IO6).
Йодная кислота – слабая, но более сильный окислитель, чем НСlO4.
Оксид йода (VII) I2О7 не получен.
Фториды йода, IF5, IF7 – жидкости, гидролизуются водой, фторирующие агенты.
Хлориды йода, ICl, ICl3 – кристаллические вещества, в растворах хлоридов растворяются с образованием комплексов [ICl2]- и [ICl4]-, йодирующие агенты.
Получение йода.
Йод получают окислением ионов I– сильными окислителями.
Например, хлор окисляет йодид калия:
2KI + Cl2 = I2 + 2KCl
Соединения марганца также окисляют йодид-ионы.
Например, оксид марганца (IV) в кислой среде окисляет йодид калия:
2KI + MnO2 + 2H2SO4 = I2 + K2SO4 + MnSO4 + 2H2O
При взаимодействии H2SO4 и KI образуется йод и серная кислота восстанавливается до H2S
8KI + 9H2SO4 = 4I2 + 8KHSO4 + SO2 + H2O
При окислении йодид-иона йодат-ионом в кислой среде образуется свободный йод:
5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O
Качественная реакция на галогенид-ионы – взаимодействие с растворимыми солями серебра.
При взаимодействии соляной кислоты с нитратом серебра (I) образуется белый осадок хлорида серебра:
HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3
Осадок бромида серебра – бледно-желтого цвета:
HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3
Осадок иодида серебра – желтого цвета:
HI + AgNO3 = AgI↓ + HNO3
Применение йода и его соединений
В медицине
5 % спиртовой раствор йода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците йода в организме. Йодосодержащие препараты – Йодинол, Йокс, Бетадин являются более мягкими антисептиками.
При большом количестве внутримышечных инъекций, на их месте пациенту делается йодная сетка, — йодом рисуется сетка на площади, в которую делаются инъекции. Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались «шишки», образовавшиеся в местах внутримышечных инъекций.
В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты.
Йод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы йода (125I, 132I) применяются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы. Изотоп широко применяется при лечении диффузно-токсического зоба (болезни Грейвса), некоторых опухолей.
В криминалистике
В криминалистике пары йода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например, на купюрах.
В технике: рафинирование металлов
Источники света
Йод используется в источниках света: галогеновых лампах — в качестве компонента газового наполнителя колбы для осаждения испарившегося вольфрама нити накаливания обратно на неё. Металлогалогеновых дуговых лампах — в качестве газовой среды разряда используются галогениды ряда металлов, использование различных смесей которых позволяет получать лампы с большим разнообразием спектральных характеристик.
Производство аккумуляторов
Йод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-ионных аккумуляторах для автомобилей.
Радиоэлектронная промышленность
В последние годы резко повысился спрос на йод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.
Биологическая роль
Йод относится к микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Его содержание в растениях зависит от присутствия его соединений в почве и водах. Некоторые морские водоросли (морская капуста, ламинария, фукус и другие) накапливают до 1 % йода. Богаты йодом водные растения семейства рясковых. Йод входит в скелетный белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей.
Йод и щитовидная железа
У животных и человека йод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трийодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма. В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12—20 мг йода. Суточная потребность человека в йоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции суточная доза йода составляет 0,15 мг.
Отсутствие или недостаток йода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным геохимическим дефицитом йода, с профилактической целью добавляют йодид калия, йодид натрия или йодат калия (йодированная соль).
Недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни, кретинизму). Также при небольшом недостатке йода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови.
Избыток йода в пище обычно легко переносится организмом, однако в отдельных случаях в людях с повышенной чувствительностью этот избыток может также привести к расстройствам щитовидной железы.
Токсичность
Йод токсичен. Смертельная доза— 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает летальный исход.
Проверь себя
Задание 32: реакции, подтверждающие взаимосвязь различных классов неорганических веществ
№ 1. Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами, прореагировало с сероводородом. Образовавшееся твёрдое вещество сплавили с алюминием и продукт растворили в воде. Напишите уравнения описанных реакций.
Электролиз раствора йодида натрия с инертными электродами
катод анод
2NaI + 2H2O = H2 + I2 +2NaOH
Йод реагирует с сероводородом. При этом йод окислитель, а сера — восстановитель:
I20 + H2S-2 = 2HI— + S0
Образуется сера, которая реагирует с алюминием при сплавлении, образуя сульфид алюминия.
3S0 + 2Al0 = Al2+3S3-2
Продукт реакции алюминия с серой — сульфид алюминия — при растворении в воде необратимо гидролизуется на гидроксид алюминия и сероводород:
Al2S3 + 12H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
№ 2. Вещество, полученное на аноде при электролизе расплава йодида натрия с инертными электродами, выделили и ввели во взаимодействие с сероводородом. Газообразный продукт последней реакции растворили в воде и к полученному раствору добавили хлорное железо. Образовавшийся осадок отфильтровали и обработали горячим раствором гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
№ 3. Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами, ввели в реакцию с калием. Продукт реакции нагрели с концентрированной серной кислотой и выделившийся газ пропустили через горячий раствор хромата калия. Напишите уравнения описанных реакций.
№ 4. Бесцветные газы выделяются при выдерживании концентрированной серной кислоты как с хлоридом натрия, так и с йодидом натрия. При пропускании этих газов через водный раствор аммиака образуются соли. Напишите уравнения описанных реакций.
№ 5. Йод нагревали с избытком фосфора и продукт реакции обработали небольшим количеством воды. Газообразный продукт реакции полностью нейтрализовали раствором едкого натра и добавили в полученный раствор нитрат серебра. Напишите уравнения описанных реакций.
Используемые источники:
Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л.Андреева. Химические свойства неорганических веществ. Под редакцией Р.А. Лидина. Издание третье, исправленное, Москва, «Химия», 2000, с.270-286
В.Н. Доронькин, А.Г. Бережная, В.А. Февралёва. ЕГЭ 2020. Химия. 30 тренировочных вариантов. Легион, Ростов – на – Дону, 2019
https://www.kontren.narod.ru/x_el/info53.htm
https://chemege.ru/halogens/
Источник