Йод: химический элемент и его формы¶

Йод — химический элемент VII группы периодической системы (17-я группа, галогены), атомный номер 53, обозначается символом I (от лат. Iodum). Относится к неметаллам, при нормальных условиях представляет собой твёрдое кристаллическое вещество чёрно-серого цвета с металлическим блеском и характерным резким запахом. Своё название элемент получил от греческого «иодес» — «фиолетовый», что связано с цветом его паров. В природе йод встречается преимущественно в виде соединений, а его простое вещество и многочисленные производные находят широкое применение в медицине, промышленности и аналитической химии.

¶Физические и химические свойства

Йод — единственный галоген, находящийся при нормальных условиях в твёрдом агрегатном состоянии. Температура плавления составляет около 113,5 °C, температура кипения — около 184 °C. При нагревании йод легко возгоняется, образуя фиолетовые пары; это свойство используется для его очистки и качественного определения.

Молекула простого вещества двухатомна (I₂). Йод плохо растворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях — спирте, эфире, хлороформе, а также в водных растворах иодидов калия и натрия, образуя комплексные соединения. Химически активен: реагирует с металлами, образуя иодиды, вступает в реакции с водородом, кислородом и другими неметаллами. По химической активности уступает фтору, хлору и брому.

¶Распространение в природе

Йод относится к рассеянным элементам: его содержание в земной коре невелико. Основными природными источниками служат морская вода, некоторые минералы (например, лаутарит), а также подземные воды и нефтяные буровые рассолы. Значительные количества йода накапливают морские водоросли, в частности ламинария, и некоторые морские организмы. Промышленное получение йода основано на переработке природных рассолов и золы морских водорослей.

¶Формы и виды йода

Понятие «виды йода» охватывает несколько различных категорий: агрегатные и аллотропные формы простого вещества, степени окисления в соединениях, а также препараты и материалы на его основе.

¶Формы простого вещества

• Кристаллический йод — твёрдое вещество с металлическим блеском, стандартная форма хранения и продажи.
• Пары йода — фиолетовый газ, образующийся при нагревании; используется в газоразрядных лампах и для дезинфекции.
• Растворы йода — спиртовые, водные и органические; наиболее известен 5%-й спиртовой раствор.

¶Степени окисления и соединения

Йод проявляет степени окисления от −1 до +7. Основные группы соединений:

¶Йод в медицине

В медицинской практике различают несколько видов йодсодержащих средств:

• Антисептики — спиртовой раствор йода, раствор Люголя, йодофоры (например, повидон-йод).
• Лекарственные препараты — применяются при заболеваниях щитовидной железы, для профилактики йододефицита.
• Радиоактивные изотопы — йод-131 и йод-123 используются в диагностике и терапии заболеваний щитовидной железы.
• Контрастные вещества — йодсодержащие соединения применяются в рентгенологии.

¶Йод в промышленности и технике

• Йодные лампы — газоразрядные источники света с высокой светоотдачей.
• Катализаторы — соединения йода применяются в органическом синтезе.
• Аналитические реагенты — в йодометрии для определения окислителей и восстановителей.
• Пищевые добавки — иодированная соль для профилактики йододефицитных состояний.

¶Биологическая роль

Йод — незаменимый микроэлемент для человека и животных. Он входит в состав гормонов щитовидной железы — тироксина (T4) и трийодтиронина (T3), которые регулируют обмен веществ, рост и развитие организма. Недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы, в том числе к эндемическому зобу, а у детей — к нарушениям умственного и физического развития. Суточная потребность взрослого человека составляет около 150 микрограммов. Основные пищевые источники — морская рыба, морепродукты, водоросли, иодированная соль.

¶Получение и применение

Промышленное получение йода основано на вытеснении его хлором из растворов иодидов, а также на переработке буровых вод и морских водорослей. Мировое производство сосредоточено в Чили, Японии и некоторых других странах.

Основные области применения:

• медицина и фармацевтика;
• пищевая промышленность (иодирование соли);
• химический синтез и аналитическая химия;
• производство осветительных приборов;
• фотография (в прошлом).

¶Безопасность

Йод и его пары токсичны. При вдыхании паров возможно раздражение дыхательных путей, при попадании на кожу — ожоги и раздражение. Работа с йодом требует вентиляции и средств индивидуальной защиты. Избыточное поступление йода в организм также опасно и может вызывать нарушения функции щитовидной железы.

¶Изотопы

Известно более тридцати изотопов йода. Единственный стабильный изотоп — йод-127. Радиоактивный йод-131 с периодом полуострова около 8 суток широко применяется в ядерной медицине; он также является одним из продуктов деления урана и представляет радиологическую опасность при авариях на АЭС.