Spirta joda šķīdums… Kopš bērnības visiem bērniem un viņu vecākiem pazīstams palīgs pret skrāpējumiem, nobrāzumiem un griezumiem. Tas ir ātrs un efektīvs līdzeklis, kas kauterizē un dezinficē brūces virsmu. Tomēr vielas darbības joma neaprobežojas tikai ar medicīnu, jo joda ķīmiskās īpašības ir ļoti dažādas. Mūsu raksta mērķis ir tos iepazīt sīkāk.
Fiziskās īpašības
Vienkārša viela izskatās kā tumši violeti kristāli. Sildot, kristāla režģa iekšējās struktūras īpatnību, proti, molekulu klātbūtnes dēļ tā mezglos, savienojums neizkūst, bet uzreiz veido tvaikus. Tā ir sublimācija vai sublimācija. Tas izskaidrojams ar vājo saiti starp kristāla iekšienē esošajām molekulām, kuras viegli atdalās viena no otras – veidojas vielas gāzveida fāze. Joda skaits periodiskajā tabulā ir 53. Un tā atrašanās vieta starp citiem ķīmiskajiem elementiem norādakas pieder pie nemetāliem. Pakavēsimies pie šī jautājuma tālāk.
Elementa vieta periodiskajā tabulā
Jods ir piektajā periodā, VII grupā un kopā ar fluoru, hloru, bromu un astatīnu veido halogēnu apakšgrupu. Kodollādiņa un atoma rādiusa pieauguma dēļ halogēnu pārstāvjiem ir nemetāla īpašību pavājināšanās, tāpēc jods ir mazāk aktīvs nekā hlors vai broms, un arī tā elektronegativitāte ir mazāka. Joda atomu masa ir 126, 9045. Vienkāršu vielu, tāpat kā citus halogēnus, attēlo diatomu molekulas. Tālāk iepazīsimies ar elementa atoma uzbūvi.
Elektroniskās formulas funkcijas
Pieci enerģijas līmeņi un pēdējais no tiem gandrīz pilnībā piepildīts ar elektroniem apstiprina, ka elementam ir izteiktas nemetālu pazīmes. Tāpat kā citi halogēni, jods ir spēcīgs oksidētājs, kas atņem no metāliem un vājākiem nemetāliskiem elementiem - sēru, oglekli, slāpekli - elektronu, kas trūkst pirms piektā līmeņa pabeigšanas.
Jods ir nemetāls, kura molekulās ir kopīgs p-elektronu pāris, kas saista kopā atomus. To blīvums pārklāšanās vietā ir vislielākais, kopējais elektronu mākonis nepārvietojas ne uz vienu no atomiem un atrodas molekulas centrā. Veidojas nepolāra kovalentā saite, un pašai molekulai ir lineāra forma. Halogēnu sērijās no fluora līdz astatīnam kovalentās saites stiprums samazinās. Notiek entalpijas vērtības samazināšanās, no kuras atkarīga elementu molekulu sadalīšanās atomos. Kā tas ietekmē joda ķīmiskās īpašības?
Kāpēc jods ir mazāk aktīvs nekā citi halogēni
Nemetālu reaktivitāti nosaka pievilkšanās spēks pret viņu pašu svešo elektronu atoma kodolu. Jo mazāks ir atoma rādiuss, jo lielāki ir citu atomu negatīvi lādēto daļiņu elektrostatiskie pievilkšanas spēki. Jo lielāks ir perioda numurs, kurā elements atrodas, jo vairāk enerģijas līmeņu tam būs. Jods atrodas piektajā periodā, un tam ir vairāk enerģijas slāņu nekā bromam, hloram un fluoram. Tāpēc joda molekulā ir atomi, kuru rādiuss ir daudz lielāks nekā iepriekš uzskaitītajiem halogēniem. Tāpēc I2 daļiņas vājāk piesaista elektronus, kas noved pie to nemetālisko īpašību pavājināšanās. Vielas iekšējā struktūra neizbēgami ietekmē tās fizikālās īpašības. Šeit ir daži konkrēti piemēri.
Sublimācija un šķīdība
Joda atomu savstarpējās pievilcības samazināšana tās molekulā, kā mēs teicām iepriekš, noved pie kovalentās nepolārās saites stiprības pavājināšanās. Samazinās savienojuma izturība pret augstu temperatūru un palielinās tā molekulu termiskā disociācija. Atšķirīga halogēna iezīme: vielas pāreja no cieta stāvokļa uzreiz uz gāzveida stāvokli, t.i., joda galvenā fizikālā īpašība ir sublimācija. Tā šķīdība organiskajos šķīdinātājos, piemēram, oglekļa disulfīdā, benzolā, etanolā, ir augstāka nekā ūdenī. Tātad 100 g ūdens 20 ° C temperatūrā var izšķīdināt tikai 0,02 gvielas. Šo funkciju izmanto laboratorijā, lai no ūdens šķīduma iegūtu jodu. Sakratot to ar nelielu daudzumu H2S, var novērot sērūdeņraža purpursarkano krāsu, ko izraisa halogēna molekulu pāreja tajā.
Joda ķīmiskās īpašības
Mijiedarbojoties ar metāliem, elements vienmēr darbojas vienādi. Tas piesaista metāla atoma valences elektronus, kas atrodas vai nu uz pēdējā enerģijas slāņa (s-elementi, piemēram, nātrijs, kalcijs, litijs utt.), vai uz priekšpēdējā slāņa, kurā ir, piemēram, d-elektroni. Tie ietver dzelzi, mangānu, varu un citus. Šajās reakcijās metāls būs reducētājs, un jods, kura ķīmiskā formula ir I2, būs oksidētājs. Tāpēc vienkāršas vielas augstā aktivitāte ir iemesls tās mijiedarbībai ar daudziem metāliem.
Ievērības cienīga ir joda mijiedarbība ar ūdeni karsējot. Sārmainā vidē reakcija notiek, veidojot jodīda un jodskābju maisījumu. Pēdējai vielai piemīt spēcīgas skābes īpašības un pēc dehidratācijas tā pārvēršas joda pentoksīdā. Ja šķīdumu paskābina, tad iepriekš minētie reakcijas produkti savstarpēji mijiedarbojas, veidojot sākotnējās vielas - brīvās molekulas I2 un ūdeni. Šī reakcija pieder pie redoksa tipa, tai piemīt joda kā spēcīga oksidētāja ķīmiskās īpašības.
Kvalitatīva cietes reakcija
Gan neorganiskajā, gan organiskajā ķīmijā pastāv reakciju grupa, izmantojotko mijiedarbības produktos var identificēt noteikta veida vienkāršus vai sarežģītus jonus. Salikto ogļhidrātu - cietes - makromolekulu noteikšanai bieži izmanto I2 5% spirta šķīdumu. Piemēram, dažus pilienus tā pilina uz neapstrādāta kartupeļa šķēles, un šķīduma krāsa kļūst zila. Mēs novērojam tādu pašu efektu, kad viela nonāk jebkurā cieti saturošā produktā. Šo reakciju, kas rada zilo jodu, plaši izmanto organiskajā ķīmijā, lai apstiprinātu polimēra klātbūtni testa maisījumā.
Joda un cietes mijiedarbības produkta labvēlīgās īpašības ir zināmas jau sen. To lietoja, ja nebija pretmikrobu zāļu, lai ārstētu caureju, kuņģa čūlu remisijā, elpošanas sistēmas slimības. Cietes pasta, kas satur aptuveni 1 tējkaroti joda spirta šķīduma uz 200 ml ūdens, tika plaši izmantota sastāvdaļu lētu un vieglas pagatavošanas dēļ.
Tomēr jāatceras, ka zilais jods ir kontrindicēts mazu bērnu ārstēšanā, cilvēkiem, kuri cieš no paaugstinātas jutības pret jodu saturošām zālēm, kā arī pacientiem ar Greivsa slimību.
Kā nemetāli reaģē savā starpā
Starp VII grupas galvenās apakšgrupas elementiem jods reaģē ar fluoru, visaktīvāko nemetālu ar augstāko oksidācijas pakāpi. Process notiek aukstumā un to pavada sprādziens. Ar ūdeņradi I2 mijiedarbojas ar spēcīgu karsēšanu, un ne pilnībā, reakcijas produkts - HI - sāk sadalīties izejvielās. Jodūdeņražskābe ir diezgan spēcīga un, lai gan pēc īpašībām ir līdzīga sālsskābei, tai joprojām ir izteiktākas reducētāja pazīmes. Kā redzat, joda ķīmiskās īpašības ir saistītas ar tā piederību aktīvajiem nemetāliem, tomēr elementam ir zemāka oksidēšanas spēja nekā bromam, hloram un, protams, fluoram.
Elementa loma dzīvajos organismos
Vislielākais jonu saturs I- atrodas vairogdziedzera audos, kur tie ir daļa no vairogdziedzera stimulējošiem hormoniem: tiroksīna un trijodtironīna. Tie regulē kaulu audu augšanu un attīstību, nervu impulsu vadīšanu un vielmaiņas ātrumu. Īpaši bīstams ir jodu saturošo hormonu trūkums bērnībā, jo ir iespējama garīga atpalicība un tādas slimības simptomu parādīšanās kā kretinisms.
Nepietiekama tiroksīna sekrēcija pieaugušajiem ir saistīta ar joda deficītu ūdenī un pārtikā. To pavada matu izkrišana, tūskas veidošanās un fiziskās aktivitātes samazināšanās. Arī kāda elementa pārpalikums organismā ir ārkārtīgi bīstams, jo attīstās Greivsa slimība, kuras simptomi ir nervu sistēmas uzbudināmība, ekstremitāšu trīce un smags svara zudums.
Augstais joda savienojumu saturs ir sastopams dažiem floras pasaules pārstāvjiem. Apakšējie augi – brūnās un sarkanās aļģes – uzkrāj tās savā tallijā. No augstākajiem augiem joda uzkrāšanās rekordisti ir skābie ķirši, hurma, dateles un bietes. Jūras veltes un jūras zivis satur lielu daudzumu elementa.
Jodīdu izplatība dabā un metodes tīru vielu iegūšanai
Lielākā daļa elementa atrodas dzīvajos organismos un Zemes apvalkos - hidrosfērā un litosfērā - saistītā stāvoklī. Jūras ūdenī ir elementa sāļi, taču to koncentrācija ir niecīga, tāpēc no tā iegūt tīru jodu ir neizdevīgi. Daudz efektīvāk ir iegūt vielu no brūnaļģu pelniem: fucus, brūnaļģes, sargassum.
Rūpnieciskā mērogā I2 naftas ieguves procesu laikā tiek izolēts no gruntsūdeņiem. Dažu rūdu, piemēram, Čīles salpetra, apstrādes laikā tajā tiek atrasti kālija jodāti un hipojodāti, no kuriem pēc tam tiek iegūts tīrs jods. Ir diezgan izdevīgi iegūt I2 no ūdeņraža joda šķīduma, oksidējot to ar hloru. Iegūtais savienojums ir svarīga izejviela farmācijas rūpniecībai.
Papildus jau pieminētajam joda 5% spirta šķīdumam, kas satur ne tikai vienkāršu vielu, bet arī sāli - kālija jodīdu, kā arī spirtu un ūdeni, endokrinoloģijā medicīnisku iemeslu dēļ tiek lietotas zāles, piemēram, kā "jodu saturošs" un "jodomarīns".
Vietās ar zemu dabisko savienojumu saturu papildus jodētajam galda sālim varat izmantot tādus līdzekļus kā Antistrumine. Tas satur aktīvo vielu - kālija jodīdu - un ir ieteicams kā profilaktisks līdzeklis endēmiskā goitera simptomu novēršanai.
