Alkoholni rastvor joda… Od detinjstva poznat pomagač za ogrebotine, ogrebotine i posekotine svoj deci i njihovim roditeljima. To je brzo i efikasno sredstvo koje kauterizira i dezinficira površinu rane. Međutim, opseg supstance nije ograničen na medicinu, jer su hemijska svojstva joda vrlo raznolika. Svrha našeg članka je da ih detaljnije upoznamo.
Fizičke karakteristike
Jednostavna supstanca izgleda kao tamnoljubičasti kristali. Kada se zagrije, zbog posebnosti unutrašnje strukture kristalne rešetke, odnosno prisutnosti molekula u njenim čvorovima, spoj se ne topi, već odmah formira pare. Ovo je sublimacija ili sublimacija. Objašnjava se slabom vezom između molekula unutar kristala, koji se lako odvajaju jedan od drugog - formira se plinovita faza tvari. Broj joda u periodnom sistemu je 53. Na to ukazuje njegov položaj među ostalim hemijskim elementimakoji pripadaju nemetalima. Hajde da se zadržimo na ovom pitanju dalje.
Mesto elementa u periodnom sistemu
Jod je u petom periodu, grupa VII i zajedno sa fluorom, hlorom, bromom i astatinom čini podgrupu halogena. Zbog povećanja nuklearnog naboja i atomskog radijusa, predstavnici halogena imaju slabljenje nemetalnih svojstava, stoga je jod manje aktivan od klora ili broma, a i njegova elektronegativnost je niža. Atomska masa joda je 126, 9045. Jednostavna supstanca je predstavljena dvoatomskim molekulima, kao i drugi halogeni. U nastavku ćemo se upoznati sa strukturom atoma elementa.
Karakteristike elektronske formule
Pet energetskih nivoa od kojih je poslednji skoro potpuno ispunjen elektronima potvrđuju da element ima izražene znakove nemetala. Kao i drugi halogeni, jod je jako oksidaciono sredstvo, oduzima od metala i slabijih nemetalnih elemenata - sumpora, ugljenika, azota - elektron koji nedostaje pre završetka petog nivoa.
Jod je nemetal, u čijim se molekulima nalazi zajednički par p-elektrona koji zajedno veže atome. Njihova gustina na mestu preklapanja je najveća, obični elektronski oblak se ne pomera ni na jedan od atoma i nalazi se u centru molekula. Formira se nepolarna kovalentna veza, a sam molekul ima linearni oblik. U halogenom nizu, od fluora do astatina, jačina kovalentne veze opada. Dolazi do smanjenja vrijednosti entalpije, o čemu ovisi raspad molekula elementa na atome. Kakve implikacije ovo ima za hemijska svojstva joda?
Zašto je jod manje aktivan od drugih halogena
Reaktivnost nemetala je određena silom privlačenja stranih elektrona na jezgro njihovog sopstvenog atoma. Što je polumjer atoma manji, to su veće elektrostatičke sile privlačenja njegovih negativno nabijenih čestica drugih atoma. Što je veći broj perioda u kojem se element nalazi, to će imati više nivoa energije. Jod je u petom periodu i ima više energetskih slojeva od broma, hlora i fluora. Zato molekula joda sadrži atome koji imaju radijus mnogo veći od poluprečnika prethodno navedenih halogena. Zbog toga I2 čestice slabije privlače elektrone, što dovodi do slabljenja njihovih nemetalnih svojstava. Unutrašnja struktura supstance neizbežno utiče na njene fizičke karakteristike. Evo nekoliko konkretnih primjera.
Sublimacija i rastvorljivost
Smanjenje međusobne privlačnosti atoma joda u njegovoj molekuli dovodi, kao što smo ranije rekli, do slabljenja snage kovalentne nepolarne veze. Postoji smanjenje otpornosti spoja na visoke temperature i povećanje termičke 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 rastvorljivost u organskim rastvaračima, kao što su ugljen-disulfid, benzol, etanol, veća je nego u vodi. Dakle, u 100 g vode na 20 °C, samo 0,02 g se može otopitisupstance. Ova karakteristika se koristi u laboratoriji za ekstrakciju joda iz vodene otopine. Mućkajući ga s malom količinom H2S, možete uočiti ljubičastu boju sumporovodika zbog prijelaza molekula halogena u njega.
Hemijska 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, litijum, itd.), ili na pretposljednjem sloju koji sadrži, na primjer, d-elektrone. To uključuje željezo, mangan, bakar i druge. U ovim reakcijama, metal će biti redukciono sredstvo, a jod, čija je hemijska formula I2, će biti oksidaciono sredstvo. Stoga je upravo ova visoka aktivnost jednostavne supstance razlog njene interakcije sa mnogim metalima.
Zanimljiva je interakcija joda sa vodom kada se zagreje. U alkalnom mediju, reakcija se nastavlja formiranjem mješavine jodida i jodne kiseline. Potonja tvar pokazuje svojstva jake kiseline i nakon dehidracije se pretvara u jod pentoksid. Ako je otopina zakiseljena, tada gore navedeni produkti reakcije međusobno djeluju i formiraju početne tvari - slobodne molekule I2 i vodu. Ova reakcija pripada redoks tipu, pokazuje hemijska svojstva joda kao jakog oksidacionog sredstva.
Kvalitativna reakcija škroba
I u neorganskoj i u organskoj hemiji postoji grupa reakcija, uz pomoćkoji se mogu identificirati u produktima interakcije određenih vrsta jednostavnih ili složenih jona. Za detekciju makromolekula složenog ugljikohidrata - skroba - često se koristi 5% alkoholna otopina I2. Na primjer, nekoliko kapi nakapa se na krišku sirovog krumpira, a boja otopine postaje plava. Isti efekat opažamo kada supstanca uđe u bilo koji proizvod koji sadrži škrob. Ova reakcija, koja proizvodi plavi jod, široko se koristi u organskoj hemiji kako bi se potvrdilo prisustvo polimera u ispitivanoj smjesi.
Korisna svojstva proizvoda interakcije joda i škroba su odavno poznata. Korišćen je u nedostatku antimikrobnih lekova za lečenje dijareje, čireva na želucu u remisiji, bolesti respiratornog sistema. Škrobna pasta, koja je sadržavala približno 1 kašičicu rastvora jodnog alkohola na 200 ml vode, bila je široko korišćena zbog jeftinosti sastojaka i lakoće 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 sa Gravesovom bolešću.
Kako nemetali reaguju jedni na druge
Među elementima glavne podgrupe grupe VII, jod reaguje sa fluorom, najaktivnijim nemetalom sa najvišim stepenom oksidacije. Proces se odvija na hladnom i praćen je eksplozijom. Sa vodonikom, I2 stupa u interakciju sa jakim zagrijavanjem, a ne u potpunosti, produkt reakcije - HI - počinje da se razlaže na početne supstance. Jodovodonična kiselina je prilično jaka i iako je po karakteristikama slična hlorovodoničkoj kiselini, ipak pokazuje izraženije znakove redukcionog sredstva. Kao što vidite, hemijska svojstva joda su zbog njegove pripadnosti aktivnim nemetalima, međutim, element je inferioran u oksidirajućoj sposobnosti prema bromu, hloru i, naravno, fluoru.
Uloga elementa u živim organizmima
Najveći sadržaj jona I- nalazi se u tkivima štitaste žlezde, gde su deo tireostimulišućih hormona: tiroksina i trijodtironina. Regulišu rast i razvoj koštanog tkiva, provođenje nervnih impulsa i brzinu metabolizma. Posebno 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 je povezano sa nedostatkom joda u vodi i hrani. Prati ga gubitak kose, stvaranje edema i smanjenje tjelesne aktivnosti. Višak nekog elementa u organizmu je takođe izuzetno opasan, jer se razvija Grejvsova bolest, čiji su simptomi ekscitabilnost nervnog sistema, 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, dragulji, hurme i cvekla su rekorderi po akumulaciji joda. Plodovi mora i morska riba sadrže veliku količinu elementa.
Distribucija jodida u prirodi i metode za dobijanje čistih supstanci
Najveći dio elementa je prisutan u živim organizmima i ljuskama Zemlje - hidrosferi i litosferi - u vezanom stanju. U morskoj vodi postoje soli elementa, ali njihova koncentracija je neznatna, pa je neisplativo iz nje ekstrahirati čisti jod. Mnogo je efikasnije dobiti supstancu iz pepela smeđih algi: fucus, kelp, sargassum.
U industrijskom obimu, I2 je izolovan iz podzemnih voda tokom procesa ekstrakcije nafte. Prilikom prerade nekih ruda, poput čileanske salitre, u njoj se nalaze kalijum jodati i hipojodati iz kojih se naknadno izdvaja čisti jod. Prilično je isplativo dobiti I2 iz rastvora vodonik-joda oksidacijom sa hlorom. Dobiveno jedinjenje je važna sirovina za farmaceutsku industriju.
Pored već pomenutog 5% alkoholnog rastvora joda, koji sadrži ne samo jednostavnu supstancu, već i so – kalijum jodid, kao i alkohol i vodu, u endokrinologiji se iz medicinskih razloga koriste lekovi kao npr. kao "jod-aktivan" i "jodomarin".
U područjima sa niskim sadržajem prirodnih spojeva, pored jodirane kuhinjske soli, možete koristiti i lijek kao što je Antistrumin. Sadrži aktivni sastojak - kalijum jodid - i preporučuje se kao profilaktički lijek koji se koristi za prevenciju simptoma endemske strume.
