Йод - Iodine

Йода,  ₅₃ I

Йод
Произношение	/ Aɪ ə д aɪ п , - д ɪ п , - д я п / ( EYE -ə-дина, -⁠din, -⁠deen )
Появление	блестящее металлическое серое твердое вещество, черная / фиолетовая жидкость, фиолетовый газ
Стандартный атомный вес A r, std (I)	126,904 47 (3)
Йод в периодической таблице
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон Br ↑ I ↓ При теллур ← йод → ксенон
Атомный номер ( Z )	53
Группа	группа 17 (галогены)
Период	период 5
Блокировать	p-блок
Электронная конфигурация	[ Kr ] 4д 10 5с 2 5п 5
Электронов на оболочку	2, 8, 18, 18, 7
Физические свойства
Фаза на  СТП	твердый
Температура плавления	(I 2 ) 386,85  К (113,7 ° С, 236,66 ° F)
Точка кипения	(I 2 ) 457,4 К (184,3 ° С, 363,7 ° F)
Плотность (около  rt )	4,933 г / см 3
Тройная точка	386,65 К, 12,1 кПа
Критическая точка	819 К, 11,7 МПа
Теплота плавления	(I 2 ) 15,52  кДж / моль
Теплота испарения	(I 2 ) 41,57 кДж / моль
Молярная теплоемкость	(I 2 ) 54,44 Дж / (моль · К)
Давление пара (ромбическое) P  (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс. при  T  (K) 260 282 309 342 381 457
Атомные свойства
Состояния окисления	−1 , +1 , +3 , +4, +5 , +6, +7 ( сильнокислый оксид)
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 2,66
Энергии ионизации
Радиус атома	эмпирический: 140  пм
Ковалентный радиус	139 ± 15 часов
Радиус Ван-дер-Ваальса	198 вечера
Спектральные линии йода
Прочие свойства
Естественное явление	изначальный
Кристальная структура	ромбическая
Теплопроводность	0,449 Вт / (м⋅K)
Удельное электрическое сопротивление	1,3 × 10 7  Ом⋅м (при 0 ° C)
Магнитный заказ	диамагнитный
Молярная магнитная восприимчивость	-88,7 × 10 -6  см 3 / моль (298 К)
Объемный модуль	7,7 ГПа
Количество CAS	7553-56-2
История
Открытие и первая изоляция	Бернар Куртуа (1811)
Основные изотопы йода
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт 123 I син 13 часов ε , γ 123 Те 124 я син 4,176 г ε 124 Те 125 I син 59,40 д ε 125 Те 127 Я 100% стабильный 129 Я след 1,57 × 10 7  лет β - 129 Xe 131 I син 8.02070 дн. β - , γ 131 Xe 135 я син 6.57 ч β - 135 Xe
Категория: Йод Посмотреть разговаривать редактировать | использованная литература

Йод - это химический элемент с символом I и атомным номером 53. Самый тяжелый из стабильных галогенов , он существует в виде полублестящего неметаллического твердого вещества при стандартных условиях, которое плавится с образованием темно-фиолетовой жидкости при 114 градусах Цельсия , и закипает до фиолетового газа при 184 градусах Цельсия. Элемент был открыт французским химиком Бернаром Куртуа в 1811 году, а два года спустя он был назван Жозефом Луи Гей-Люссаком в честь греческого Ιώδης «фиолетовый цвет».

Йод присутствует во многих степенях окисления, включая йодид (I ^- ), йодат ( IO^-
₃) и различных периодат- анионов. Это наименее распространенный из стабильных галогенов , являясь шестидесяти первым элементом по распространенности. Это важнейшее минеральное питательное вещество . Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы . Дефицит йода затрагивает около двух миллиардов человек и является основной предотвратимой причиной умственной отсталости .

Сегодня доминирующими производителями йода являются Чили и Япония . Йод и его соединения в основном используются в питании . Благодаря высокому атомному номеру и простоте присоединения к органическим соединениям он также получил признание как нетоксичный радиоконтрастный материал. Из-за специфики его поглощения человеческим организмом радиоактивные изотопы йода также могут использоваться для лечения рака щитовидной железы . Йод также используется в качестве катализатора при промышленном производстве уксусной кислоты и некоторых полимеров .

Он включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения .

История

В 1811 году йод был открыт французским химиком Бернаром Куртуа , который родился у производителя селитры (важного компонента пороха ). Во времена наполеоновских войн селитра пользовалась большим спросом во Франции . Для изготовления селитры из французских пластов селитры требовался карбонат натрия , который можно было выделить из морских водорослей, собранных на побережьях Нормандии и Бретани . Чтобы выделить карбонат натрия, водоросли сжигали, а золу промывали водой. Оставшиеся отходы были уничтожены добавлением серной кислоты . Куртуа однажды добавил слишком много серной кислоты, и поднялось облако пурпурного пара. Он отметил, что пар кристаллизовался на холодных поверхностях, образуя темные кристаллы. Куртуа подозревал, что этот материал был новым элементом, но ему не хватало средств для его дальнейшего изучения.

Куртуа дал образцы своим друзьям Шарлю Бернару Десорму (1777–1838) и Николя Клеману (1779–1841) для продолжения исследований. Он также передал часть вещества химику Жозефу Луи Гей-Люссаку (1778–1850) и физику Андре-Мари Ампера (1775–1836). 29 ноября 1813 года Десорм и Клеман обнародовали открытие Куртуа. Они описали вещество на собрании Императорского института Франции . 6 декабря Гей-Люссак объявил, что новое вещество представляет собой элемент или соединение кислорода . Гей-Люссак предложил название «иод» от древнегреческого ἰοειδής ( ioeidēs , «фиолетовый») из-за цвета паров йода. Ампер передал часть своего образца английскому химику Хамфри Дэви (1778–1829), который экспериментировал с веществом и отметил его сходство с хлором . Дэви отправил письмо Лондонскому королевскому обществу от 10 декабря, в котором говорилось, что он обнаружил новый элемент. Между Дэви и Гей-Люссаком разгорелись споры о том, кто первым идентифицировал йод, но оба ученых признали Куртуа первым, кто выделил этот элемент.

В 1873 году французский исследователь медицины Казимир Жозеф Давен (1812–1882) открыл антисептическое действие йода. Антонио Гроссих (1849–1926), хирург истрийского происхождения, был одним из первых, кто применил стерилизацию операционного поля. В 1908 году он представил настойку йода как способ быстрой стерилизации кожи человека в операционном поле.

В ранних периодических таблицах йоду часто давали символ J , что означает его название на немецком языке .

Характеристики

Пары фиолетового йода в колбе.

Йод - четвертый галоген , входящий в группу 17 в периодической таблице, ниже фтора , хлора и брома ; это самый тяжелый стабильный член своей группы. (Пятый и шестой галогены, радиоактивный астат и теннессин , плохо изучены из-за их дороговизны и недоступности в больших количествах, но, по-видимому, проявляют различные необычные свойства для группы из-за релятивистских эффектов ). Йод имеет электронную конфигурацию [Kr] 4d ¹⁰ 5s ² 5p ⁵ , причем семь электронов в пятой и самой внешней оболочке являются его валентными электронами . Как и другие галогены, он на один электрон меньше полного октета и, следовательно, является окислителем, реагируя со многими элементами, чтобы завершить свою внешнюю оболочку, хотя , согласно периодическим тенденциям , он является самым слабым окислителем среди стабильных галогенов. : у него самая низкая электроотрицательность среди них, всего 2,66 по шкале Полинга (сравните фтор, хлор и бром на 3,98, 3,16 и 2,96 соответственно; астат продолжает тенденцию с электроотрицательностью 2,2). Элементарный йод, следовательно, образует двухатомные молекулы с химической формулой I ₂ , где два атома йода имеют общую пару электронов, чтобы каждый из них достиг стабильного октета для себя; при высоких температурах эти двухатомные молекулы обратимо диссоциируют пары атомов йода. Точно так же иодид-анион I ^- является самым сильным восстанавливающим агентом среди стабильных галогенов, который легче всего окисляется обратно до двухатомного I ₂ . (Астатин идет дальше, будучи действительно нестабильным как At ^- и легко окисляется до At ⁰ или At ⁺ , хотя существование At ₂ не установлено.)

Галогены темнеют по цвету по мере перехода к группе: фтор - очень бледно-желтый, хлор - зеленовато-желтый, бром - красновато-коричневый, йод - фиолетовый.

Элементарный йод слабо растворим в воде, один грамм растворяется в 3450 мл при 20 ° C и 1280 мл при 50 ° C; Иодид калия может быть добавлен для увеличения растворимости за счет образования трииодид- ионов среди других полииодидов. Неполярные растворители, такие как гексан и четыреххлористый углерод, обеспечивают более высокую растворимость. Полярные растворы, такие как водные растворы, имеют коричневый цвет, что отражает роль этих растворителей как оснований Льюиса ; с другой стороны, неполярные растворы имеют фиолетовый цвет, цвет паров йода. Комплексы с переносом заряда образуются, когда йод растворяется в полярных растворителях, что приводит к изменению цвета. Йод имеет фиолетовый цвет при растворении в четыреххлористом углероде и насыщенных углеводородах, но темно-коричневый в спиртах и аминах , растворителях, которые образуют аддукты с переносом заряда.

I ₂ • PPh ₃ комплексы с переносом заряда в CH ₂ Cl ₂ . Слева направо: (1) I ₂ растворен в дихлорметане - нет комплекса CT. (2) Через несколько секунд после добавления избытка PPh ₃ - образуется комплекс CT. (3) Через минуту после добавления избытка PPh ₃ образовался комплекс CT [Ph ₃ PI] ⁺ I ^- . (4) Сразу после добавления избытка I ₂ , который содержит [Ph ₃ PI] ⁺ [I ₃ ] ^- .

Точки плавления и кипения йода являются самыми высокими среди галогенов, что соответствует растущей тенденции вниз по группе, поскольку йод имеет самое большое среди них электронное облако, которое наиболее легко поляризуется, в результате чего его молекулы имеют самые сильные ван-дер-ваальсовы взаимодействия. среди галогенов. Точно так же йод является наименее летучим из галогенов, хотя твердое вещество по-прежнему выделяет пурпурный пар. Благодаря этому свойству йод обычно используется для демонстрации сублимации непосредственно из твердого вещества в газ , что порождает неправильное представление о том, что он не плавится при атмосферном давлении . Поскольку у йода самый большой атомный радиус среди галогенов, он имеет самую низкую энергию первой ионизации , самое низкое сродство к электрону , самую низкую электроотрицательность и самую низкую реакционную способность среди галогенов.

Структура твердого йода

Межгалогенная связь в дийоде самая слабая из всех галогенов. Таким образом, 1% образца газообразного йода при атмосферном давлении диссоциирует на атомы йода при 575 ° C. Для аналогичной диссоциации фтора, хлора и брома требуются температуры выше 750 ° C. Большинство связей с йодом слабее, чем аналогичные связи с более легкими галогенами. Газообразный йод состоит из молекул I ₂ с длиной связи I – I 266,6 пм. Связь I – I - одна из самых длинных известных одинарных связей. Он даже больше (271,5 мкм) в твердом орторомбическом кристаллическом йоде, который имеет ту же кристаллическую структуру, что и хлор и бром. (Рекорд принадлежит ксенону, соседнему с йодом : длина связи Xe – Xe составляет 308,71 пм.) Таким образом, внутри молекулы йода происходят значительные электронные взаимодействия с двумя ближайшими соседями каждого атома, и эти взаимодействия вызывают, в объемном йоде, для блестящего внешнего вида и полупроводниковых свойств. Йод - это двумерный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,3 эВ (125 кДж / моль): это полупроводник в плоскости своих кристаллических слоев и диэлектрик в перпендикулярном направлении.

Изотопы

Из тридцати семи известных изотопов йода в природе встречается только один - йод-127. Остальные радиоактивны, и их период полураспада слишком короткий, чтобы быть изначальными . Таким образом, йод является одновременно моноизотопным и мононуклидным, и его атомный вес известен с большой точностью, поскольку он является константой природы.

Самым долгоживущим из радиоактивных изотопов йода является йод-129 , период полураспада которого составляет 15,7 миллионов лет, и он распадается посредством бета-распада до стабильного ксенона- 129. Некоторое количество йода-129 образовалось вместе с йодом-127 до образования Солнечной системы, но к настоящему времени он полностью распался, что сделало его вымершим радионуклидом, который, тем не менее, по-прежнему полезен для датирования истории ранней Солнечной системы или очень древних. грунтовые воды из-за их подвижности в окружающей среде. Его прежнее присутствие можно определить по избытку дочернего ксенона-129. Следы йода-129 все еще существуют сегодня, так как это также космогенный нуклид , образовавшийся в результате расщепления атмосферного ксенона космическими лучами : эти следы составляют от 10 ^-14 до 10 ^-10 всего земного йода. Это также происходит в результате ядерных испытаний на открытом воздухе и не представляет опасности из-за невероятно длительного периода полураспада, самого длинного из всех продуктов деления. На пике термоядерных испытаний в 1960-х и 1970-х годах йод-129 все еще составлял лишь около 10 ^-7 всего йода на Земле. Возбужденные состояния йода-127 и йода-129 часто используются в мессбауэровской спектроскопии .

У других радиоизотопов йода период полураспада намного короче, не более суток. У некоторых из них есть медицинские применения, связанные с щитовидной железой , где йод, поступающий в организм, накапливается и концентрируется. Йод-123 имеет период полураспада тринадцать часов и распадается в результате захвата электрона до теллура-123 , испуская гамма-излучение ; он используется в визуализации ядерной медицины , включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT) и рентгеновскую компьютерную томографию (X-Ray CT). Йод-125 имеет период полураспада пятьдесят девять дней, распадается в результате захвата электронов до теллура-125 и испускает низкоэнергетическое гамма-излучение; второй по продолжительности жизни радиоизотоп йода, он используется в биологических исследованиях , визуализации ядерной медицины и в лучевой терапии в качестве брахитерапии для лечения ряда состояний, включая рак простаты , увеальную меланому и опухоли головного мозга . Наконец, йод-131 с периодом полураспада восемь дней, бета-распад до возбужденного состояния стабильного ксенона-131, который затем переходит в основное состояние, испуская гамма-излучение. Это обычный продукт деления, поэтому он присутствует в больших количествах в радиоактивных осадках . Затем он может абсорбироваться через зараженную пищу, а также накапливаться в щитовидной железе. По мере разложения он может повредить щитовидную железу. Первичный риск от воздействия высоких уровней йода-131 - это вероятность радиогенного рака щитовидной железы в более позднем возрасте. Другие риски включают возможность незлокачественных новообразований и тиреоидита .

Обычным средством защиты от негативного воздействия йода-131 является насыщение щитовидной железы стабильным йодом-127 в форме таблеток йодида калия , принимаемых ежедневно для оптимальной профилактики. Однако йод-131 может также использоваться в лечебных целях при лучевой терапии именно по этой причине, когда желательно разрушение ткани после поглощения йода тканью. Йод-131 также используется как радиоактивный индикатор .

Химия и соединения

Йод довольно реакционноспособен, но он намного менее реактивен, чем другие галогены. Например, в то время как газообразный хлор галогенирует оксид углерода , оксид азота и диоксид серы (соответственно до фосгена , нитрозилхлорида и сульфурилхлорида ), йод этого не делает. Кроме того, йодирование металлов имеет тенденцию приводить к более низким степеням окисления, чем хлорирование или бромирование; например, металлический рений реагирует с хлором с образованием гексахлорида рения , но с бромом он образует только пентабромид рения, а йод может образовывать только тетраиодид рения . По той же причине, однако, поскольку йод имеет самую низкую энергию ионизации среди галогенов и наиболее легко окисляется из них, он имеет более значительную катионную химию, а его более высокие степени окисления более стабильны, чем у брома и хлора, поскольку пример в гептафториде йода .

I ₂ диссоциирует на свету с поглощением при длине волны 578 нм.

Зарядно-передаточные комплексы

Молекула йода I ₂ растворяется в CCl ₄ и алифатических углеводородах с образованием ярко-фиолетовых растворов. В этих растворителях максимум полосы поглощения находится в области 520–540 нм и соответствует переходу от π ^* к σ ^* . Когда I ₂ реагирует с основаниями Льюиса в этих растворителях, наблюдается сдвиг пика I ₂ в синий цвет и возникает новый пик (230 - 330 нм), который обусловлен образованием аддуктов, которые называются комплексами с переносом заряда.

Йодоводород

Самым простым соединением йода является йодоводород HI. Это бесцветный газ, который реагирует с кислородом с образованием воды и йода. Хотя он используется в реакциях йодирования в лаборатории, в отличие от других галогенидов водорода он не имеет крупномасштабного промышленного применения. В промышленных масштабах его обычно получают путем реакции йода с сероводородом или гидразином :

2 I ₂ + N ₂ H ₄ H ₂ O⟶4 HI + N ₂

При комнатной температуре это бесцветный газ, как и все галогениды водорода, за исключением фтороводорода , поскольку водород не может образовывать прочные водородные связи с большим и лишь слегка электроотрицательным атомом йода. Он плавится при -51,0 ° C и кипит при -35,1 ° C. Это эндотермическое соединение, которое может экзотермически диссоциировать при комнатной температуре, хотя процесс очень медленный, если не присутствует катализатор : реакция между водородом и йодом при комнатной температуре с образованием иодистого водорода не протекает до конца. Энергия диссоциации связи H – I также является наименьшей из галогенидов водорода и составляет 295 кДж / моль.

Водный йодистый водород известен как иодистоводородная кислота , которая является сильной кислотой. Иодистый водород исключительно растворим в воде: один литр воды растворяет 425 литров иодистого водорода, а насыщенный раствор содержит только четыре молекулы воды на молекулу иодистого водорода. Коммерческая так называемая «концентрированная» иодистоводородная кислота обычно содержит 48–57% HI по массе; раствор образует азеотроп с температурой кипения 126,7 ° C при 56,7 г HI на 100 г раствора. Следовательно, иодистоводородная кислота не может быть сконцентрирована выше этой точки путем испарения воды.

В отличие от фтористого водорода с безводным жидким йодистым водородом трудно работать в качестве растворителя, поскольку его температура кипения низкая, у него небольшой диапазон жидкостей, его диэлектрическая постоянная низкая и он не диссоциирует в значительной степени на H ₂ I ⁺ и HI.^-
₂ионы - последние в любом случае гораздо менее стабильны, чем ионы бифторида ( HF^-
₂) из-за очень слабой водородной связи между водородом и йодом, хотя его соли с очень большими и слабополяризованными катионами, такими как Cs ⁺ и NR⁺
₄(R = Me , Et , Bu ⁿ ) все еще может быть изолированным. Безводный йодистый водород - плохой растворитель, способный растворять только низкомолекулярные соединения, такие как нитрозилхлорид и фенол , или соли с очень низкой энергией решетки, такие как галогениды тетраалкиламмония.

Другие бинарные йодиды

Почти все элементы периодической таблицы образуют бинарные йодиды. Исключения явно составляют меньшинство и в каждом случае проистекают из одной из трех причин: крайняя инертность и нежелание участвовать в химических реакциях ( благородные газы ); крайняя ядерная нестабильность, препятствующая химическим исследованиям до распада и трансмутации (многие из самых тяжелых элементов, кроме висмута ); и имеющий электроотрицательность выше, чем у йода ( кислород , азот и первые три галогена), так что образующиеся бинарные соединения формально являются не йодидами, а скорее оксидами, нитридами или галогенидами йода. (Тем не менее, трииодид азота называют иодидом, поскольку он аналогичен другим тригалогенидам азота.)

Учитывая большой размер йодид-аниона и слабую окислительную способность йода, высокие степени окисления трудно достичь в бинарных йодидах, максимум из известных - в пентаиодидах ниобия , тантала и протактиния . Иодиды могут быть получены реакцией элемента или его оксида, гидроксида или карбоната с иодистоводородной кислотой, а затем дегидратированы при умеренно высоких температурах в сочетании либо с низким давлением, либо с безводным газообразным йодистым водородом. Эти методы работают лучше всего, когда йодидный продукт устойчив к гидролизу; в противном случае возможности включают высокотемпературное окислительное йодирование элемента йодом или йодистым водородом, высокотемпературное йодирование оксида металла или другого галогенида йодом, летучий галогенид металла, тетраиодид углерода или органический йодид. Например, оксид молибдена (IV) реагирует с иодидом алюминия (III) при 230 ° C с образованием иодида молибдена (II) . Пример, включающий обмен галогена, приведен ниже, включающий реакцию хлорида тантала (V) с избытком иодида алюминия (III) при 400 ° C с образованием иодида тантала (V) :

${\ displaystyle {\ ce {3TaCl5 + {\ underset {(избыток)} {5AlI3}} -> 3TaI5 + 5AlCl3}}}$

Низшие йодиды могут быть получены либо путем термического разложения или диспропорционирования, либо путем восстановления высших йодидов водородом или металлом, например:

${\ displaystyle {\ ce {TaI5 {} + Ta -> [{\ text {тепловой градиент}}] [{\ ce {630 ^ {\ circ} C \ -> \ 575 ^ {\ circ} C}}] Ta6I14}}}$

Большинство иодидов предпереходных металлов (группы 1, 2 и 3, наряду с лантаноидами и актинидами в степенях окисления +2 и +3) в основном ионные, в то время как неметаллы имеют тенденцию к образованию ковалентных молекулярных иодидов, как и металлы в высоких степенях окисления от +3 и выше. Иодиды MI _n обычно имеют самые низкие точки плавления и кипения среди галогенидов MX _n того же элемента, потому что электростатические силы притяжения между катионами и анионами являются самыми слабыми для большого иодид-аниона. Напротив, ковалентные йодиды имеют тенденцию вместо этого иметь самые высокие точки плавления и кипения среди галогенидов того же элемента, поскольку йод является наиболее поляризуемым из галогенов и, имея наибольшее количество электронов среди них, может вносить наибольший вклад в силы Ван-дер-Ваальса. . Естественно, существуют исключения для промежуточных йодидов, когда одна тенденция сменяется другой. Точно так же растворимость в воде преимущественно ионных иодидов (например, калия и кальция ) является наибольшей среди ионных галогенидов этого элемента, в то время как растворимость ковалентных иодидов (например, серебра ) является самой низкой для этого элемента. В частности, йодид серебра очень нерастворим в воде, и его образование часто используется в качестве качественного теста на йод.

Галогениды йода

Галогены образуют множество бинарных диамагнитных межгалогенных соединений со стехиометрией XY, XY ₃ , XY ₅ и XY ₇ (где X тяжелее Y), и йод не является исключением. Йод образует все три возможных двухатомных интергалогена, трифторид и трихлорид, а также пентафторид и, в исключительных случаях из галогенов, гептафторид. Также охарактеризованы многочисленные катионные и анионные производные, такие как винно-красные или ярко-оранжевые соединения ICl.⁺
₂и темно-коричневые или пурпурно-черные соединения I ₂ Cl ⁺ . Помимо них известны также некоторые псевдогалогениды , такие как цианоген иодид (ICN), тиоцианат йода (ISCN) и азид йода (IN ₃ ).

Монохлорид йода

Монофторид йода (IF) нестабилен при комнатной температуре и очень легко и необратимо диспропорционирует до йода и пентафторида йода , поэтому его нельзя получить в чистом виде. Его можно синтезировать путем реакции йода с газообразным фтором в трихлорфторметане при -45 ° C, с трифторидом йода в трихлорфторметане при -78 ° C или с фторидом серебра (I) при 0 ° C. С другой стороны, монохлорид йода (ICl) и монобромид йода (IBr) умеренно стабильны. Первое, летучее красно-коричневое соединение, было независимо открыто Джозефом Луи Гей-Люссаком и Хамфри Дэви в 1813-1818 годах, вскоре после открытий хлора и йода, и оно настолько хорошо имитирует промежуточный галоген бром, что Юстус фон Либих был был введен в заблуждение, приняв бром (который он обнаружил) за монохлорид йода. Монохлорид йода и монобромид йода могут быть получены простым взаимодействием йода с хлором или бромом при комнатной температуре и очищены фракционной кристаллизацией . Оба являются довольно реактивными и атакуют даже платину и золото , но не бор , углерод , кадмий , свинец , цирконий , ниобий , молибден и вольфрам . Их реакция с органическими соединениями зависит от условий. Пары хлорида йода имеют тенденцию хлорировать фенол и салицикловую кислоту , поскольку, когда хлорид йода подвергается гомолитической диссоциации, образуются хлор и йод, а первый более реакционноспособен. Однако хлорид йода в растворе тетрахлорметана приводит к йодированию, которое является основной реакцией, поскольку теперь происходит гетеролитическое расщепление связи I – Cl, и I ⁺ атакует фенол как электрофил. Однако монобромид йода имеет тенденцию бромировать фенол даже в растворе тетрахлорметана, потому что он имеет тенденцию диссоциировать на его элементы в растворе, а бром более реакционноспособен, чем йод. В жидком состоянии монохлорид йода и монобромид йода диссоциируют на I
₂Икс⁺
и IX^-
₂анионы (X = Cl, Br); таким образом, они являются важными проводниками электричества и могут использоваться в качестве ионизирующих растворителей.

Трифторид йода (IF ₃ ) представляет собой нестабильное твердое вещество желтого цвета, которое разлагается при температуре выше -28 ° C. Таким образом, это малоизвестно. Его трудно производить, потому что газообразный фтор будет окислять йод до пентафторида; необходима реакция при низкой температуре с дифторидом ксенона . Трихлорид йода , который существует в твердом состоянии в виде плоского димера I ₂ Cl ₆ , представляет собой ярко-желтое твердое вещество, синтезируемое реакцией йода с жидким хлором при -80 ° C; осторожность необходима во время очистки, поскольку он легко диссоциирует на монохлорид йода и хлор и, следовательно, может действовать как сильный хлорирующий агент. Жидкий трихлорид йода проводит электричество, что может указывать на диссоциацию до ICl.⁺
₂и ICl^-
₄ ионы.

Пентафторид йода (IF ₅ ), бесцветная летучая жидкость, является наиболее термодинамически стабильным фторидом йода и может быть получен путем реакции йода с газообразным фтором при комнатной температуре. Это фторирующий агент, но он достаточно мягкий, чтобы хранить его в стеклянных приборах. Опять же, небольшая электропроводность присутствует в жидком состоянии из-за диссоциации до IF⁺
₄и ЕСЛИ^-
₆. Пятиугольный бипирамидальная гептафторида йода (IF ₇ ) является чрезвычайно мощным фторирующим агентом, позади только трифторидом хлора , хлор пентафторида и бром пентафторида среди interhalogens: он реагирует практически со всеми элементами , даже при низких температурах, фторирует Pyrex стекло с образованием йода ( VII) оксифторид (IOF ₅ ) и поджигает окись углерода.

Оксиды йода и оксокислоты

Состав пятиокиси йода

Оксиды йода являются наиболее стабильными из всех оксидов галогенов из-за сильных связей I – O, возникающих из-за большой разницы в электроотрицательности между йодом и кислородом, и они были известны уже давно. Стабильный белый гигроскопичный пятиокись йода (I ₂ O ₅ ) известен с момента его создания в 1813 году Гей-Люссаком и Дэви. Его легче всего получить путем дегидратации йодистой кислоты (HIO ₃ ), ангидридом которой он является. Он быстро полностью окисляет монооксид углерода до диоксида углерода при комнатной температуре и, таким образом, является полезным реагентом для определения концентрации монооксида углерода. Он также окисляет оксид азота, этилен и сероводород . Он реагирует с триоксидом серы и пероксидисульфурилдифторидом (S ₂ O ₆ F ₂ ) с образованием солей йодильного катиона [IO ₂ ] ⁺ и восстанавливается концентрированными серными кислотами до йодозильных солей с участием [IO] ⁺ . Он может быть фторирован фтором, трифторидом брома, тетрафторидом серы или хлорилфторидом с образованием пентафторида йода, который также реагирует с пентоксидом йода, давая оксифторид йода (V), IOF ₃ . Известно несколько других менее стабильных оксидов, в частности I ₄ O ₉ и I ₂ O ₄ ; их структуры не были определены, но разумные предположения - это I ^III (I ^V O ₃ ) ₃ и [IO] ⁺ [IO ₃ ] ^- соответственно.

Более важными являются четыре оксикислоты: гипоиодистая кислота (HIO), йодистая кислота (HIO ₂ ), йодная кислота (HIO ₃ ) и периодная кислота (HIO ₄ или H ₅ IO ₆ ). При растворении йода в водном растворе происходят следующие реакции:

Я 2 + Н 2 О	⇌ HIO + H + + I -	K ac = 2,0 × 10 −13 моль 2 л −2
I 2 + 2 ОН -	⇌ IO - + H 2 O + I -	K алк = 30 моль −1 л

Гипойодистая кислота неустойчива к диспропорционированию. Образованные таким образом ионы гипойодита сразу становятся непропорциональными, чтобы дать йодид и йодат:

3 IO - ⇌ 2 I - + IO- 3

К = 10 20

Йодистая кислота и йодит еще менее стабильны и существуют только как мимолетные промежуточные продукты при окислении йодида до йодата, если вообще существуют. Иодаты являются наиболее важными из этих соединений, которые можно получить путем окисления йодидов щелочных металлов кислородом при 600 ° C и высоком давлении или путем окисления йода хлоратами . В отличие от хлоратов, которые очень медленно диспропорционируют с образованием хлорида и перхлората, йодаты устойчивы к диспропорционированию как в кислых, так и в щелочных растворах. Из них можно получить соли большинства металлов. Йодную кислоту легче всего получить окислением водной суспензии йода электролизом или дымящей азотной кислотой . Йодат обладает самой слабой окислительной способностью из галатов, но быстрее всего реагирует.

Известны многие периодаты, в том числе не только ожидаемые тетраэдрические IO.^-
₄, но и квадратно-пирамидальный IO^3-
₅, октаэдрический ортопериодат IO^5-
₆, [IO ₃ (OH) ₃ ] ^2– , [I ₂ O ₈ (OH ₂ )] ^4– и I
₂О^4-
₉. Обычно их получают электрохимическим окислением щелочного йодата натрия (с оксидом свинца (IV) в качестве анода) или газообразным хлором:

IO^-
₃+ 6 ОН ^- → IO^5-
₆+ 3 Н ₂ О + 2 е ^-

IO^-
₃+ 6 ОН ^- + Cl ₂ → IO^5-
₆+ 2 Cl ^- + 3 H ₂ O

Они являются термодинамически и кинетически мощными окислителями, быстро окисляющими Mn ²⁺ до MnO.^-
₄и расщепление гликолей , α- дикетонов , α- кетолов , α- аминоспиртов и α- диаминов . Ортопериодат особенно стабилизирует высокие степени окисления металлов из-за его очень высокого отрицательного заряда -5. Ортопериодная кислота H ₅ IO ₆ стабильна и дегидратируется при 100 ° C в вакууме до метапериодовой кислоты HIO ₄ . Попытка пойти дальше не приводит к несуществующему гептоксиду йода (I ₂ O ₇ ), а скорее к пятиокиси йода и кислороду. Периодическая кислота может быть протонирована серной кислотой с образованием I (OH)⁺
₆катион, изоэлектронный Te (OH) ₆ и Sb (OH)^-
₆, и давая соли с бисульфатом и сульфатом.

Соединения полийода

Когда йод растворяется в сильных кислотах, таких как дымящая серная кислота, образуется ярко-синий парамагнитный раствор, включающий I⁺
₂катионов. Твердая соль катиона дийода может быть получена окислением йода пентафторидом сурьмы :

2 И ₂ + 5 СбФ ₅ SO ₂⟶20 ° C2 И ₂ Сб ₂ Ж ₁₁ + СбФ ₃

Соль I ₂ Sb ₂ F ₁₁ темно-синего цвета, также известен синий аналог тантала I ₂ Ta ₂ F ₁₁ . В то время как длина связи I – I в I ₂ составляет 267 пм, в I⁺
₂составляет всего 256 пм, поскольку недостающий электрон в последнем был удален с разрыхляющей орбитали, что сделало связь более прочной и, следовательно, более короткой. В растворе плавиковой кислоты темно-синий I⁺
₂обратимо димеризуется ниже −60 ° C, образуя красный прямоугольный диамагнетик I²⁺
₄. Другие катионы полийода не так хорошо охарактеризованы, в том числе изогнутые темно-коричневые или черные I⁺
₃и центросимметричный C _{2 h} зеленый или черный I⁺
₅, известный в AsF^-
₆и AlCl^-
₄ соли среди других.

Единственным важный полийодид анион в водном растворе является линейным трийодид , я^-
₃. Его образование объясняет, почему растворимость йода в воде может быть увеличена добавлением раствора йодида калия:

Я ₂ + Я ^- ⇌ Я^-
₃( K _экв = ~ 700 при 20 ° C)

Многие другие полииодиды могут быть обнаружены при кристаллизации растворов, содержащих йод и йодид, например I^-
₅, Я^-
₉, Я^2-
₄, а я^2-
₈, чьи соли с большими слабополяризующимися катионами, такими как Cs ^+, могут быть выделены.

Йодорганические соединения

Структура окислителя 2-иодоксибензойная кислота

Иодорганические Соединения были основополагающими в развитии органического синтеза, таких , как в Hofmann устранение из аминов , тем синтеза Уильямсон эфира , то реакция сочетания Вюрца , и в реактивами Гриньяра .

Углерода -iodine связь является общей функциональной группой , которая образует часть основной органической химии ; формально эти соединения можно рассматривать как органические производные иодид-аниона. Простейшие Иодорганические Соединения, алкилиодиды , могут быть синтезированы с помощью реакции спиртов с трииодид фосфора ; затем их можно использовать в реакциях нуклеофильного замещения или для приготовления реагентов Гриньяра . Связь C – I является самой слабой из всех связей углерод – галоген из-за незначительной разницы в электроотрицательности между углеродом (2,55) и йодом (2,66). Таким образом, йодид является лучшей уходящей группой среди галогенов до такой степени, что многие йодорганические соединения становятся желтыми при хранении с течением времени из-за разложения на элементарный йод; как таковые, они обычно используются в органическом синтезе из-за легкого образования и разрыва связи C – I. Они также значительно плотнее других галогенорганических соединений благодаря высокому атомному весу йода. Некоторые органические окислители, такие как йоданы, содержат йод в более высокой степени окисления, чем -1, например 2-йодоксибензойная кислота , обычный реагент для окисления спиртов до альдегидов , и дихлорид йодбензола (PhICl ₂ ), используемый для селективного хлорирования. из алкенов и алкинов . Одним из наиболее известных применений йодорганических соединений является так называемый йодоформный тест , в котором йодоформ (CHI ₃ ) получают путем исчерпывающего йодирования метилкетона (или другого соединения, способного окисляться до метилкетона), так как следует:

Некоторыми недостатками использования йодорганических соединений по сравнению с хлорорганическими или броморганическими соединениями являются более высокая стоимость и токсичность производных йода, поскольку йод является дорогостоящим, а йодорганические соединения являются более сильными алкилирующими агентами. Например, йодацетамид и йодауксусная кислота денатурируют белки путем необратимого алкилирования остатков цистеина и предотвращения реформирования дисульфидных связей.

Обмен галогенов для получения йодалканов по реакции Финкельштейна немного осложняется тем фактом, что йодид является более уходящей группой, чем хлорид или бромид. Тем не менее разница достаточно мала, чтобы реакцию можно было довести до завершения, используя различную растворимость галогенидных солей или используя большой избыток галогенидной соли. В классической реакции Финкельштейна алкилхлорид или алкилбромид превращают в алкилйодид обработкой раствором йодида натрия в ацетоне . Йодид натрия растворит в ацетоне и хлорид натрия и бромид натрия не является. Реакция направлена ​​на продукты массовым действием из-за осаждения нерастворимой соли.

Возникновение и производство

Йод является наименее распространенным из стабильных галогенов, составляя лишь 0,46  частей на миллион в породах земной коры (сравните: фтор 544 частей на миллион, хлор 126 частей на миллион, бром 2,5 частей на миллион). Среди 84 элементов, которые встречаются в значительных количествах (элементы 1–42, 44–60, 62–83 и 90–92), он занимает 61-е место по содержанию. Йодидные минералы встречаются редко, и большинство месторождений, которые достаточно сконцентрированы для рентабельной добычи, представляют собой йодатные минералы. Примеры включают лаутарит , Ca (IO ₃ ) ₂ , и диетецеит , 7Ca (IO ₃ ) ₂ · 8CaCrO ₄ . Это минералы, которые присутствуют в виде следовых примесей в калише , обнаруженном в Чили , основным продуктом которого является нитрат натрия . Всего они могут содержать от 0,02% до 1% йода по массе. Йодат натрия извлекается из калише и восстанавливается до йодида бисульфитом натрия . Затем этот раствор реагирует со свежеэкстрагированным йодатом, что приводит к пропорциональному соотношению с йодом, который можно отфильтровать.

Калише было основным источником йода в 19 веке и продолжает оставаться важным сегодня, заменяя водоросли (которые больше не являются экономически жизнеспособным источником), но в конце 20 века рассолы стали сопоставимым источником. Японское газовое месторождение Minami Kanto к востоку от Токио и американское газовое месторождение Anadarko Basin на северо-западе Оклахомы являются двумя крупнейшими такими источниками. С глубины источника рассол горячее 60 ° C. Рассолом сначала очищают и подкисляют с помощью серной кислоты , а затем иодид присутствует окисляется до йода с хлором . Производится раствор йода, но он разбавлен и должен быть сконцентрирован. В раствор вдувается воздух для испарения йода, который поступает в абсорбционную башню, где диоксид серы восстанавливает йод. Йодистый водород (HI) , вступает в реакцию с хлором , чтобы осадить йод. После фильтрации и очистки йод фасуется.

2 HI + Cl ₂ → I ₂ ↑ + 2 HCl

I ₂ + 2 H ₂ O + SO ₂ → 2 HI + H ₂ SO ₄

2 HI + Cl ₂ → I ₂ ↓ + 2 HCl

Эти источники гарантируют, что сегодня Чили и Япония являются крупнейшими производителями йода. В качестве альтернативы рассол можно обработать нитратом серебра для осаждения йода в виде иодида серебра , который затем разлагается в результате реакции с железом с образованием металлического серебра и раствора иодида железа (II) . Затем йод может быть высвобожден путем замещения хлором .

Приложения

Около половины всего производимого йода переходит в различные йодорганические соединения, еще 15% остается в виде чистого элемента, еще 15% используется для образования йодида калия и еще 15% для других неорганических соединений йода. Среди основных применений соединений йода - катализаторы , кормовые добавки для животных, стабилизаторы, красители, красители и пигменты, фармацевтика, санитария (из настойки йода ) и фотография; второстепенные применения включают подавление смога, засев облаков и различные применения в аналитической химии.

Химический анализ

Проверка семени на крахмал раствором йода

Йодид и йодат-анионы часто используются для количественного объемного анализа, например, в иодометрии . Йод и крахмал образуют комплекс синего цвета, и эта реакция часто используется для проверки на крахмал или йод, а также в качестве индикатора в йодометрии . Йодный тест на крахмал до сих пор используется для обнаружения поддельных банкнот, напечатанных на крахмалосодержащей бумаге.

Йодная масса в граммах йода , что потребляется 100 грамм химического вещества , как правило , жиров или масел. Йодные числа часто используются для определения степени ненасыщенности жирных кислот . Эта ненасыщенность находится в форме двойных связей , которые реагируют с соединениями йода. В биологии линолевая кислота (C18: 2 n-6), омега-6 и альфа-линоленовая (C18: 3 n-3) омега-3, арахидоновая кислота (AA) - омега-6 (C20: 4n-6), и докозагексаеновая кислота (DHA) - омега-3 (C22: 6n-3), синтезированная с йодолипидами, образовавшимися среди клеточных мембран в процессе эволюции жизни, важными в механизме апоптоза , канцерогенеза и дегенеративных заболеваний .

Тетраиодомеркурат (II) калия , K ₂ HgI ₄ , также известен как реагент Несслера. Его часто используют в качестве чувствительного точечного теста на аммиак . Точно так же Cu ₂ HgI ₄ используется в качестве осаждающего реагента для определения алкалоидов . Водный щелочной раствор йода используется в йодоформном тесте на метилкетоны.

Спектроскопия

Спектры молекулы иода I ₂ состоят (не только) из десятков тысяч резких спектральных линий в диапазоне длин волн 500–700 нм. Поэтому это обычно используемый эталон длины волны (вторичный эталон). При измерении спектральным методом без допплера при фокусировке на одной из этих линий выявляется сверхтонкая структура молекулы йода. Линия теперь разрешена так, что можно измерить либо 15 компонентов (из четных вращательных квантовых чисел, J _четное ), либо 21 компонент (из нечетных вращательных квантовых чисел, J _{нечетных} ).

Иодид цезия и йодид натрия, активированный таллием, используются в кристаллических сцинтилляторах для обнаружения гамма-лучей. Эффективность высока и возможна энергодисперсионная спектроскопия, но разрешение довольно низкое.

Медицина

Элементарный йод

Элементный йод используют в качестве антисептика либо в качестве элемента, или в качестве водорастворимого трииодида аниона I ₃ ^- генерируемого на месте путем добавления йодида в плохо растворимом в воде элементарного йода (обратная химическая реакция имеет некоторый свободный элементарный йод доступный для антисептики) . Элементарный йод также можно использовать для лечения йодной недостаточности .

В качестве альтернативы, йод может быть получен из йодофоров , которые содержат комплекс йода с солюбилизирующим агентом (ион йодида можно условно рассматривать как йодофор в водных растворах трииодида). Примеры таких препаратов включают:

• Настойка йода : йода в этаноле или йода и йодида натрия в смеси этанола и воды.
• Йод Люголя : йод и йодид только в воде, образуя в основном трииодид. В отличие от настойки йода, йод Люголя имеет минимальное количество компонента свободного йода (I ₂ ).
• Повидон йод ( йодофор ).

Антимикробное действие йода быстрое и работает при низких концентрациях, поэтому он используется в операционных. Его конкретный способ действия неизвестен. Он проникает в микроорганизмы и атакует определенные аминокислоты (например, цистеин и метионин ), нуклеотиды и жирные кислоты , что в конечном итоге приводит к гибели клеток . Он также обладает противовирусным действием, но нелипидные вирусы и парвовирусы менее чувствительны, чем вирусы с липидной оболочкой. Йод, вероятно, атакует поверхностные белки вирусов в оболочке , а также может дестабилизировать жирные кислоты мембран, вступая в реакцию с ненасыщенными углеродными связями .

Другие составы

В медицине для лечения острого тиреотоксикоза применяют насыщенный раствор йодида калия . Он также используется для блокирования поглощения йода-131 щитовидной железой (см. Раздел об изотопах выше), когда этот изотоп используется в составе радиофармацевтических препаратов (таких как иобенгуан ), которые не нацелены на щитовидную железу или ткани тироидного типа.

Йод-131 (обычно в виде йодида) является компонентом ядерных осадков и особенно опасен из-за склонности щитовидной железы концентрировать проглоченный йод и удерживать его в течение периодов дольше, чем радиологический период полураспада этого изотопа, составляющий восемь дней. По этой причине людям, подвергающимся риску воздействия радиоактивного йода из окружающей среды (йод-131) в результате выпадения осадков, может быть рекомендовано принимать таблетки нерадиоактивного йодида калия. Типичная доза для взрослых составляет одну таблетку 130 мг в 24 часа, обеспечивая 100 мг (100 000 микрограммов ) ионного йода. (Типичная суточная доза йода для нормального здоровья составляет порядка 100 микрограммов; см. «Диетическое потребление» ниже.) Проглатывание этой большой дозы нерадиоактивного йода сводит к минимуму поглощение радиоактивного йода щитовидной железой.

Диатризойная кислота , йодсодержащий радиоконтрастный агент

Как элемент с высокой электронной плотностью и атомным номером йод поглощает рентгеновские лучи слабее 33,3 кэВ из-за фотоэлектрического эффекта самых внутренних электронов. Йодорганические соединения используются при внутривенной инъекции в качестве рентгеноконтрастных агентов. Это приложение часто используется вместе с передовыми рентгенологическими методами, такими как ангиография и компьютерная томография . В настоящее время все водорастворимые радиоконтрастные вещества используют йод.

Другие

При производстве дигидроиодида этилендиамина , используемого в качестве пищевой добавки для домашнего скота, расходуется большая часть доступного йода. Еще одно важное применение - катализатор для производства уксусной кислоты с помощью процессов Monsanto и Cativa . В этих технологиях, которые поддерживают мировой спрос на уксусную кислоту, иодистоводородная кислота превращает исходный метанол в метилиодид, который подвергается карбонилированию . Гидролиз полученного ацетилиодида регенерирует иодистоводородную кислоту и дает уксусную кислоту.

Неорганические йодиды находят специализированное применение. Титан, цирконий, гафний и торий очищаются с помощью процесса Ван Аркеля – де Бура , который включает обратимое образование тетраиодидов этих элементов. Йодид серебра является основным ингредиентом традиционной фотопленки. Тысячи килограммов йодида серебра ежегодно используются для засева облаков, чтобы вызвать дождь.

Йодорганическое соединение эритрозин является важным пищевым красителем. Перфторалкилиодиды являются предшественниками важных поверхностно-активных веществ, таких как перфтороктансульфоновая кислота .

Реакция часов на йод (в которой йод также служит тестом на крахмал, образуя темно-синий комплекс), является популярным образовательным демонстрационным экспериментом и примером, казалось бы, колеблющейся реакции (колеблется только концентрация промежуточного продукта).

Хотя йод играет широко распространенную роль у многих видов, содержащие его агенты могут оказывать различное воздействие на разные виды в сельскохозяйственной системе. Рост всех штаммов Fusarium verticillioides значительно подавляется йодсодержащим фунгистатическим средством (AJ1629-34EC) в концентрациях, не наносящих вред урожаю. Это может быть менее токсичное противогрибковое сельскохозяйственное средство из-за его относительно естественного химического состава.

Биологическая роль

Щитовидная железа система гормонов щитовидной железы T ₃ и T ₄

Сравнение содержания йода в моче во Франции (в микрограммах / день) для некоторых регионов и департаментов (средние уровни йода в моче, измеренные в микрограммах на литр в конце двадцатого века (с 1980 по 2000 год))

Йод является незаменимым элементом для жизни и, имея атомный номер Z = 53, является самым тяжелым элементом, в котором обычно нуждаются живые организмы. ( Лантан и другие лантаноиды , а также вольфрам с Z = 74 используются несколькими микроорганизмами.) Он необходим для синтеза регулирующих рост гормонов щитовидной железы тироксина и трийодтиронина (Т ₄ и Т ₃ соответственно, названные в честь их количество атомов йода). Дефицит йода приводит к снижению выработки Т ₃ и Т ₄ и сопутствующему увеличению ткани щитовидной железы в попытке получить больше йода, вызывая заболевание, известное как простой зоб . Основной формой гормона щитовидной железы в крови является тироксин (Т ₄ ), который имеет более длительный период полураспада, чем Т ₃ . У людей соотношение высвобождаемых в кровь Т ₄ к Т ₃ составляет от 14: 1 до 20: 1. Т ₄ превращается в активный Т ₃ (в три-четыре раза более мощный, чем Т ₄ ) внутри клеток под действием дейодиназ (5'-йодиназы). Затем они обрабатываются декарбоксилированием и дейодированием с образованием йодтиронамина (T ₁ a) и тиронамина (T ₀ a '). Все три изоформов deiodinases являются селеном отработанных ферментов; таким образом, диетический селен необходим для производства Т ₃ .

На йод приходится 65% молекулярной массы Т ₄ и 59% Т ₃ . От 15 до 20 мг йода сосредоточено в тканях и гормонах щитовидной железы, но 70% всего йода в организме находится в других тканях, включая молочные железы, глаза, слизистую оболочку желудка, тимус плода, спинномозговую жидкость и сосудистое сплетение, артериальное кровообращение. стенки, шейка матки и слюнные железы. В клетки этих тканей йодид попадает непосредственно через симпортер йодида натрия (NIS). Действие йода в ткани молочной железы связано с развитием плода и новорожденного, но в других тканях оно (по крайней мере) частично неизвестно.

Диетическое потребление

Суточные уровни потребления, рекомендованные Национальной медицинской академией США, составляют от 110 до 130 мкг для младенцев до 12 месяцев, 90 мкг для детей до восьми лет, 130 мкг для детей до 13 лет, 150 мкг для взрослых, 220 мкг для беременных и 290 мкг для кормящих. Допустимый верхний уровень потребления (UL) для взрослых составляет 1100 мкг / день. Этот верхний предел был оценен путем анализа влияния добавок на тиреотропный гормон .

Щитовидной железе требуется не более 70 мкг в день для синтеза необходимых суточных количеств Т4 и Т3. Более высокие рекомендуемые суточные уровни йода кажутся необходимыми для оптимального функционирования ряда систем организма, включая лактацию , слизистую желудка , слюнные железы , клетки мозга, сосудистое сплетение , тимус и стенки артерий .

Естественные источники диетического йода включают морепродукты , такие как рыба, водоросли (например, водоросли ) и моллюски , молочные продукты и яйца, если животные получали достаточно йода, а также растения, выращенные на богатой йодом почве. Йодированная соль обогащена йодом в виде йодида натрия .

По состоянию на 2000 год среднее потребление йода с пищей в Соединенных Штатах составляло от 240 до 300 мкг / день для мужчин и от 190 до 210 мкг / день для женщин. Основное население США имеет адекватное йодное питание, причем женщины детородного возраста и беременные женщины имеют возможный умеренный риск дефицита йода. В Японии считалось, что потребление намного выше, от 5280 мкг / день до 13800 мкг / день из диетических морских водорослей или водорослей комбу , часто в форме экстрактов комбу умами для супового бульона и картофельных чипсов. Однако новые исследования показывают, что потребление в Японии приближается к 1000–3000 мкг / день. UL для взрослых в Японии последний раз пересматривался и составлял 3000 мкг / день в 2015 году.

После того, как были реализованы программы обогащения йодом, такие как йодирование соли, наблюдались некоторые случаи индуцированного йодом гипертиреоза (так называемый феномен Йода-Базедова ). Состояние, по-видимому, встречается в основном у людей старше сорока лет, и риск оказывается выше, когда дефицит йода является серьезным и начальное повышение потребления йода велико.

Дефицит

В регионах, где в рационе мало йода, как правило, в отдаленных внутренних районах и в полузасушливом экваториальном климате, где не употребляют морские продукты, дефицит йода вызывает гипотиреоз , симптомами которого являются крайняя усталость, зоб , замедление умственного развития, депрессия, лишний вес. прирост и низкие базальные температуры тела. Дефицит йода - основная причина предотвратимой умственной отсталости , результат, который возникает в первую очередь, когда младенцы или маленькие дети становятся гипотиреозами из-за нехватки этого элемента. Добавление йода в поваренную соль в значительной степени устранило эту проблему в более богатых странах, но дефицит йода остается серьезной проблемой общественного здравоохранения в развивающихся странах сегодня. Дефицит йода также является проблемой в некоторых регионах Европы. Обработка информации, мелкая моторика и решение проблем со зрением улучшаются за счет восполнения запасов йода у детей с умеренным дефицитом йода.

Меры предосторожности

Токсичность

Опасности
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Опасность
Положения об опасности GHS	H312 , H332 , H315 , H319 , H335 , H372 , H400
Меры предосторожности GHS	P261 , P273 , P280 , P305 , P351 , P338 , P314
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 0

Элементарный йод (I ₂ ) токсичен при пероральном приеме в неразбавленном виде. Смертельная доза для взрослого человека составляет 30 мг / кг, что составляет примерно 2,1–2,4 грамма для человека с массой тела от 70 до 80 кг (даже если эксперименты на крысах показали, что эти животные могут выжить после приема дозы 14000 мг / кг). Избыток йода может быть более цитотоксичным при дефиците селена . Добавление йода в группы населения с дефицитом селена теоретически проблематично, отчасти по этой причине. Токсичность обусловлена ​​его окислительными свойствами, благодаря которым он денатурирует белки (включая ферменты).

Элементарный йод также раздражает кожу. Прямой контакт с кожей может вызвать повреждение, поэтому с твердыми кристаллами йода следует обращаться осторожно. Растворы с высокой концентрацией элементарного йода, такие как настойка йода и раствор Люголя , способны вызывать повреждение тканей при длительной очистке или антисептике; аналогично жидкий повидон-йод (бетадин), попавший на кожу, в некоторых случаях, о которых сообщалось, приводил к химическим ожогам.

Профессиональное воздействие

Люди могут подвергаться воздействию йода на рабочем месте при вдыхании, проглатывании, контакте с кожей и глазами. Управление по охране труда и здоровья (OSHA) установило допустимый предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия йода на рабочем месте на уровне 0,1 ppm (1 мг / м ³ ) в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) установила предел Рекомендуемый экспозиции (REL) 0,1 частей на миллион (1 мг / м ³ ) в течение 8-часового рабочего дня. При уровне 2 промилле йод немедленно опасен для жизни и здоровья .

Аллергические реакции

У некоторых людей развивается гиперчувствительность к продуктам и пищевым продуктам, содержащим йод. Применение настойки йода или бетадина может вызвать сыпь, иногда сильную. Парентеральное применение контрастных веществ на основе йода (см. Выше) может вызывать реакции, варьирующиеся от легкой сыпи до фатальной анафилаксии . Такие реакции привели к заблуждению (широко распространенному даже среди врачей) о том, что у некоторых людей аллергия на сам йод; Так истолковывалась даже аллергия на морепродукты, богатые йодом. Фактически, никогда не было подтвержденного сообщения об истинной аллергии на йод, а аллергия на элементарный йод или простые соли йода теоретически невозможна. Реакции гиперчувствительности на продукты и продукты, содержащие йод, по-видимому, связаны с другими их молекулярными компонентами; таким образом, у человека, у которого выявлена ​​аллергия на один продукт или продукт, содержащий йод, может не быть аллергической реакции на другой. Пациенты с различной пищевой аллергией (моллюски, яйца, молоко и т. Д.) Не имеют повышенного риска гиперчувствительности к контрастному веществу. Как и в случае со всеми лекарствами, перед введением йодсодержащих препаратов следует расспросить и проконсультироваться с ними.

Статус в списке I Управления по борьбе с наркотиками США

Фосфор может восстанавливать элементарный йод до иодистоводородной кислоты , которая является реагентом, эффективным для восстановления эфедрина или псевдоэфедрина до метамфетамина . По этой причине йод был включен Управлением по борьбе с наркотиками США в список I химического вещества-прекурсора в соответствии с 21 CFR 1310.02 .

В популярной культуре

В пилотном эпизоде ​​сериала « Во все тяжкие» виден контейнер с йодом, когда Уолтер Уайт впервые синтезирует метамфетамин по пути Нагаи , используя красный фосфор и йод для уменьшения количества псевдоэфедрина .

использованная литература

Библиография

• Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.