Historiejod, egenskaper, struktur, innhenting, risiko, bruk

Han jod Det er et reaktivt ikke -metallisk element som tilhører gruppe 17 i det periodiske tabellen (halogener) og er representert med det kjemiske symbolet I. I hovedsak er det et kjent element på det populære nivået, fra jodisert vann, til tyrosinhormonet.

I fast tilstand er jodet mørk grå med en metallisk glans (nedre bilde), som er i stand til å sublimere for å produsere en fiolett damp som, når den kondenserer på en kald overflate, etterlater en mørk rest. Tallrike og attraktive har vært eksperimenter for å demonstrere disse egenskapene.

Robuste jodkrystaller. Kilde: Bungee [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Dette elementet ble isolert for første gang av Bernard Curtois i 1811, mens de oppnådde forbindelser som fungerte som råstoff for fremstilling av saltpeter. Imidlertid identifiserte Curtois ikke jod som et element, fortjeneste delt av Joseph Gay-Lussac og Humphry Davy. Gay-Lussac identifiserte elementet som "iode", et begrep som kom fra det greske ordet "ioides" som den fiolette fargen ble utpekt.

Det elementære jodet, som de andre halogenene, er et diatomisk molekyl, dannet av to jodatomer forent av en kovalent binding. Van der Waals interaksjon mellom jodmolekyler er den sterkeste blant halogener. Dette forklarer hvorfor jod er halogen med de høyeste smelte- og kokepunktene. I tillegg er det det minste reagens av halogener, og den med mindre elektronegativitet.

Jod er et essensielt element som krever å bli inntatt, siden det er nødvendig for kroppsvekst; hjerne og mental utvikling; Metabolisme generelt osv., Anbefaler et daglig inntak på 110 ug/dag.

Mangelen på jod i en persons fostertilstand er assosiert med utseendet til kretinisme, en tilstand som er preget av å bremse kroppsveksten; samt utilstrekkelig mental og intellektuell utvikling, strabismus osv.

I mellomtiden er en mangel på jod i alle aldre av individet assosiert med utseendet til en struma, preget av en skjoldbruskhypertrofi. Struma er en endemisk sykdom, siden den er begrenset til visse geografiske områder med egne mategenskaper.

[TOC]

Historie

Oppdagelse

Jodet ble oppdaget av den franske kjemikeren Bernard Curtois, i 1811, mens han jobbet med sin far i produksjonen av salitre, og krever det av natriumkarbonat.

Denne forbindelsen ble isolert fra tang som samlet seg ved kysten av Normandie og Bretagne. For dette formål brant algene og asken ble vasket med vann, og ødela det resulterende avfallet med tilsetning av svovelsyre.

Ved en anledning, kanskje på grunn av en suksessfull feil, la curtois et overskudd av svovelsyre og en lilla damp ble dannet som krystallisert på kalde overflater, avsatt som mørke krystaller. Curtois mistenkte at han var i nærvær av et nytt element og kalte ham "Substance X".

Curtois oppdaget at dette stoffet når det ble blandet med ammoniakk dannet et brunt fast stoff (nitrogentriacuro) som utnyttet minimal kontakt.

Imidlertid hadde Curtois begrensninger for å fortsette sin forskning og bestemte seg for å levere tegn på stoffet hans til Charles Desormes, Nicolas Clément, Joseph Gay-Lussac og André-Marie Ampère, for å få sitt samarbeid.

Fremvekst av navnet

I november 1813 offentliggjorde Desormes og Clément å oppdage Curtois. I desember samme år sa Gay-Lussac at det nye stoffet kan være et nytt element, noe.

Sir Humphry Davy, som mottok en del av prøven levert til Ampère av Curtois, gjorde eksperimenter med prøven og la merke til en likhet med klor. I desember 1813 deltok Royal Society of London identifiseringen av et nytt element.

Selv om et argument mellom Gay-Lussac og Davy om identifisering av jod oppsto, anerkjente begge at Curtois var den første som hadde isolert det. I 1839 Curtois Final.

Historisk bruk

I 1839 ga Louis Daguerre jodet sin første kommersielle bruk, ved oppfinnelse av en metode for å produsere fotografiske bilder kalt Daguerreotypes, i tynne ark med metall.

I 1905 undersøkte den amerikanske patologen David Marine, jodmangel ved visse sykdommer og anbefalte inntaket hans.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Utseende

Sublimering av jodkrystaller. Kilde: Ershova Elizaveta [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Mørkegrå metallisk glans. Når det sublimerer sine damper, er de fiolette farge (overlegen bilde).

Standard atomvekt

126.904 u

Atomnummer (z)

53

Smeltepunkt

113,7 ºC

Kokepunkt

184,3 ºC

Tetthet

Omgivelsestemperatur: 4.933 g/cm³

Løselighet

I vannet løses det opp for å forårsake brune oppløsninger av en konsentrasjon på 0,03% til 20 ºC.

Denne løseligheten øker betydelig hvis det tidligere er oppløst jodidioner, som en balanse mellom I er etablert^- og jeg₂ Å danne den anioniske arten i₃^-, som er løst bedre enn jod.

I organiske løsningsmidler som kloroform, karbontetraklorid og karbondisulfid, oppløses jod og gir en lilla farging. Den oppløses også i nitrogenforbindelser, for eksempel pyridin, kinolin og ammoniakk, for å danne en brun løsning, igjen.

Forskjellen i fargene ligger i det faktum at jod oppløses som solvaterte molekyler I₂, eller som belastningsoverføringskomplekser; Sistnevnte vises når de handler.

Kan tjene deg: natriumsulfid (Na2s)

Lukt

Dekar, irriterende og karakteristisk. Lukt terskel: 90 mg/m³ og irriterende luktterskel: 20 mg/m³.

Oktanol/vannpartisjonskoeffisient

Logg P = 2.49

Nedbrytning

Når han blir oppvarmet til nedbrytning, avgir han en hydrogenjodidrøyk og flere jodidforbindelser.

Goo

2,27 cp ved 116 ºC

Trippelpunkt

386,65 K og 121 kPa

Kritisk punkt

819 K og 11,7 MPa

Fusjonsvarme

15,52 kJ/mol

Fordampningsvarme

41,57 kJ/mol

Molar kalorikapasitet

54,44 J/(mol · K)

Damptrykk

Jodet har et moderat damptrykk, og når beholderen som inneholder åpnes, sublimeres den sakte til en fiolett damp, irriterende for øynene, nesen og halsen.

Oksidasjonstall

Oksidasjonstallene for jod er: -1 (i^-), +1 (i⁺), +3 (i³⁺), +4 (i⁴⁺), +5 (i⁵⁺), +6 (i⁶⁺) og +7 (i⁷⁺). I alle jodidsalter, som tilfelle av Ki, oppfyller jodet et oksidasjonsnummer på -1, fordi vi har anion I^-.

Jod skaffer seg positive oksidasjonstall når de kombineres med mer elektronegative elementer enn ham; For eksempel i oksydene sine (jeg₂ENTEN₅ og jeg₄ENTEN₉) eller interhalogenerte forbindelser (I-F, I-CL og I-BR).

Elektronegativitet

2.66 på Pauling -skalaen

Ioniseringsenergi 

Først: 1.008,4 kJ/mol

For det andre: 1.845 kJ/mol

Tredje: 3.180 kJ/mol

Termisk ledningsevne

0,449 w/(m · k)

Elektrisk resistivitet

1.39 · 10⁷ Ω · m til 0 ºC

Magnetisk ordre

Diamagnetisk

Reaktivitet

Jod er kombinert med de fleste metaller for å danne jodider, og også med ikke -metalliske elementer som fosfor og andre halogener. Jodidionet er et sterkt reduserende middel, som spontant slipper et elektron. Jodidoksidasjon gir et brunaktig fargestoff av jod.

Jod, tvert imot av jodid, er et svakt oksidasjonsmiddel; svakere enn brom, klor og fluor.

Jodet med oksidasjonsnummer +1 kan kombineres med andre halogener med oksidasjonsnummer -1, for å stamme halogenidene til jod; For eksempel: jodbromid. Det er også kombinert med hydrogen for å forårsake hydrogenjodid, som etter oppløsning i vann kalles iarhydinsyre.

Yodhorric acid er en veldig sterk syre som er i stand til å danne jodider ved reaksjon med metaller eller deres oksider, hydroksider og karbonater. Jod har en oksidasjonstilstand +5 i yodiumsyre (HIO₃), som er dehydrert for å produsere jodpentoksid (i₂ENTEN₅).

Elektronisk struktur og konfigurasjon

- Jodatom og deres koblinger

Joddiatomisk molekyl. Kilde: Benjah-BMM27 via Wikipedia.

Jodet i sin basaltilstand består av et atom som har syv elektroner i Valencia, bare en av å kunne fullføre oktetten og bli isolektronisk med edel xenongass. Disse syv elektronene er ordnet i 5S- og 5P -orbitalene i henhold til deres elektroniske konfigurasjon:

[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5 s⁵

Derfor viser atomer jeg en sterk tendens til å koble kovalent slik at hver enkelt har åtte elektroner i sitt ytterste lag. Dermed nærmer to atomer jeg og danner I-I-koblingen, som definerer det diatomiske molekylet I₂ (overlegen bilde); Molekylær jodenhet i sine tre fysiske tilstander under normale forhold.

I bildet blir molekylet jeg observert₂ representert av en romfyllmodell. Ikke bare er det et diatomisk molekyl, men også homonukleær og apolar; Så dets intermolekylære interaksjoner (i₂ - Yo₂) De styres av London -spredningsstyrker, som er direkte proporsjonale med deres molekylmasse og atomstørrelse.

Denne I-I-lenken er imidlertid svakere sammenlignet med de andre halogenene (F-F, CL-CL og BR-BR). Dette skyldes teorien til den dårlige overlappingen av Spo³.

- Krystaller

Molekylmassen til i₂ Det gjør at de spredende kreftene kan være tilstrekkelig retning og sterk til å etablere et ortorrombisk glass ved omgivelsestrykk. Det høye elektroninnholdet gjør at lys fremmer energiovergangssymfiner, som produserer jodkrystaller.

Men når jod sublimerer de vaporene viser en fiolett farge. Dette er allerede en indikasjon på en mer spesifikk overgang innen molekylære orbitaler i I₂ (De med større energi eller antienlace).

Unitary Ortorrombic Cell sentrert på basen for jodkrystall. Kilde: Benjah-BMM27 [Public Domain].

Molekylene jeg er vist ovenfor₂, representert av en modell av sfærer og barer, bestilt inne i den ortorrombiske cellen.

Det kan observeres at det er to lag: det av nedenfor med fem molekyler, og det av mediet med fire. Merk at et jodmolekyl er lokalisert ved basen av cellen. Krystallen er konstruert med jevne mellomrom disse lagene i de tre dimensjonene.

Turnering av retning parallelt med I-I-koblingene, det er funnet at jod-orbitalene overlapper hverandre for å generere et drivbånd, som går tilbake til dette elementet en halvleder; Imidlertid forsvinner evnen til å utføre strøm hvis retningen vinkelrett på lagene følges.

Koble avstander

I-I-lenken ser ut til å ha blitt forsinket; Og faktisk er det, fordi lengden på koblingen øker fra 266 pm (gassoppgave), 272 pm (solid tilstand).

Dette kan skyldes det faktum at molekylene i gass i₂ De er veldig distanserte, og deres intermolekylære krefter er nesten ubetydelige; Mens de er i det faste stoffet, blir disse kreftene (I-i-I) konkrete, og tiltrekker jodatomene til to nabomolekyler mot seg selv og i henhold til den intermolekylære avstanden (eller interatomisk, ellers sett).

Det kan tjene deg: forhold mellom kjemi og andre vitenskaper

Deretter, når det sublimale jodglasset, trekker I-I-obligasjonen i gassfasen, ettersom nabomolekyler ikke lenger utøver den samme tiltrekningskraften (spredende) over omgivelsene. Og også logisk sett avstanden i₂ - Yo₂ øker.

- Faser

Det ble nevnt ovenfor at I-I-lenken er svakere sammenlignet med den andre halogenene. I gassfase ved en temperatur på 575 ºC, 1% av molekylene I₂ De går i oppløsning til individuelle og atomer. Det er så mye termisk energi at bare to og re -holderen er atskilt, og så videre.

Tilsvarende kan denne koblingsbrudd oppstå hvis et stort trykk på jodkrystaller blir brukt. Når du komprimerer det for mye (under trykk hundretusener av ganger høyere enn atmosfærisk), molekylene I₂ De er omorganisert som en monoatomisk fase I, og det sies da at jod viser metallegenskaper.

Imidlertid er det andre krystallinske faser, for eksempel: kropp -sentrert orthrome.

Hvor er det og skaffer seg

Jod har en vektandel, i forhold til jordskorpen, 0,46 ppm, okkuperende sted 61 i overflod i den. Yoduro -mineraler er knappe, og jodforekomster som er kommersielt utnyttbare er Yodatos.

Jodmineraler finner i stollende bergarter med en konsentrasjon på 0,02 mg/kg ved 1,2 mg/kg, og i magmatiske bergarter med en konsentrasjon på 0,02 mg ved 1,9 mg/kg. Det kan også finnes i Kimmeridge Lutita, med en konsentrasjon på 17 mg/kg vekt.

I tillegg finnes jodmineraler i fosfatbergarter med en konsentrasjon mellom 0,8 og 130 mg/kg. Sjøvann har en jodkonsentrasjon som varierer fra 0,1 til 18 ug/l. Alger, svamper og marine østers var tidligere de viktigste kildene til jod.

Imidlertid er hovedkildene kaliche, natriumnitratavsetninger i Atacama -ørkenen (Chile), og Salmuelas, hovedsakelig de fra det japanske gassfeltet i Minami Kanto, øst for Tokyo, og Anadarko Gas Field Basin i Oklahoma (USA ).

Caliche

Jod blir trukket ut fra jodinus caliche og behandles med natriumbisulfitt for å redusere den til jodid. Deretter reagerer løsningen med nylig trukket ut Yodato for å lette filtrering. Caliche var den viktigste kilden til jod i det nittende og tidlige tjuende århundre.

Saltlaken

Etter dens rensing blir saltlaken behandlet med svovelsyre, som produserer jodid.

Denne jodidoppløsningen reagerer deretter med klor for å produsere en fortynnet jodoppløsning, som fordamper ved hjelp av en luftstrøm som er avviket til et absorberende tårn av svoveldioksid, og produserer følgende reaksjon:

Yo₂  +  2 h₂Eller +så₂    => 2 Hei +H₂SW₄

Deretter reagerer hydrogenjodidgass med klor for å frigjøre jod i en gassformig tilstand:

2 Hei +Cl₂  => I₂  +  2 HCl

Og til slutt, jodfilter, renser og emballasje for bruk.

Biologisk papir

- Anbefalt kosthold

Jod er et essensielt element, siden det griper inn i en rekke funksjoner i levende vesener, som er spesielt kjent hos mennesker. Den eneste måten å inngå jod til mennesket er matvarene han inntar.

Det anbefalte joddietten varierer med alderen. Dermed krever en 6 -måned -gammel gutt et inntak på 110 ug/dag; Men fra 14 år er det anbefalte kostholdet 150 ug/dag. I tillegg bemerkes det at jodinntak ikke skal overstige 1.100 µg/dag.

- Skjoldbruskhormoner

Skjoldbruskkjertelstimulerende hormon (TSH) skilles ut av hypofysen og stimulerer jod med skjoldbruskkjertelfollikler. Jod blir ført inne i skjoldbruskkjertelen, kjent som kolloider, der det binder seg til aminosyren tyrosin for å danne monoyodothyrosin og diiodothyrosin.

I follikulær kolloid, en monoyodirosin₃). På den annen side kan to diiodothyrosinmolekyler kobles sammen, og danner tetrarydotyron (t₄). T₃ og T₄ De er de så -kalt skjoldbruskhormoner.

Hormoner t₃ og T₄ De skilles ut til plasma der de er bindende til plasmaproteiner; Blant dem transportørproteinet av skjoldbruskkjertelhormoner (TBG). De fleste skjoldbruskhormoner blir transportert i plasma som t₄.

Imidlertid er den aktive formen for skjoldbruskhormoner t₃, Så t₄ I de "hvite organene" av skjoldbruskkjertelhormoner, opplevelser og forvandlinger til T₃ Å utøve din hormonelle handling.

Effekter

Effektene av virkningen av skjoldbruskhormoner er flere, og kan påpeke følgende: økning i metabolisme og proteinsyntese; Fremme av kroppsvekst og hjerneutvikling; Økt blodtrykk og hjerterytme, etc.

- Mangel

Mangelen på jod og derfor av skjoldbruskkjertelhormoner, kjent som hypotyreose, har mange konsekvenser som er påvirket av personens alder.

Hvis jodmangel oppstår under en persons fostertilstand, er den mest relevante konsekvensen kreatinisme. Denne tilstanden er preget av tegn som forverring av mental funksjon, forsinkelse i fysisk utvikling, strudisme og sen seksuell modning.

Kan tjene deg: kobber: historie, egenskaper, struktur, bruk, biologisk papir

En jodmangel kan indusere en struma, uavhengig av alderen der mangel oppstår. En struma er en overdreven utvikling av skjoldbruskkjertelen, forårsaket av overdreven stimulering av kjertelen av TSH -hormonet, frigjort fra hypofysen som en konsekvens av jodmangel.

Den overdreven størrelsen på skjoldbruskkjertelen (struveren) kan komprimere luftrøret, og begrense passering av luft gjennom den. I tillegg kan det forårsake skade på laryngeale nerver som kan ha et resultat av rom.

Risiko

En forgiftning på grunn av overdreven jodinntak kan forårsake brannskader i munnen, halsen og feberen. Også magesmerter, kvalme, oppkast, diaré, svak puls og koma.

Et overskudd av jod produserer noen av symptomene som er observert i en mangel: det er en hemming av syntesen av skjoldbruskhormoner, så frigjøring av TSH øker, noe som resulterer i en skjoldbrusk -hypertrofi; det vil si en stikliter.

Det er studier som indikerer at overdreven jodinntak kan forårsake papillær kreft i skjoldbruskkjertelen. I tillegg kan overdreven jodinntak samhandle med medisiner ved å begrense virkningen.

Overdreven jodinntak med medisiner mot antityreoideer, som metimazol, som brukes til å behandle hypertyreose, kan ha en additiv effekt og forårsake hypotyreose.

Angiotensin (ECA) konverterende enzymhemmere, for eksempel BenazePril, brukes i hypertensjonsbehandling. Å ta en overdreven mengde kaliumjodid øker risikoen for hyperkalemi og hypertensjon.

applikasjoner

Leger

Jod fungerer som et desinfeksjonsmiddel av hud eller sår. Det har nesten øyeblikksbilde antimikrobiell virkning, gjennomtrengende mikroorganismer og samhandle med svovelaminosyrer, nukleotider og fettsyrer, noe som forårsaker celledød.

Den utøver sin antivirale handling fundamentalt på de dekkede virusene, og postulerer som angriper overflaten til de dekkede virusene.

Kaliumjodid i konsentrert løsning, brukes i behandlingen av tyrotoksikose. Det brukes også til å kontrollere effekten av en stråling av ¹³¹Jeg blokkerer foreningen av den radioaktive isotopen til skjoldbruskkjertelen.

Jod brukes i behandlingen av dendritisk keratitt. For dette blir hornhinnen til damper av mettet vann med jod utsatt, epitelet til hornhinnen mister midlertidig; Men det er en fullstendig utvinning av det på to eller tre dager.

Jod har også gunstige effekter på behandlingen av human sinusfibrose. På samme måte har det blitt påpekt at ¹³¹Jeg kan være en valgfri kreftbehandling i skjoldbruskkjertelen.

Reaksjoner og katalytisk virkning

Jod brukes til å oppdage tilstedeværelsen av stivelse, og gir en blå farge. Reaksjonen fra jod med stivelse brukes også til å oppdage tilstedeværelsen av falske billetter trykt på papir som inneholder stivelse.

Kalium (II) Tetrayodomercurate, også kjent som Nessler Reagent, brukes i ammoniakkdeteksjon. På samme måte brukes en alkalisk jodoppløsning i jodformtesten, for å vise tilstedeværelsen av metylcetonøs.

Uorganisk jodid. På et stadium av prosessen må tetrayoduros av disse metaller dannes.

Jod fungerer som en stabilisator for colfonia, olje og andre treprodukter.

Jod brukes som en katalysator i organiske synteseaksjoner av metylering, isomerisering og dehydrogenering. I mellomtiden brukes iarchloric acid som en katalysator for produksjon av eddiksyre i monsanto- og cativa -prosessene.

Jod fungerer som en katalysator i kondensasjon og alposasjon av aromatiske aminer, så vel som i sulfatisering og sulfaneringsprosesser, og for produksjon av syntetiske gummier.

Fotografering og optikk

Silver Yoduro er en viktig komponent i den tradisjonelle fotografiske filmen. Jod brukes til fremstilling av elektroniske instrumenter som unike glassprismer, polariserende optiske instrumenter og et glass som er i stand til å overføre infrarøde stråler.

Andre bruksområder

Jod brukes til utdyping av plantevernmidler, anilin og phtalana fargestoffer. I tillegg brukes den i fargestoffer syntese, og er et røykslukningsmiddel. Og til slutt fungerer sølvjodid som en kjerne av kondensering av vanndamp i skyene, for å forårsake regn.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Stuart Ira Fox. (2003). Menneskelig fysiologi. Første utgave. Redigere. McGraw-Hill Inter-American
3. Wikipedia. (2019). Jod. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Takemura Kenichi, Sato Kyoko, Fujihisa Hiroshi & Onoda Mitsuko. (2003). Modulert struptur av fast jod under STI -molekylær dissosiasjon UND. Naturvolum 423, side971-974. gjør jeg.org/10.1038/nature01724
5. Chen l. et al. (1994). Strukturelle faseoverganger av jod ved høyt trykk. Institute of Physics, Sinica Academy, Beijing. gjør jeg.org/10.1088/0256-307X/11/2/010
6. Stefan Schneider & Karl Christe. (26. august 2019). Jod. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: Britannica.com
7. Dr. Doug Stewart. (2019). Jodelementfakta. Chemicool. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
8. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2019). Jod. PubChem -database. CID = 807. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
9. Rohner, f., Zimmermann, m., Jooste, p., Pandav, c., Caldwell, k., Raghavan, r., & Raiter, D. J. (2014). Biomarkører av ernæring for utvikling-Iod-gjennomgang. Journal of Nutrition, 144 (8), 1322S-1342s. Doi: 10.3945/jn.113.181974
10. Advameg. (2019). Jod. Kjemi forklarte. Gjenopprettet fra: ChemistryExplaed.com
11. Traci Pedersen. (19. april 2017). Fakta om jod. Gjenopprettet fra: Livescience.com
12. Megan Ware, RDN, LD. (30. mai 2017). Alt du trenger å vite om jod. Gjenopprettet fra: MedicalNewStody.com
13. National Institute of Health. (9. juli 2019). Jod. Hentet fra: SDG.OD.NIH.Gov