Jod

jod
←  Tellur | Xenon  →
53 Br

I

Periodisk system af grundstoffer53 I
Udseende af et simpelt stof
Jod krystal
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer Jod / Jod (I), 53
Gruppe , punktum , blok 17 (forældet 7), 5,
p-element
Atommasse
( molær masse )
126.90447(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration [Kr] 4d 10 5s 2 5p 5
Atomradius 136 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius 133  kl
Ion radius (+7e) 50 (-1e) 220  pm
Elektronegativitet 2,66 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale +0,535 V
Oxidationstilstande -1, 0, +1, +3, +5, +7
Ioniseringsenergi
(første elektron)
1008,3 (10,45)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. ) 4,93 g/cm³
Smeltetemperatur 113,5°C
Kogetemperatur 184,35°C
Oud. fusionsvarme 15,52 (I-I) kJ/mol
Oud. fordampningsvarme 41,95 (I-I) kJ/mol
Molær varmekapacitet 54,44 [2]  J/(K mol)
Molært volumen 25,7  cm³ / mol
Mættet damptryk
P ( Pa ) en ti 100 1000 10.000 100.000
ved T ( K ) 260 282 309 342 381 457
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur ortorombisk
Gitterparametre a=7,18 b=4,71 c=9,81 [3]
c / a -forhold -
Andre egenskaber
Varmeledningsevne (300 K) (0,45) W/(m K)
CAS nummer 7553-56-2
længst levede isotoper
Isotop Udbredelse
_
Halvt liv Decay kanal Forfaldsprodukt
123 I synth. 13 timer EZ 123 Te
124 I synth. 4.176 dage EZ 124 Te
125 I synth. 59,40 dage EZ 125 Te
127 I 100 % stabil - -
129 I spormængder 1,57⋅10 7  år β - 129 Xe
131 I synth. 8.02070 dage β - 131 Xe
135 I synth. 6.57 timer β - 135 xe
53 jod
jeg126,9045
4d 10 5s 2 5p 5

Jod [4] ( almindeligt navn  er jod [5] ; fra græsk ἰώδης  - "violet ( violet )", også fra latin  I odum ) er et kemisk grundstof i den 17. gruppe (ifølge den forældede klassificering  - hovedundergruppen af den syvende gruppe, VIIA), den femte periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 53.

Et simpelt stof jod (under normale forhold ) er krystaller (formel - I 2 ) sort-grå med en lilla metallisk glans , der viser ikke-metalliske egenskaber og udsender en karakteristisk lugt. Danner let violette dampe med en skarp lugt . Elementært jod er meget giftigt .

Navn og betegnelse

Navnet på elementet blev foreslået af Gay-Lussac og kommer fra andet græsk. ἰο-ειδής (lit. "violet-lignende"), henviser til farven på dampen observeret af den franske kemiker Bernard Courtois under opvarmning af en moderlage af tangaske med koncentreret svovlsyre. I medicin og biologi kaldes dette grundstof og simple stof normalt jod , for eksempel "jodopløsning", i overensstemmelse med den gamle version af navnet, der eksisterede i den kemiske nomenklatur indtil midten af ​​det 20. århundrede.

Moderne kemisk nomenklatur bruger navnet jod . Samme holdning findes i nogle andre sprog, for eksempel på tysk: almindelig Jod og terminologisk korrekt Iod . Samtidig med ændringen af ​​grundstoffets navn i 1950'erne af International Union of General and Applied Chemistry blev grundstofsymbolet J erstattet af I [6] .

Historie

Jod blev opdaget i 1811 af Courtois . Når svovlsyre blev kogt med saltlage af tangaske, observerede han udviklingen af ​​en violet damp, som, når den blev afkølet, blev til mørke krystaller med en lys glans.

Jods elementære natur blev fastslået i 1811-1813 af L. J. Gay-Lussac (og lidt senere af H. Davy ). Gay - Lussac modtog også mange derivater ( HI , HIO3, I2O5 , ICl , etc. ). Den vigtigste naturlige kilde til jod er borevandet fra olie- og gasbrønde.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede var de vigtigste verdensleverandører af jod indehaverne af de chilenske salpeterfabrikker "Iodine Association" og "International Syndicate", som begrænsede udvindingen af ​​jod ved kun at bruge 30 ud af 160 fabrikker (700 tons pr. år ud af en potentiel 4000) for at opretholde høje priser på verdensmarkedet. I Storbritannien, Japan og Norge blev jod fremstillet af tang. I 1914 købte britiske firmaer op og lukkede de norske jodfabrikker. Rusland importerede chilensk jod gennem tyske og amerikanske mellemmænd indtil 1917, hvor en særlig tsarkommission godkendte etableringen af ​​et anlæg i Arkhangelsk til udvinding af jod fra Hvidehavsalger til frontens behov. I 1923, på grund af vanskelighederne med at indsamle råvarer, blev anlægget urentabelt og blev opløst. Dets ansatte åbnede en ny Zhizhginsky-fabrik med støtte fra jodafdelingen i Arkhangelsk Institute of Industrial Research og involverede Pomors i indsamlingen af ​​råmaterialer. Startende med 50 kg jod i 1923, modtog fabriksarbejderne i 1929 det første ton jod. Med USSR's årlige efterspørgsel på 115 tons tildelte RSFSR's statslige planlægningsudvalg yderligere midler til opførelse af yderligere 20 anlæg ved Hvidehavet og overvejede også muligheden for at udvinde jod fra oliekilderne på Apsheron-halvøen [ 7] . I 1964, på grundlag af Slavyansko-Troitskoye-forekomsten (den eneste industrielle forekomst af jod-bromvand i Rusland), blev Troitsk-jodfabrikken lanceret med en driftskapacitet på 200 tons jod om året. Med Sovjetunionens sammenbrud og fremkomsten af ​​billig jod fra Chile på hjemmemarkedet i midten af ​​1990'erne, blev virksomheden urentabel; YuzhPharm" [8] .

At være i naturen

Jod er et sjældent grundstof. Hans clark  er kun 0,5 mg/kg . Det er dog ekstremt spredt i naturen og er langt fra det mest almindelige element, men er til stede næsten overalt. Jod er i form af iodider i havvand ( 20-30 mg pr. ton havvand). Det er til stede i levende organismer, mest af alt i alger (op til 3 g pr. ton tørret tang [9]  - tangalger ). Det er også kendt i naturen i fri form, som et mineral , men sådanne fund er sjældne - i de termiske kilder i Vesuv og på øen Vulcano ( Italien ). Reserver af naturlige iodider anslås til 15 millioner tons , 99% af reserverne er i Chile og Japan . I øjeblikket udføres intensiv jodminedrift i disse lande, for eksempel producerer det chilenske Atacama Minerals over 720 tons jod om året. Det mest berømte af jodmineralerne er lautarit Ca(IO 3 ) 2 . Nogle andre jodmineraler er iodobromite Ag(Br, Cl, I), embolite Ag(Cl, Br), myersite CuI 4AgI.

Råmaterialet til den industrielle produktion af jod i Rusland er olieborevand [10] , mens der i fremmede lande, der ikke har olieforekomster, anvendes tang, samt moderopløsninger af chilensk (natrium)nitrat, lud fra kaliumchlorid og nitratindustrien, hvilket i høj grad øger produktionsomkostningerne for jod fra sådanne råvarer [11] .

Den typiske koncentration af jod i underjordiske saltlage (hvor det normalt findes i form af natriumiodid) er 30...150 ppm . De anslåede reserver af jod i saltlage er 5 millioner tons i Japan, 0,25 millioner tons i USA, 0,1 millioner tons i Indonesien og 0,36 millioner tons i alt i Turkmenistan, Aserbajdsjan og Rusland. Reserverne af jod i de chilenske aflejringer af kaliche (kalkholdige sekundære aflejringer med urenheder af nitrater, chlorider, iodater og andre opløselige salte i Atacama-ørkenen , hvor det er til stede i form af calciumiodat Ca(IO 3 ) 2 ) er 1,8 millioner tons. Derudover bemærkes muligheden for at udvinde jod fra tang (reserver på omkring 4 tusinde tons i Japan). Det samlede skøn over jodreserver er 7,5 millioner tons, havvand (34,5 millioner tons) ikke medregnet, hvorfra den direkte udvinding af jod er økonomisk urentabel på grund af dens lave koncentration - mindre end 0,05 ppm [12] .

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af jodatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5

Naturligt jod er et monoisotopisk grundstof , det indeholder kun én isotop - jod-127 (se isotoper af jod ). Konfigurationen af ​​det ydre elektronlag er 5 s 2 p 5 . I forbindelser udviser det oxidationstilstande -1, 0, +1, +3, +5 og +7 (valenser I, III, V og VII).

Radius af det neutrale iodatom er 0,136 nm , de ioniske radius I- , I5 + og I7+ er henholdsvis 0,206; 0,058-0,109 ; 0,056-0,067 nm . Energierne ved successiv ionisering af et neutralt jodatom er henholdsvis: 10,45; 19.10; 33 eV . Elektronaffinitet −3,08 eV . Ifølge Pauling-skalaen er jods elektronegativitet 2,66, jod er et ikke-metal.

Jod er under normale forhold et fast stof, sortgrå eller mørkelilla krystaller med en let metallisk glans og en specifik lugt.

Dampe har en karakteristisk lilla farve , ligesom opløsninger i ikke-polære organiske opløsningsmidler, såsom benzen  , i modsætning til en brun opløsning i polær ethanol . Lidt opløseligt i vand ( 0,28 g/l ), bedre opløseligt i vandige opløsninger af alkalimetaliodider med dannelse af triiodider (f.eks. kaliumtriiodid KI 3 ).

Når det opvarmes ved atmosfærisk tryk, sublimerer (sublimerer) jod og bliver til en violet damp; når den afkøles ved atmosfærisk tryk, krystalliserer joddamp og omgår den flydende tilstand. Dette bruges i praksis til at rense jod fra ikke-flygtige urenheder.

Flydende jod kan opnås ved at opvarme det under tryk.

Isotoper

Der er 37 kendte isotoper af jod med massetal fra 108 til 144. Af disse er kun 127 I stabile ; individuelle isotoper bruges til terapeutiske og diagnostiske formål.

Det radioaktive nuklid 131 I henfalder med emission af β - partikler (de mest sandsynlige maksimale energier er 0,248, 0,334 og 0,606 MeV ), samt med emission af γ - kvanter med energier fra 0,08 til 0,14 ] 3 MeV .

Kemiske egenskaber

Jod tilhører gruppen af ​​halogener .

Den elektroniske formel ( elektronisk konfiguration ) for jod er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .

Danner en række syrer: hydroiodisk (HI) , iod ( HIO) , iod (HIO 2 ) , iod (HIO 3 ) , iod (HIO 4 ) .

Kemisk er jod ret aktivt, dog i mindre grad end klor og brom .

Sidstnævnte reaktion bruges også i analytisk kemi til at bestemme jod. Dette stof har næsten ingen praktisk værdi og er kun kendt for dets evne til at nedbrydes med en eksplosion ved den mindste berøring.

Ansøgning

I medicin

En 5% alkoholopløsning af jod bruges til at desinficere huden omkring en skade (sår, snit eller andet sår), men ikke til oral administration i tilfælde af jodmangel i kroppen. Produkter med tilsætning af jod til stivelse (det såkaldte " blå jod " - Iodinol , Yoks , Betadine osv.) er mildere antiseptiske midler .

Med et stort antal intramuskulære injektioner laves et jodnet i deres sted for patienten - et net  trækkes med jod på det område, hvori der foretages injektioner (for eksempel på balderne ). Dette er nødvendigt for hurtigt at opløse de "buler", der dannes på stederne for intramuskulære injektioner.

I røntgen- og tomografiske undersøgelser er jodholdige kontrastmidler meget brugt .

Jod-131 , ligesom nogle radioaktive isotoper af jod ( 125 I, 132 I), bruges i medicin til diagnosticering og behandling af skjoldbruskkirtelsygdomme [2] . Isotopen er meget udbredt til behandling af diffus giftig struma (Graves' sygdom), nogle tumorer. I henhold til strålingssikkerhedsstandarderne NRB-99/2009 , der er vedtaget i Rusland, er udskrivning fra klinikken af ​​en patient behandlet med jod-131 tilladt, når den samlede aktivitet af dette nuklid i patientens krop falder til et niveau på 0,4 GBq [19] .

I retsmedicin

I retsmedicin bruges joddamp til at detektere fingeraftryk på papiroverflader, såsom pengesedler.

Inden for teknologi: metalraffinering

Lyskilder

Jod bruges i lyskilder :

Batterifremstilling

Jod bruges som en del af den positive elektrode (oxidationsmiddel) i lithium-ion- batterier til biler.

Laserfusion

Nogle organiske jodforbindelser anvendes til fremstilling af højeffektgaslasere baseret på exciterede jodatomer (forskning inden for termonuklear laserfusion).

Dynamik af produktion og forbrug af jod

Verdensforbruget af jod var i 2016 ca. 33 tusinde tons. Omkring 18% (6 tusinde tons) kommer fra genbrug. Mere end 95% af verdensproduktionen af ​​jod udvindes i 6 lande: Japan, USA, Turkmenistan, Aserbajdsjan, Indonesien (i alle disse - fra underjordiske saltlage) og Chile (fra naturlige forekomster af iodater i Atacama ). Det meste amerikansk jod produceres fra saltlage pumpet fra dybe brønde i det nordlige Oklahoma . I Japan udvindes jod som et biprodukt fra jodholdige saltlage fra gasbrønde. I Aserbajdsjan og Turkmenistan udvindes saltlage fra specielt borede brønde, der ikke er forbundet med olie- eller gasproduktion. I Indonesien udnyttes forekomster af jodholdige saltlage i Mojokerto (Øst Java), produktionen er hovedsageligt til indenlandsk forbrug [12] .

Omkring 3 % af verdensproduktionen af ​​jod bruges til menneskelige ernæringsmæssige behov som et sporstof (tilsætningsstof til bordsalt og individuelle fødevaretilsætningsstoffer). Omkring 8 % bruges på kosttilskud til dyr. 22 % går til produktion af røntgenfaste midler, der anvendes i medicinsk diagnostik, 13 % til andre lægemidler, 7 % til desinfektionsmidler (såsom tinktur af jod), 4 % til biocider tilsat til maling for at undertrykke væksten af ​​skimmelsvampe på den malede overflade. 12% jod bruges til fremstilling af polariserende film til flydende krystalskærme (i form af polyiodider I-
3
og jeg-
5
). 4% forbruges i form af kobber(I) iodid og andre iodider som tilsætningsstoffer til polyamider ( kapron , nylon og andre) for at stabilisere dem mod varme, lys og ilt [12] .

Biologisk rolle

Jod tilhører sporstoffer [20] [21] [22] og er til stede i alle levende organismer. Dets indhold i planter afhænger af tilstedeværelsen af ​​dets forbindelser i jord og vand. Nogle tang ( tang , tang , fucus og andre) akkumulerer op til 1% jod. Vandplanter af andemadsfamilien er rige på jod . Jod er inkluderet i skeletproteinet i svampe og skeletproteiner fra marine polychaete-orme .

Jod og skjoldbruskkirtlen

Hos dyr og mennesker er jod en del af de såkaldte skjoldbruskkirtelhormoner, der produceres af skjoldbruskkirtlen - thyroxin og triiodothyronin , som har en mangefacetteret effekt på kroppens vækst, udvikling og stofskifte.

Den menneskelige krop (legemsvægt 70 kg ) indeholder 12-200 mg jod; indholdet af jod i den menneskelige krop (totalt) er omkring 0,0001%. Menneskets daglige behov for jod bestemmes af alder, fysiologisk tilstand og kropsvægt. For en midaldrende person med normal bygning (normostenisk) er den daglige dosis jod 0,15 mg [23] .

Fraværet eller mangel på jod i kosten (som er typisk for nogle områder) fører til sygdomme ( endemisk struma , kretinisme , hypothyroidisme ). I den forbindelse tilsættes kaliumiodid , natriumiodid eller kaliumiodat ( jodiseret salt ) til bordsalt , som sælges i områder med en naturlig geokemisk mangel på jod, i forebyggende øjemed .

Mangel på jod fører til sygdomme i skjoldbruskkirtlen (for eksempel Graves' sygdom , kretinisme ). Også med en let mangel på jod bemærkes træthed, hovedpine, deprimeret humør, naturlig dovenskab, nervøsitet og irritabilitet; hukommelse og intellekt svækkes. Over tid opstår arytmi, blodtrykket stiger, og niveauet af hæmoglobin i blodet falder.

Overskydende jod i maden tolereres normalt let af kroppen, men i nogle tilfælde hos personer med overfølsomhed kan dette overskud også føre til skjoldbruskkirtellidelser [24] .

Toksicitet

NFPA 704 firfarvet diamant 0 3 0

Jod i form af et frit stof er giftigt. Semi-letal dosis ( LD50 ) - 3 g . Forårsager skader på nyrerne og det kardiovaskulære system. Når joddampe indåndes, opstår der hovedpine, hoste, løbende næse, og der kan være lungeødem . Når det kommer i kontakt med øjnenes slimhinde, opstår tåreflåd, øjensmerter og rødme. Ved indtagelse opstår generel svaghed, hovedpine, feber, opkastning, diarré, brun belægning på tungen, smerter i hjertet og øget puls. Et døgn senere dukker der blod op i urinen. Efter 2 dage opstår nyresvigt og myokarditis . Uden behandling opstår døden [25] .

MPC for jod i vand er 0,125 mg/dm³, i luft 1 mg/m³. Jod tilhører II -klassen af ​​toksicitet (meget farlig) ifølge GOST 12.1.007-76 [26] .

Radioaktivt jod-131 (radiojod), som er en beta- og gamma-emitter, er særligt farligt for menneskekroppen, da radioaktive isotoper ikke biokemisk adskiller sig fra stabile. Derfor er næsten alt radioaktivt jod, ligesom almindeligt jod, koncentreret i skjoldbruskkirtlen, hvilket fører til dets eksponering og dysfunktion. De vigtigste kilder til atmosfærisk forurening med radioaktivt jod er atomkraftværker og farmakologisk produktion [27] . Samtidig gør denne egenskab af radioaktivt jod det muligt at bruge det til at bekæmpe skjoldbruskkirteltumorer og diagnosticere skjoldbruskkirtelsygdomme (se ovenfor).

Se også

Noter

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi Awer. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
  2. 1 2 Ksenzenko V.I., Stasinevich D.S. Jod // Kemisk encyklopædi  : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 251-252. — 671 s. — 100.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-035-5 .
  3. WebElements grundstoffernes periodiske system | Jod | krystal strukturer . Hentet 10. august 2010. Arkiveret fra originalen 1. februar 2011.
  4. Denne stavemåde af udtrykket er optaget i den kemiske nomenklatur, Jod - en artikel fra Great Soviet Encyclopedia . og BRE .
  5. Denne stavemåde er optaget i den normative arkivkopi dateret 26. februar 2021 på Wayback Machine -ordbøgerne for det russiske sprog - "The Spelling Dictionary of the Russian Language" af B. Z. Bukchina, I. K. Sazonova, L. K. Cheltsova (6. udgave, 2010; ISB 978-5-462-00736-1 ) og "Grammar Dictionary of the Russian Language" af A. A. Zaliznyak (6. udgave, 2009; ISBN 978-5-462-00766-8 ).
  6. Leenson I. A. Jod eller jod?  // Kemi og liv - XXI århundrede . - 2008. - Nr. 12 . - S. 58-59 . — ISSN 1727-5903 .
  7. M. Maksimov "Sovjetisk jod" // Journal "Chemistry and Life", nr. 11, 1987, s. 59-60.
  8. Troitsk jodplante blev købt af YuzhPharm LLC for 2 millioner rubler Arkivkopi dateret 1. august 2021 på Wayback Machine // Kommersant, 12/16/2020.
  9. Fødevarer rige på jod // Medical Center Consilium.
  10. Treoghalvtredsindstyvende element. Høj- og lavvande Arkiveret 24. april 2018 på Wayback Machine .
  11. http://chls.web-box.ru/novosti/pochemu-roshal-protiv-joda  (utilgængeligt link) .
  12. 1 2 3 Hora K. Jodproduktion og industrielle anvendelser  //  IDD Newsletter. - 2016. - Iss. august . Åben adgang
  13. Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af ​​nukleare og henfaldsegenskaber  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Åben adgang
  14. ↑ WWW Tabel over radioaktive isotoper  . — Energiniveauer 131 I. Hentet 27. marts 2011. Arkiveret fra originalen 22. august 2011.
  15. Kvalitativ reaktion på jod ( Arkiveret 28. juli 2014 på Wayback Machine ) - videooplevelse i Unified Collection of Digital Educational Resources.
  16. Se s. 92 i følgende artikel: Colin, Gaultier de Claubry. Mémoire sur les combinaisons de l'iode avec les substanser végétales et animales  (fransk)  // Annales de chimie :magasin. - 1814. - Bd. 90 . - S. 87-100 .
  17. Vorobyov A. F. Generel og uorganisk kemi. - Akademisk bog, 2006. - T. 2. - S. 346. - 544 s. — ISBN 5-94628-256-5 .
  18. Silberrad, O. The Constitution of Nitrogen Triiodide  //  Journal of the Chemical Society. - Chemical Society , 1905. - Vol. 87 . - S. 55-66 . - doi : 10.1039/CT9058700055 .
  19. Strålingssikkerhedsstandarder (NRB-99/2009). Sanitære regler og bestemmelser SanPin 2.6.1.2523-09” Arkiveret 24. marts 2012 på Wayback Machine .
  20. Ermakov V.V. , Jod i kroppen (BRE), 2008 .
  21. Sporelementer, 1986 .
  22. Kovalsky V.V. , Jod (afsnit "Jod i kroppen") (TSB), 1972 .
  23. Jodmangel og jodmangelsygdomme
  24. Angela M. Leung og Lewis E. Braverman. Konsekvenser af overskydende jod Arkiveret 20. december 2018 på Wayback Machine // Nat Rev Endocrinol. marts 2014; 10(3): 136-142. (Engelsk)
  25. Skadelige kemikalier. Uorganiske forbindelser af grundstoffer i gruppe V-VIII / udg. Vladimir Filov. - M . : Kemi. - S. 400. - 592 s. - 33.000 eksemplarer.  — ISBN 5-7245-0264-X .
  26. GOST 12.1.007-76 . Hentet 10. februar 2020. Arkiveret fra originalen 14. maj 2006.
  27. Radioaktivt jod fundet i luften over Tyskland , Germania.one . Arkiveret fra originalen den 2. marts 2017. Hentet 1. marts 2017.

Litteratur

Links