Szeszes jódos oldat… Gyermekkora óta jól ismert segítője a karcolásoknak, horzsolásoknak és vágásoknak minden gyermeknek és szüleiknek. Gyors és hatékony szer, amely kauterizálja és fertőtleníti a sebfelületet. Az anyag alkalmazási köre azonban nem korlátozódik az orvostudományra, mert a jód kémiai tulajdonságai nagyon változatosak. Cikkünk célja, hogy közelebbről is megismerjük őket.
Fizikai jellemzők
Egy egyszerű anyag sötétlila kristályoknak tűnik. Melegítéskor a kristályrács belső szerkezetének sajátosságai, nevezetesen a molekulák csomópontjaiban való jelenléte miatt a vegyület nem olvad meg, hanem azonnal gőzöket képez. Ez a szublimáció vagy szublimáció. Ez a kristályon belüli molekulák közötti gyenge kötéssel magyarázható, amelyek könnyen elválaszthatók egymástól - az anyag gázfázisa képződik. A jód száma a periódusos rendszerben 53. A többi kémiai elem között elfogl alt helye pedig azt jelzinemfémekhez tartozó. Foglalkozzunk még ennél a kérdésnél.
Egy elem helye a periódusos rendszerben
A jód az ötödik periódusba, a VII. csoportba tartozik, és a fluorral, klórral, brómmal és az asztatinnal együtt a halogének alcsoportját alkotja. A magtöltés és az atomsugár növekedése miatt a halogének képviselőinél gyengülnek a nemfémes tulajdonságok, ezért a jód kevésbé aktív, mint a klór vagy a bróm, és elektronegativitása is kisebb. A jód atomtömege 126,9045. Egy egyszerű anyagot kétatomos molekulák képviselnek, mint más halogéneket. Az alábbiakban az elem atomjának szerkezetével ismerkedünk meg.
Az elektronikus képlet jellemzői
Öt energiaszint, és ezek közül az utolsó szinte teljesen tele van elektronokkal, megerősíti, hogy az elem kifejezett nemfémjeleket mutat. Más halogénekhez hasonlóan a jód is erős oxidálószer, amely elveszi a fémektől és a gyengébb nemfémes elemektől - kén, szén, nitrogén - az ötödik szint befejezése előtt hiányzó elektront.
A jód egy nemfém, amelynek molekuláiban egy közös p-elektronpár található, amely az atomokat köti össze. Sűrűségük az átfedés helyén a legnagyobb, a közös elektronfelhő nem mozdul el egyik atomhoz sem, és a molekula közepén helyezkedik el. Nem poláris kovalens kötés jön létre, és maga a molekula lineáris alakú. A halogén sorozatban a fluortól az asztatinig a kovalens kötés erőssége csökken. Csökken az entalpiaérték, amelytől függ az elemmolekulák atomokká bomlása. Milyen következményekkel jár ez a jód kémiai tulajdonságaira?
Miért kevésbé aktív a jód, mint más halogének?
A nemfémek reakcióképességét az idegen elektronok saját atomjának magjához való vonzóerő határozza meg. Minél kisebb egy atom sugara, annál nagyobb az elektrosztatikus vonzási ereje más atomok negatív töltésű részecskéinek. Minél nagyobb annak az időszaknak a száma, amelyben az elem található, annál több energiaszintje lesz. A jód az ötödik periódusban van, és több energiaréteggel rendelkezik, mint a bróm, a klór és a fluor. Éppen ezért a jódmolekula olyan atomokat tartalmaz, amelyek sugara sokkal nagyobb, mint a korábban felsorolt halogéneké. Ezért az I2 részecskék gyengébben vonzzák az elektronokat, ami nemfémes tulajdonságaik gyengüléséhez vezet. Egy anyag belső szerkezete elkerülhetetlenül befolyásolja fizikai jellemzőit. Íme néhány konkrét példa.
Szublimáció és oldhatóság
A molekulájában lévő jódatomok kölcsönös vonzásának csökkentése, ahogy korábban említettük, a kovalens nem poláris kötés erősségének gyengüléséhez vezet. Csökken a vegyület ellenálló képessége a magas hőmérséklettel szemben, és nő molekuláinak termikus disszociációja. A halogén sajátossága: az anyag átmenete szilárd halmazállapotból azonnal gáz halmazállapotúvá, azaz a jód fő fizikai jellemzője a szublimáció. Oldhatósága szerves oldószerekben, például szén-diszulfidban, benzolban, etanolban nagyobb, mint vízben. Tehát 100 g 20 ° C-os vízben csak 0,02 g tud feloldódnianyagokat. Ezt a tulajdonságot a laboratóriumban használják jód vizes oldatból való extrahálására. Kis mennyiségű H2S-vel felrázva megfigyelhető a hidrogén-szulfid lila színe a halogénmolekulák átmenete miatt.
A jód kémiai tulajdonságai
A fémekkel való kölcsönhatás során az elem mindig ugyanúgy viselkedik. Vonzza a fématom vegyértékelektronjait, amelyek vagy az utolsó energiarétegen (s-elemek, pl. nátrium, kalcium, lítium stb.), vagy az utolsó előtti, például d-elektronokat tartalmazó rétegen helyezkednek el. Ezek közé tartozik a vas, a mangán, a réz és mások. Ezekben a reakciókban a fém lesz a redukálószer, a jód pedig, amelynek kémiai képlete I2, az oxidálószer. Ezért egy egyszerű anyagnak ez a nagy aktivitása az oka annak, hogy sok fémmel kölcsönhatásba lép.
Figyelemre méltó a jód és a víz kölcsönhatása melegítés közben. Lúgos közegben a reakció jodid és jódsav keverék képződésével megy végbe. Ez utóbbi anyag erős sav tulajdonságait mutatja, és kiszáradáskor jód-pentoxiddá alakul. Ha az oldatot megsavanyítjuk, akkor a fenti reakciótermékek kölcsönhatásba lépnek egymással, és létrehozzák a kiindulási anyagokat - szabad molekulákat I2 és vizet. Ez a reakció a redox típushoz tartozik, a jód kémiai tulajdonságait mutatja erős oxidálószerként.
Minőségi keményítőreakció
Mind a szervetlen, mind a szerves kémiában van egy reakciócsoport, aamelyek a kölcsönhatás termékeiben azonosíthatók bizonyos típusú egyszerű vagy összetett ionok. Egy összetett szénhidrát - keményítő - makromolekuláinak kimutatására gyakran használják az I2 5%-os alkoholos oldatát. Például egy nyers burgonyaszeletre csepegtetünk belőle néhány cseppet, és az oldat színe kék lesz. Ugyanezt a hatást figyeljük meg, amikor egy anyag bármilyen keményítőtartalmú termékbe kerül. Ezt a reakciót, amely kék jódot termel, széles körben alkalmazzák a szerves kémiában a polimer jelenlétének igazolására a tesztelegyben.
A jód és a keményítő kölcsönhatásából származó termék előnyös tulajdonságai régóta ismertek. Antimikrobiális gyógyszerek hiányában hasmenés, remissziós gyomorfekély, légzőrendszeri betegségek kezelésére használták. A 200 ml vízben körülbelül 1 teáskanál jód-alkohol oldatot tartalmazó keményítőpasztát széles körben használták az összetevők olcsósága és az elkészíthetőség egyszerűsége miatt.
Azonban nem szabad elfelejteni, hogy a kék jód ellenjavallt kisgyermekek, jódtartalmú gyógyszerekkel szembeni túlérzékenységben szenvedők, valamint Graves-kórban szenvedő betegek kezelésére.
Hogyan reagálnak egymással a nemfémek
A VII. csoport fő alcsoportjának elemei közül a jód reagál a fluorral, a legaktívabb, legmagasabb oxidációs fokú nemfémmel. A folyamat hidegben megy végbe, és robbanás kíséri. Hidrogénnel az I2 erős melegítéssel kölcsönhatásba lép, és nem teljesen, a reakciótermék - HI - elkezd bomlani a kiindulási anyagokká. A hidrogén-jodid meglehetősen erős, és bár tulajdonságaiban hasonló a sósavhoz, mégis kifejezettebb redukálószer jeleit mutatja. Mint látható, a jód kémiai tulajdonságait az aktív nemfémekhez való tartozásának köszönheti, azonban az elem oxidáló képessége gyengébb, mint a bróm, a klór és természetesen a fluor.
Az elem szerepe az élő szervezetekben
A legmagasabb iontartalom I- a pajzsmirigy szöveteiben található, ahol a pajzsmirigy-stimuláló hormonok: tiroxin és trijódtironin részét képezik. Szabályozzák a csontszövet növekedését és fejlődését, az idegimpulzusok vezetését és az anyagcsere sebességét. Különösen veszélyes a jódtartalmú hormonok hiánya gyermekkorban, mivel előfordulhat mentális retardáció és olyan betegségek tüneteinek megjelenése, mint a kreténizmus.
A tiroxin elégtelen szekréciója felnőtteknél a vízben és az élelmiszerekben lévő jódhiánnyal jár. Hajhullással, ödéma kialakulásával, a fizikai aktivitás csökkenésével jár. Egy elem feleslege a szervezetben szintén rendkívül veszélyes, mivel Graves-kór alakul ki, melynek tünetei az idegrendszer ingerlékenysége, a végtagok remegése és a súlyos fogyás.
A jódvegyületek magas tartalma a növényvilág egyes képviselőinél megtalálható. Az alsóbbrendű növények - barna és vörös algák - felhalmozzák őket a tallusukban. A magasabb rendű növények közül a meggy, a datolyaszilva, a datolya és a répa a jód felhalmozódásának rekordere. A tenger gyümölcsei és a tengeri halak nagy mennyiségű elemet tartalmaznak.
Jodidok eloszlása a természetben és módszerek a tiszta anyagok előállítására
Az elem nagy része az élő szervezetekben és a Föld héjában – a hidroszférában és a litoszférában – kötött állapotban van jelen. A tengervízben vannak az elem sói, de koncentrációjuk elenyésző, ezért nem kifizetődő belőle tiszta jódot kivonni. Sokkal hatékonyabb, ha barna algák hamvaiból nyerünk anyagot: fucus, hínár, sargassum.
Ipari méretekben az I2 olajkitermelési folyamatok során izolálják a talajvíztől. Egyes ércek, például a chilei salétrom feldolgozása során kálium-jodátok és hipojodátok találhatók benne, amelyekből utólag tiszta jódot vonnak ki. Meglehetősen költséghatékony I2 hidrogén-jód-oldatból klórral oxidálva előállítani. A kapott vegyület a gyógyszeripar fontos nyersanyaga.
A már említett 5%-os alkoholos jódoldat mellett, amely nemcsak egyszerű anyagot, hanem sót - kálium-jodidot, valamint alkoholt és vizet is tartalmaz, az endokrinológiában orvosi okokból olyan gyógyszerek, mint pl. mint "jódaktív" és "jodomarin".
Azokon a területeken, ahol alacsony a természetes vegyület tartalom, a jódozott konyhasó mellett olyan gyógymódokat is használhat, mint az Antistrumine. Hatóanyagot - kálium-jodidot - tartalmazza, profilaktikus gyógyszerként ajánlott az endemikus golyva tüneteinek megelőzésére.
