jod | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Tellur | Xenon → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Utseendet av en enkel substans | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jodkristall | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomegenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Namn, symbol, nummer | Jod / Jod (I), 53 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupp , punkt , block |
17 (föråldrad 7), 5, p-element |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommassa ( molmassa ) |
126.90447(3) [1] a. e. m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfiguration | [Kr] 4d 10 5s 2 5p 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradie | 136 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemiska egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kovalent radie | 133 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jonradie | (+7e) 50 (-1e) 220 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronnegativitet | 2,66 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrodpotential | +0,535 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationstillstånd | -1, 0, +1, +3, +5, +7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Joniseringsenergi (första elektron) |
1008,3 (10,45) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densitet (vid ej ) | 4,93 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Smält temperatur | 113,5°C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Koktemperatur | 184,35°C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. fusionsvärme | 15,52 (I—I) kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. avdunstningsvärme | 41,95 (I—I) kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molär värmekapacitet | 54,44 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar volym | 25,7 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristallgittret av en enkel substans | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gallerstruktur | ortorombisk | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gitterparametrar | a=7,18 b=4,71 c=9,81 [3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
c / a -förhållande | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andra egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Värmeledningsförmåga | (300 K) (0,45) W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-nummer | 7553-56-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
längst levande isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
53 | jod |
jag126,9045 | |
4d 10 5s 2 5p 5 |
Jod [4] ( det vanliga namnet är jod [5] ; från grekiska ἰώδης - "violett ( violett )", även från latin I odum ) är ett kemiskt grundämne i den 17:e gruppen (enligt den förlegade klassificeringen - huvudundergruppen av den sjunde gruppen, VIIA ), den femte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendeleev , med atomnummer 53.
Ett enkelt ämne jod (under normala förhållanden ) är kristaller (formel - I 2 ) svartgrå med en lila metallisk glans , som visar icke-metalliska egenskaper och avger en karakteristisk lukt. Bildar lätt violetta ångor med en stickande lukt . Elementärt jod är mycket giftigt .
Namnet på elementet föreslogs av Gay-Lussac och kommer från andra grekiska. ἰο-ειδής (lit. "violett-liknande"), hänvisar till färgen på ångan som observerades av den franske kemisten Bernard Courtois när han värmde en moderlake av tångaska med koncentrerad svavelsyra. Inom medicin och biologi brukar detta grundämne och enkla substans kallas jod , till exempel "jodlösning", i enlighet med den gamla versionen av namnet som fanns i den kemiska nomenklaturen fram till mitten av 1900-talet.
Modern kemisk nomenklatur använder namnet jod . Samma ståndpunkt finns i vissa andra språk, till exempel på tyska: vanlig jod och terminologiskt korrekt Iod . Samtidigt med förändringen av grundämnets namn på 1950-talet av International Union of General and Applied Chemistry , ersattes grundämnessymbolen J med I [6] .
Jod upptäcktes 1811 av Courtois . När svavelsyra kokades med saltlake av tångaska, observerade han utvecklingen av en violett ånga, som när den kyldes förvandlades till mörka kristaller med en ljus glans.
Jods elementära natur fastställdes 1811-1813 av L. J. Gay-Lussac (och lite senare, av H. Davy ). Gay-Lussac fick också många derivat ( HI , HIO3 , I2O5 , ICl , etc.). Den viktigaste naturliga källan till jod är borrvattnet från olje- och gaskällor.
I början av 1900-talet var världens främsta leverantörer av jod innehavarna av de chilenska salpeterfabrikerna "Jod Association" och "International Syndicate", som begränsade utvinningen av jod och använde endast 30 av 160 fabriker (700 ton pr. år av potentiella 4000) för att upprätthålla höga priser på världsmarknaden. I Storbritannien, Japan och Norge producerades jod från tång. 1914 köpte brittiska företag upp och stängde de norska jodfabrikerna. Ryssland importerade chilenskt jod genom tyska och amerikanska mellanhänder fram till 1917, då en särskild tsarkommission godkände etableringen av en anläggning i Archangelsk för utvinning av jod från Vitahavsalger för frontens behov. År 1923, på grund av svårigheten att samla in råvaror, blev anläggningen olönsam och upplöstes. Dess anställda öppnade en ny Zhizhginsky-fabrik med stöd av jodavdelningen vid Archangelsk Institute of Industrial Research och involverade Pomors i insamlingen av råvaror. Från och med 50 kg jod 1923, 1929 fick fabriksarbetarna det första ton jod. Med den årliga efterfrågan från Sovjetunionen på 115 ton tilldelade RSFSR:s statliga planeringskommitté ytterligare medel för byggandet av ytterligare 20 anläggningar vid Vita havet och övervägde också möjligheten att utvinna jod från oljekällorna på Apsheron-halvön [ 7] . 1964, på grundval av Slavyansko-Troitskoye-fyndigheten (den enda industriella fyndigheten av jod-bromvatten i Ryssland), lanserades Troitsk-jodfabriken med en kapacitet för driftsreserver på 200 ton jod per år. Med Sovjetunionens kollaps och uppkomsten av billig jod från Chile på den inhemska marknaden i mitten av 1990-talet blev företaget olönsamt; YuzhPharm" [8] .
Jod är ett sällsynt grundämne. Hans clark är bara 0,5 mg/kg . Den är dock extremt spridd i naturen och, eftersom den är långt ifrån den vanligaste delen, finns den nästan överallt. Jod finns i form av jod i havsvatten ( 20-30 mg per ton havsvatten). Den finns i levande organismer, mest av allt i alger (upp till 3 g per ton torkad tång [9] - kelp alger ). Det är också känt i naturen i fri form, som ett mineral , men sådana fynd är sällsynta - i de varma källorna i Vesuvius och på ön Vulcano ( Italien ). Reserver av naturliga jodider uppskattas till 15 miljoner ton , 99% av reserverna finns i Chile och Japan . För närvarande bedrivs intensiv jodbrytning i dessa länder, till exempel producerar chilenska Atacama Minerals över 720 ton jod per år. Det mest kända av jodmineralerna är lautarit Ca(IO 3 ) 2 . Några andra jodmineraler är jodobromit Ag(Br, Cl, I), embolit Ag(Cl, Br), myersite CuI 4AgI.
Råvaran för industriell produktion av jod i Ryssland är oljeborrningsvatten [10] , medan i främmande länder som inte har oljefyndigheter används tång, samt moderlösningar av chilenskt (natrium)nitrat, lut från kaliumklorid och nitratindustrin, vilket kraftigt ökar produktionskostnaderna för jod från sådana råvaror [11] .
Den typiska koncentrationen av jod i underjordiska saltlösningar (där det vanligtvis finns i form av natriumjodid) är 30...150 ppm . De uppskattade reserverna av jod i saltlake är 5 miljoner ton i Japan, 0,25 miljoner ton i USA, 0,1 miljoner ton i Indonesien och 0,36 miljoner ton totalt i Turkmenistan, Azerbajdzjan och Ryssland. Jodreserverna i de chilenska avlagringarna av kaliche (kalkhaltiga sekundära avlagringar med föroreningar av nitrater, klorider, jodater och andra lösliga salter i Atacamaöknen , där det finns i form av kalciumjodat Ca(IO 3 ) 2 ) är 1,8 miljoner ton. Dessutom noteras möjligheten att utvinna jod från tång (reserver på cirka 4 tusen ton i Japan). Den totala uppskattningen av jodreserverna är 7,5 miljoner ton, exklusive havsvatten (34,5 miljoner ton), vars direkta utvinning av jod är ekonomiskt olönsamt på grund av dess låga koncentration - mindre än 0,05 ppm [12] .
Den fullständiga elektroniska konfigurationen av jodatomen är: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5
Naturligt jod är ett monoisotopiskt element , det innehåller bara en isotop - jod-127 (se isotoper av jod ). Konfigurationen av det yttre elektronskiktet är 5 s 2 p 5 . I föreningar uppvisar den oxidationstillstånd −1, 0, +1, +3, +5 och +7 (valenser I, III, V och VII).
Radien för den neutrala jodatomen är 0,136 nm , de joniska radierna I- , I5 + respektive I7+ är 0,206; 0,058-0,109 ; 0,056-0,067 nm . Energierna för successiv jonisering av en neutral jodatom är: 10,45; 19.10; 33 eV . Elektronaffinitet −3,08 eV . Enligt Pauling-skalan är jods elektronegativitet 2,66, jod är en icke-metall.
Jod under normala förhållanden är ett fast ämne, svartgrå eller mörklila kristaller med en lätt metallglans och en specifik lukt.
Ångor har en karakteristisk lila färg , precis som lösningar i opolära organiska lösningsmedel, såsom bensen , i motsats till en brun lösning i polär etanol . Något löslig i vatten ( 0,28 g/l ), bättre löslig i vattenlösningar av alkalimetalljodider med bildning av trijodider (till exempel kaliumtrijodid KI 3 ).
Vid upphettning vid atmosfärstryck sublimeras (sublimerar) jod och förvandlas till en violett ånga; när den kyls vid atmosfärstryck kristalliseras jodånga och går förbi det flytande tillståndet. Detta används i praktiken för att rena jod från icke-flyktiga föroreningar.
Flytande jod kan erhållas genom att värma det under tryck.
Det finns 37 kända isotoper av jod med masstal från 108 till 144. Av dessa är endast 127 I stabila ; individuella isotoper används för terapeutiska och diagnostiska ändamål.
Den radioaktiva nukliden 131 I sönderfaller med emission av β - partiklar (de mest sannolika maximala energierna är 0,248, 0,334 och 0,606 MeV ), samt med emission av γ - kvanta med energier från 0,08 till 0,14 ] 3 MeV .
Jod tillhör gruppen halogener .
Den elektroniska formeln ( elektronisk konfiguration ) för jod är: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 .
Bildar ett antal syror: jodväte (HI) , jod ( HIO) , jod (HIO 2 ) , jod (HIO 3 ) , jod (HIO 4 ) .
Kemiskt sett är jod ganska aktivt, men i mindre utsträckning än klor och brom .
En 5% alkohollösning av jod används för att desinficera huden runt en skada (sår, skärsår eller annat sår), men inte för oral administrering vid jodbrist i kroppen. Produkter av tillsats av jod till stärkelse (den så kallade " blå jod " - Jodinol , Yoks , Betadine , etc.) är mildare antiseptika .
Med ett stort antal intramuskulära injektioner görs ett jodnät i deras ställe för patienten - ett nät dras med jod på det område där injektioner görs (till exempel på skinkorna ). Detta är nödvändigt för att snabbt lösa upp de "knölar" som bildas på ställena för intramuskulära injektioner.
I röntgen- och tomografiska studier används jodhaltiga kontrastmedel i stor utsträckning .
Jod-131 , liksom vissa radioaktiva isotoper av jod ( 125 I, 132 I), används inom medicin för diagnos och behandling av sköldkörtelsjukdomar [2] . Isotopen används i stor utsträckning vid behandling av diffus giftig struma (Graves sjukdom), vissa tumörer. Enligt strålsäkerhetsstandarderna NRB-99/2009 som antagits i Ryssland är utskrivning från kliniken av en patient som behandlats med jod-131 tillåten när den totala aktiviteten av denna nuklid i patientens kropp minskar till en nivå av 0,4 GBq [19] .
Inom kriminalteknik används jodånga för att upptäcka fingeravtryck på pappersytor, till exempel sedlar.
Jod används i ljuskällor :
Jod används som en komponent i den positiva elektroden (oxidationsmedel) i litiumjonbatterier för bilar.
LaserfusionVissa organiojodföreningar används för produktion av gaslasrar med hög effekt baserade på exciterade jodatomer (forskning inom området termonukleär laserfusion).
Världskonsumtionen av jod 2016 var ca. 33 tusen ton. Cirka 18 % (6 tusen ton) kommer från återvinning. Mer än 95% av världens produktion av jod bryts i 6 länder: Japan, USA, Turkmenistan, Azerbajdzjan, Indonesien (i alla dessa - från underjordiska saltlösningar) och Chile (från naturliga avlagringar av jodat i Atacama ). Det mesta av amerikansk jod produceras från saltlösningar som pumpas från djupa brunnar i norra Oklahoma . I Japan utvinns jod som en biprodukt från jodhaltiga saltlösningar från gasbrunnar. I Azerbajdzjan och Turkmenistan utvinns saltlösningar från specialborrade brunnar som inte är kopplade till olje- eller gasproduktion. I Indonesien utnyttjas fyndigheter av jodhaltiga saltlösningar i Mojokerto (Östra Java), produktionen är huvudsakligen för inhemsk konsumtion [12] .
Cirka 3 % av världens produktion av jod används för mänskliga näringsbehov som ett spårämne (tillsats till bordssalt och individuella livsmedelstillsatser). Cirka 8 % läggs på kosttillskott för djur. 22 % går till produktion av röntgentäta medel som används inom medicinsk diagnostik, 13 % till andra läkemedel, 7 % till desinfektionsmedel (såsom tinktur av jod), 4 % till biocider som tillsätts färger för att dämpa tillväxten av mögel på den målade ytan. 12 % jod används för framställning av polariserande filmer för flytande kristallskärmar (i form av polyjodider I−
3och jag−
5). 4 % konsumeras i form av koppar(I) jodid och andra jodider som tillsatser till polyamider ( kapron , nylon och andra) för att stabilisera dem mot värme, ljus och syre [12] .
Jod tillhör spårämnen [20] [21] [22] och finns i alla levande organismer. Dess innehåll i växter beror på närvaron av dess föreningar i jord och vatten. Vissa tång ( tång , kelp , fucus och andra) samlar upp till 1% jod. Vattenväxter av andmatsfamiljen är rika på jod . Jod ingår i skelettproteinet hos svampar och skelettproteiner hos marina mångmaskar .
Hos djur och människor är jod en del av de så kallade sköldkörtelhormonerna som produceras av sköldkörteln - tyroxin och trijodtyronin , som har en mångfacetterad effekt på kroppens tillväxt, utveckling och ämnesomsättning.
Människokroppen (kroppsvikt 70 kg ) innehåller 12-200 mg jod; innehållet av jod i människokroppen (totalt) är cirka 0,0001%. Människans dagliga behov av jod bestäms av ålder, fysiologiskt tillstånd och kroppsvikt. För en medelålders person med normal byggnad (normostenisk) är den dagliga dosen jod 0,15 mg [23] .
Frånvaron eller bristen på jod i kosten (vilket är typiskt för vissa områden) leder till sjukdomar ( endemisk struma , kretinism , hypotyreos ). I detta avseende tillsätts kaliumjodid , natriumjodid eller kaliumjodat ( jodiserat salt ) till bordssalt , som säljs i områden med naturlig geokemisk brist på jod, i förebyggande syfte .
Brist på jod leder till sjukdomar i sköldkörteln (till exempel Graves sjukdom , kretinism ). Dessutom, med en liten brist på jod, noteras trötthet, huvudvärk, nedstämdhet, naturlig lathet, nervositet och irritabilitet; minne och intellekt försvagas. Med tiden uppträder arytmi, blodtrycket stiger och nivån av hemoglobin i blodet sjunker.
Överskott av jod i maten tolereras vanligtvis lätt av kroppen, men i vissa fall hos personer med överkänslighet kan detta överskott även leda till sköldkörtelrubbningar [24] .
Jod i form av ett fritt ämne är giftigt. Semidödlig dos ( LD50 ) - 3 g . Orsakar skador på njurarna och det kardiovaskulära systemet. När jodånga andas in uppstår huvudvärk, hosta, rinnande näsa och lungödem . När den kommer i kontakt med ögonslemhinnan uppstår tårsmärta, ögonsmärta och rodnad. Vid förtäring uppträder allmän svaghet, huvudvärk, feber, kräkningar, diarré, brun beläggning på tungan, smärta i hjärtat och ökad hjärtfrekvens. En dag senare dyker det upp blod i urinen. Efter 2 dagar uppträder njursvikt och myokardit . Utan behandling inträffar döden [25] .
MPC för jod i vatten är 0,125 mg/dm³, i luft 1 mg/m³. Jod tillhör II -klassen av toxicitet (mycket farlig) enligt GOST 12.1.007-76 [26] .
Radioaktivt jod-131 (radiojod), som är en beta- och gammastrålare, är särskilt farlig för människokroppen, eftersom radioaktiva isotoper inte biokemiskt skiljer sig från stabila. Därför är nästan allt radioaktivt jod, som vanligt jod, koncentrerat i sköldkörteln, vilket leder till exponering och dysfunktion. De främsta källorna till luftföroreningar med radioaktivt jod är kärnkraftverk och farmakologisk produktion [27] . Samtidigt gör denna egenskap hos radiojod det möjligt att använda den för att bekämpa sköldkörteltumörer och diagnostisera sköldkörtelsjukdomar (se ovan).
Ordböcker och uppslagsverk |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
_ | Jodföreningar|
---|---|
oxider |
|
Halider och oxyhalider |
|
syror | |
Övrig |
|