Йод как химический элемент¶

Йод (лат. Iodum, химический символ — I) — химический элемент 17-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы седьмой группы), пятого периода 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. Единственный из галогенов, находящийся при комнатной температуре в твёрдом агрегатном состоянии.

¶История открытия

Йод был открыт в 1811 году французским химиком Бернаром Куртуа в золе морских водорослей, из которой получали селитру для производства пороха. Обрабатывая золу серной кислотой, он заметил выделение фиолетовых паров, которые конденсировались в тёмные кристаллы. Название элементу дал в 1813 году Жозеф Луи Гей-Люссак по характерному цвету паров (греч. ἰοειδής — «фиолетовый»). Химическую природу йода установили Гей-Люссак и Хэмфри Дэви, доказавшие, что это новый элемент, аналогичный хлору.

¶Нахождение в природе

Йод относится к редким рассеянным элементам: его кларк в земной коре составляет около 0,4 г/т. В свободном виде в природе не встречается из-за высокой химической активности. Основные источники:

• морская вода (средняя концентрация около 0,05 мг/л);
• буровые воды нефтяных и газовых месторождений;
• морские водоросли (ламинария, фукус), способные накапливать йод;
• чилийская селитра, содержащая примеси йодатов.

Промышленное получение основано на вытеснении йода хлором из растворов йодидов, а также на сорбции из природных рассолов.

¶Физические и химические свойства

Простое вещество йод (I₂) образует молекулярную кристаллическую решётку. Температура плавления — 113,5 °C, кипения — 184,3 °C. При нагревании легко возгоняется, минуя жидкое состояние при атмосферном давлении в присутствии паров, образуя фиолетовые пары. Плохо растворим в воде, хорошо — в органических растворителях (спирт, эфир, хлороформ) и в водных растворах йодидов, образуя комплексные ионы.

Химически активен: реагирует с металлами, образуя йодиды, с водородом — с образованием йодоводорода. Проявляет степени окисления от −1 до +7. В соединениях с более электроотрицательными элементами (фтор, кислород) может выступать восстановителем. Раствор йода в спирте (йодная настойка) и раствор Люголя (водный раствор йода с йодидом калия) широко применяются как антисептики.

¶Биологическая роль

Йод — незаменимый микроэлемент для человека и животных. Он входит в состав гормонов щитовидной железы — тироксина (T4) и трийодтиронина (T3), регулирующих обмен веществ, рост и развитие организма. Суточная потребность взрослого человека составляет около 150 мкг, для беременных и кормящих женщин — выше.

Недостаток йода приводит к эндемическому зобу, гипотиреозу, у детей — к задержке умственного и физического развития (кретинизму). Для профилактики применяют йодированную соль и препараты йода. Избыток йода также опасен: вызывает йодизм, нарушение функции щитовидной железы.

¶Применение

• Медицина: антисептики (спиртовой раствор), контрастные вещества для рентгенодиагностики, радиоактивный изотоп ¹³¹I для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы.
• Химическая промышленность: катализаторы, реагенты в органическом синтезе.
• Пищевая промышленность: йодирование соли.
• Фотография и аналитика: в составе светочувствительных материалов, в йодометрии — титриметрическом методе анализа.
• Освещение: в галогенных лампах.

¶Радиоактивные изотопы

Известны изотопы йода с массовыми числами от 108 до 145. Единственный стабильный природный изотоп — ¹²⁷I. Радиоактивный ¹³¹I (период полураспада около 8 суток) образуется при делении урана и является одним из опасных продуктов ядерных аварий, накапливаясь в щитовидной железе. Для защиты применяют препараты стабильного йода, насыщающие железу и препятствующие захвату радиоактивного изотопа.

¶Меры предосторожности

Пары йода токсичны, раздражают слизистые оболочки и дыхательные пути. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны — 1 мг/м³. Работы с йодом требуют вентиляции и средств индивидуальной защиты. Кристаллический йод хранят в герметичной таре вдали от органических веществ.