Alkoholový roztok jódu … Od detstva známy pomocník na škrabance, odreniny a rezné rany všetkým deťom a ich rodičom. Je to rýchly a účinný prostriedok, ktorý kauterizuje a dezinfikuje povrch rany. Rozsah látky však nie je obmedzený na medicínu, pretože chemické vlastnosti jódu sú veľmi rôznorodé. Účelom nášho článku je spoznať ich podrobnejšie.
Fyzické vlastnosti
Jednoduchá látka vyzerá ako tmavofialové kryštály. Pri zahrievaní sa zlúčenina v dôsledku zvláštností vnútornej štruktúry kryštálovej mriežky, konkrétne prítomnosti molekúl v jej uzloch, neroztopí, ale okamžite vytvára pary. Toto je sublimácia alebo sublimácia. Vysvetľuje sa to slabou väzbou medzi molekulami vo vnútri kryštálu, ktoré sa od seba ľahko oddeľujú – vzniká plynná fáza látky. Počet jódu v periodickej tabuľke je 53. A jeho postavenie medzi ostatnými chemickými prvkami naznačujepatriace nekovom. Venujme sa tejto problematike ďalej.
Miesto prvku v periodickej tabuľke
Jód je v piatej perióde, skupina VII a spolu s fluórom, chlórom, brómom a astatínom tvoria podskupinu halogénov. V dôsledku zvýšenia jadrového náboja a polomeru atómu majú zástupcovia halogénov oslabenie nekovových vlastností, preto je jód menej aktívny ako chlór alebo bróm a jeho elektronegativita je tiež nižšia. Atómová hmotnosť jódu je 126, 9045. Jednoduchá látka je reprezentovaná dvojatómovými molekulami, podobne ako ostatné halogény. Nižšie sa zoznámime so štruktúrou atómu prvku.
Funkcie elektronického vzorca
Päť energetických úrovní a posledná z nich takmer úplne naplnená elektrónmi potvrdzuje, že prvok má výrazné znaky nekovov. Tak ako ostatné halogény, aj jód je silné oxidačné činidlo, odoberá kovom a slabším nekovovým prvkom – síru, uhlík, dusík – chýbajúci elektrón pred dokončením piatej úrovne.
Jód je nekov, v molekulách ktorého sa nachádza spoločný pár p-elektrónov, ktorý spája atómy. Ich hustota v mieste prekrytia je najvyššia, spoločný elektrónový oblak sa neposúva k žiadnemu z atómov a nachádza sa v strede molekuly. Vytvára sa nepolárna kovalentná väzba a samotná molekula má lineárny tvar. V halogénovej sérii, od fluóru po astat, sa sila kovalentnej väzby znižuje. Dochádza k poklesu hodnoty entalpie, od ktorej závisí rozpad molekúl prvku na atómy. Aké dôsledky to má na chemické vlastnosti jódu?
Prečo je jód menej aktívny ako iné halogény
Reaktivita nekovov je určená silou priťahovania k jadru ich vlastného atómu cudzích elektrónov. Čím menší je polomer atómu, tým vyššie sú elektrostatické príťažlivé sily jeho negatívne nabitých častíc iných atómov. Čím vyššie je číslo periódy, v ktorej sa prvok nachádza, tým viac energetických hladín bude mať. Jód je v piatej perióde a má viac energetických vrstiev ako bróm, chlór a fluór. To je dôvod, prečo molekula jódu obsahuje atómy, ktoré majú polomer oveľa väčší ako polomer vyššie uvedených halogénov. Preto častice I2 priťahujú elektróny slabšie, čo vedie k oslabeniu ich nekovových vlastností. Vnútorná štruktúra látky nevyhnutne ovplyvňuje jej fyzikálne vlastnosti. Tu je niekoľko konkrétnych príkladov.
Sulimácia a rozpustnosť
Zníženie vzájomnej príťažlivosti atómov jódu v jeho molekule vedie, ako sme už povedali, k oslabeniu sily kovalentnej nepolárnej väzby. Dochádza k zníženiu odolnosti zlúčeniny voči vysokej teplote a zvýšeniu tepelnej disociácie jej molekúl. Charakteristickým znakom halogénu je prechod látky pri okamžitom zahriatí z pevného do plynného skupenstva, t.j. sublimácia je hlavnou fyzikálnou charakteristikou jódu. Jeho rozpustnosť v organických rozpúšťadlách, ako je sírouhlík, benzén, etanol, je vyššia ako vo vode. Takže v 100 g vody s teplotou 20 ° C sa môže rozpustiť iba 0,02 glátok. Táto vlastnosť sa používa v laboratóriu na extrakciu jódu z vodného roztoku. Potrasením s malým množstvom H2S môžete pozorovať fialovú farbu sírovodíka v dôsledku prechodu molekúl halogénu do neho.
Chemické vlastnosti jódu
Pri interakcii s kovmi sa prvok vždy správa rovnako. Priťahuje valenčné elektróny atómu kovu, ktoré sa nachádzajú buď na poslednej energetickej vrstve (s-prvky, ako je sodík, vápnik, lítium atď.), alebo na predposlednej vrstve obsahujúcej napríklad d-elektróny. Patria sem železo, mangán, meď a iné. V týchto reakciách bude kov redukčným činidlom a jód, ktorého chemický vzorec je I2, bude oxidačným činidlom. Preto práve táto vysoká aktivita jednoduchej látky je dôvodom jej interakcie s mnohými kovmi.
Pozoruhodná je interakcia jódu s vodou pri zahrievaní. V alkalickom prostredí reakcia prebieha za vzniku zmesi jodidu a kyseliny jodovej. Posledná uvedená látka má vlastnosti silnej kyseliny a po dehydratácii sa mení na oxid jódu. Ak je roztok okyslený, potom vyššie uvedené reakčné produkty navzájom interagujú za vzniku počiatočných látok - voľných molekúl I2 a vody. Táto reakcia patrí k redoxnému typu, vykazuje chemické vlastnosti jódu ako silného oxidačného činidla.
Kvalitatívna reakcia škrobu
V anorganickej aj organickej chémii existuje skupina reakcií s pomocouktoré možno v produktoch interakcie identifikovať určité typy jednoduchých alebo komplexných iónov. Na detekciu makromolekúl komplexného uhľohydrátu - škrobu - sa často používa 5% alkoholový roztok I2. Napríklad, niekoľko kvapiek sa nakvapká na plátok surového zemiaka a farba roztoku sa zmení na modrú. Rovnaký účinok pozorujeme, keď látka vstúpi do akéhokoľvek produktu obsahujúceho škrob. Táto reakcia, pri ktorej vzniká modrý jód, je široko používaná v organickej chémii na potvrdenie prítomnosti polyméru v testovacej zmesi.
Priaznivé vlastnosti produktu interakcie jódu a škrobu sú už dlho známe. Používal sa v neprítomnosti antimikrobiálnych liekov na liečbu hnačky, žalúdočných vredov v remisii, chorôb dýchacieho systému. Škrobová pasta obsahujúca približne 1 čajovú lyžičku roztoku jódového alkoholu na 200 ml vody bola široko používaná kvôli lacnosti ingrediencií a ľahkej príprave.
Treba však pamätať na to, že modrý jód je kontraindikovaný pri liečbe malých detí, ľudí trpiacich precitlivenosťou na lieky s obsahom jódu, ako aj pacientov s Gravesovou chorobou.
Ako na seba nekovy reagujú
Z prvkov hlavnej podskupiny VII. skupiny reaguje jód s fluórom, najaktívnejším nekovom s najvyšším stupňom oxidácie. Proces prebieha v chlade a je sprevádzaný výbuchom. S vodíkom I2 interaguje silným zahrievaním a nie úplne, reakčný produkt - HI - sa začína rozkladať na východiskové látky. Kyselina jodovodíková je pomerne silná a hoci má podobné vlastnosti ako kyselina chlorovodíková, stále vykazuje výraznejšie znaky redukčného činidla. Ako vidíte, chemické vlastnosti jódu sú spôsobené jeho príslušnosťou k aktívnym nekovom, prvok má však horšiu oxidačnú schopnosť na bróm, chlór a samozrejme fluór.
Úloha prvku v živých organizmoch
Najvyšší obsah iónov I- sa nachádza v tkanivách štítnej žľazy, kde sú súčasťou hormónov stimulujúcich štítnu žľazu: tyroxínu a trijódtyronínu. Regulujú rast a vývoj kostného tkaniva, vedenie nervových vzruchov a rýchlosť metabolizmu. Zvlášť nebezpečný je nedostatok hormónov obsahujúcich jód v detstve, pretože je možná mentálna retardácia a objavenie sa symptómov choroby, ako je kretinizmus.
Nedostatočná sekrécia tyroxínu u dospelých je spojená s nedostatkom jódu vo vode a potrave. Je sprevádzané vypadávaním vlasov, tvorbou edémov a poklesom fyzickej aktivity. Mimoriadne nebezpečný je aj nadbytok prvku v tele, pretože sa rozvinie Gravesova choroba, ktorej symptómy sú dráždivosť nervového systému, triaška končatín a prudký úbytok hmotnosti.
Vysoký obsah zlúčenín jódu majú niektorí zástupcovia sveta flóry. Nižšie rastliny - hnedé a červené riasy - ich hromadia vo svojom taluse. Spomedzi vyšších rastlín sú rekordérmi v akumulácii jódu višne, žeruchy, datle a repa. Morské plody a morské ryby obsahujú veľké množstvo prvku.
Rozdelenie jodidov v prírode a spôsoby získavania čistých látok
Väčšina prvku je prítomná v živých organizmoch a obaloch Zeme – hydrosféra a litosféra – vo viazanom stave. V morskej vode sú soli prvku, ale ich koncentrácia je nevýznamná, preto je nerentabilné extrahovať z nej čistý jód. Oveľa efektívnejšie je získať látku z popola hnedých rias: fucus, chaluha, sargassum.
V priemyselnom meradle sa I2 izoluje od podzemnej vody počas procesov ťažby ropy. Pri spracovaní niektorých rúd, ako je čílsky ľadok, sa v ňom nachádzajú jodičnany a jodičnany draselné, z ktorých sa následne získava čistý jód. Je pomerne nákladovo efektívne získať I2 z roztoku jódovodíka oxidáciou chlórom. Výsledná zlúčenina je dôležitou surovinou pre farmaceutický priemysel.
Okrem už spomínaného 5% liehového roztoku jódu, ktorý obsahuje nielen jednoduchú látku, ale aj soľ - jodid draselný, ako aj alkohol a vodu, sa v endokrinológii z medicínskych dôvodov používajú lieky napr. ako „aktívny jód“a „jódmarín“.
V oblastiach s nízkym obsahom prírodných zlúčenín môžete okrem jodizovanej kuchynskej soli použiť prostriedok ako Antistrumine. Obsahuje aktívnu zložku - jodid draselný - a odporúča sa ako profylaktický liek používaný na prevenciu príznakov endemickej strumy.
