Йод как химический элемент¶

Йод (лат. Iodum, химический символ — I) — химический элемент 17-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы седьмой группы, VIIA) периодической системы, относящийся к группе галогенов. Атомный номер — 53, атомная масса — 126,90447 а. е. м. При нормальных условиях представляет собой твёрдое кристаллическое вещество чёрно-серого цвета с металлическим блеском и характерным резким запахом; при нагревании легко возгоняется, образуя фиолетовые пары. В природе встречается в виде единственного стабильного изотопа ¹²⁷I, является микроэлементом, необходимым для нормального функционирования щитовидной железы человека и животных.

¶История открытия

Йод был открыт в 1811 году французским химиком Бернаром Куртуа, занимавшимся производством селитры из золы морских водорослей. Обрабатывая маточные растворы серной кислотой, он заметил выделение фиолетовых паров, которые конденсировались в тёмные кристаллы. Куртуа не сразу опубликовал результаты, и в 1813 году свойства нового вещества независимо описали Жозеф Луи Гей-Люссак и Хэмфри Дэви, подтвердившие, что речь идёт о новом химическом элементе. Название «йод» (от греч. ἰώδης — «фиолетовый») предложил Гей-Люссак по цвету паров.

В 1815 году Дэви установил, что йод присутствует в морской воде и водорослях, а в 1820-х годах французский врач Жан Франсуа Куанде связал недостаток йода в организме с развитием зоба и предложил использовать препараты йода для его профилактики.

¶Физические и химические свойства

Йод — наименее активный из галогенов после астата. Он проявляет степени окисления −1, +1, +3, +5 и +7. Характерная особенность — способность к возгонке (сублимации): при слабом нагревании твёрдый йод переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу, что используется для его очистки. Йод плохо растворяется в воде, но хорошо — в органических растворителях (спирт, эфир, хлороформ) и в растворах йодидов, образуя комплексные ионы. С металлами образует соли — йодиды; с водородом даёт йодоводород. Является окислителем, но уступает в активности хлору и брому, которые способны вытеснять его из растворов йодидов.

¶Нахождение в природе

В свободном виде йод в природе не встречается из-за высокой химической активности. Основные природные источники:

• Морская вода — содержит ничтожные концентрации (около 0,05 мг/л), но служит первичным резервуаром элемента.
• Морские водоросли (ламинария, фукус) — накапливают йод, из их золы его исторически добывали.
• Подземные буровые воды и рассолы нефтяных месторождений — главный промышленный источник.
• Чилийская селитра — содержит примеси йодатов.

Мировые запасы сосредоточены в рассолах, добываемых в Японии, Чили, США и России.

¶Получение и применение

Промышленно йод извлекают из буровых вод и рассолов: свободный йод вытесняют хлором, а затем улавливают. Другой метод — сорбция йода на ионообменных смолах или активированном угле с последующей десорбцией.

Основные направления применения:

• Медицина. Спиртовой раствор йода и раствор Люголя используются как антисептики. Йодсодержащие препараты применяются для профилактики и лечения заболеваний щитовидной железы, вызванных дефицитом элемента.
• Пищевая промышленность. Йодированная соль — массовое средство профилактики йододефицита.
• Химия и аналитика. Йод применяется в йодометрии — методе количественного анализа, основанном на окислительно-восстановительных реакциях.
• Техника. Используется в производстве йодных ламп накаливания, в фотографии, для получения высокочистых металлов (йодидное рафинирование титана, циркония).

¶Биологическая роль

Йод — незаменимый микроэлемент. В организме человека содержится 20–50 мг йода, большая часть — в щитовидной железе. Он входит в состав гормонов тироксина (T₄) и трийодтиронина (T₃), регулирующих обмен веществ, рост и развитие. Суточная потребность взрослого человека — около 150 мкг, для беременных и кормящих женщин — до 250 мкг.

Недостаток йода приводит к эндемическому зобу, гипотиреозу, у детей — к задержке умственного и физического развития (кретинизму). Избыток также опасен: вызывает йодизм, нарушения функции щитовидной железы. Наиболее распространённые источники в питании — морская рыба, морепродукты, водоросли, йодированная соль.

¶Безопасность

Твёрдый йод и его пары токсичны: раздражают слизистые оболочки, дыхательные пути, кожу. Предельно допустимая концентрация паров йода в воздухе рабочей зоны — 1 мг/м³. Работа с ним требует вентиляции и средств индивидуальной защиты. При попадании на кожу концентрированных растворов возможны химические ожоги.