Реферат: Йод

Название новому элементу присвоил в 1813 году французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак (1778–1850) за фиолетовый цвет его паров («иодос» по-гречески значит «фиолетовый»). Он же получил многие производные нового элемента – иодоводород HI, иодноватую кислоту HIO₃ , оксид иода(V) I₂ O₅ , хлорид иода ICl и другие. Практически одновременно элементарную природу иода доказал и английский химик Гэмфри Дэви (1778–1829).

Распространение в природе

Среднее содержание иода в земной коре 4*10^{- 5} % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) сое динения иода рассеяны; глубинные минералы иода неизвестны. История иода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Известны 8 гипергенных минералов иода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром иода для биосферы служит М ировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 ^-5 г рамм иода). И з океана соединения иода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на конти­ненты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены иодом. Иод легко адсорбируется¹ органич ескими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и обр а­зовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений иода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи иода иодо - бромные воды, особенно характер­ные для районов нефтяных месторожде­ний (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг иода).

Адсорбция – связывание одного вещества на поверхности другого вещества, как правило, твёрдого тела.

Физические и химические свойства

Плотность иода 4,94 г/см3, t_пл 113,5 °С, t_кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного иода состоит из двух атомов (I₂ ). Заметная диссоциация I₂ Û 2I наблюдается выш е 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре иод испаряется, обра­зуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании иод возгоняе тся, оседая в виде блестящих тонких пластин ок; этот процесс служит для очистки иода в лабораториях и в промышленности. Иод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах иодидов.

Конфигурация внешних электронов атома иода 5s2 5p5. В соответствии с этим про­являет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1 (в HI, KI); +1 (в HIO, KIO); +3 (в IСl₃ ); +5 (в НIO₃ , КIO₃ ); и +7 (в HIO₄ , KIO₄ ). Химически иод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами иод при легком нагревании энергич­но взаимодействует, образуя иодиды (Hg + I₂ = HgI₂ ). С водородом иод реагирует только при нагревании и не пол­ностью, образуя йодистый водород. Элементный иод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H₂ S, тиосульфат натрия Na₂ S₂ O₃ и другие восстано­вители восстанавливают его до I- (I₂ + H₂ S = S + 2НI). Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO₃ -. При растворении в воде иода частично реагирует с ней; в горячих водных растворах щелочей образуются иодид и иодат. Адсорбируясь на крахмале, иод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в иодометрии и качественном анализе для обнаружения иода. Пары иода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу иод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от иода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.

Получение

Сырьем для промышленного получения иода в России служат нефтяные буровые воды (приложение 2); за рубежом – морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% иода в виде иодата натрия. Для из­влечения иода из нефтяных вод (содержа­щих обычно 20 – 40 мг/л иода в виде иодидов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выде­лившийся иод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воз духом. На иод, адсорбированный углем, действуют ед­кой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный иод выделяют действием хлора или се рной кислоты и окислителя, например дихромата калия. При выдувании воздухом иод по­глощают смесью двуокиси серы с водя­ным паром и затем вытесняют иод хлором. Сырой кристаллич еский иод очищают возгонкой .

Иод в организме

Иод – необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Иод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Са, Mn, Cu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее со­держание иода в почвах около 3*10^-4 %, в растениях около 2*10^-5 %. В поверхност­ных питьевых водах иода мало (от 10^-7 до 10^-9 %). В приморских областях количество иода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных – состав­ляет 1 или даже 0,2 мкг.

Поглощение иода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы иода, например морские водо­росли – фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% иода, некоторые губки – до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие иод, ис­пользуются для его промышленного получения. В животный организм иод поступает с пи­щей, водой, воздухом. Основной источник иода – растительные продукты и корма. Всасы­вание иода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме чело­века накапливается от 20 до 50 мг иода, в том числе в мышцах около 10 – 25 мг, в щито­видной железе в норме 6 – 15 мг. С по­мощью радиоактивного иода (I¹³¹ и I¹²⁵ ) по­казано, что в щитовидной железе иод на­капливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующих­ся в них алл - и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется иод из организма преимущественно через почки (до 70 – 80% ), молочные, слюнные и потовые же­лезы, частично с жёлчью.

В различных биогеохимических про­винциях содержание иода в суточном ра­ционе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в иода зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содер­жанию иода в среде. Суточная потребность в иоде человека и животных – около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беремен­ности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм иода повышает основ­ной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.

В связи с большим или меньшим недо­статком иода в пище и воде применяют иодирование поваренной соли, содержа­щей обычно 10 – 25 г й одистого калия на 1 тонну соли. Применение удобрений, содер­жащих иод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах. Кроме иодирования соли в последние годы стали широко применять иодирование других продуктов. Иод добавляют в некоторые хлебобулочные изделия, молоко, всё большее распространение получают так называемые БАДЫ «биологически активные добавки», содержащие иод, такие как Иод – актив, Иодомарин, Цыгапан, Кламин, и некоторые другие. Одним из самых известных препаратов для восполнения содержания иода в организме считается «Иод – актив». Мы обязаны появлению этого препарата Павлу Флоренскому. Как инженер он был жёстким и расчётливым реалистом. А вот к науке у него с детства была огромная страсть. Павлу Флоренскому было 10 лет, когда он впервые прочёл книгу Фарадея. И Майкл стал его кумиров на всю жизнь. У Флоренского никогда не было сомнений, кто открыл иод конечно Фарадей! Не случайно последним открытием Флоренского, стала формула уникального иодистого препарата, способного оберегать человека от тяжелых болезней. Открытие великого русского учёного имеет планетарное значение. Ведь проблема нехватке иода волнует граждан во всём мире. Дефицитом иода страдают около 1,5 миллиардов человек. В том числе в России от недостатка иода страдает около 70% населения. Беда, точнее катастрофа, бушует на планете. Из – за постоянной нехватки иода люди порой не блещут умом, даже взрослые. Такие люди, отличаются взрывным характером, а потому часто терпят неудачи на работе и в личной жизни. Учёные Всемирной организации здравоохранения уже однозначно пришли к выводу, что коэффициент интеллекта IQ напрямую зависит от содержания иода в организме. В нашем городе применение, таких добавок очень актуально так как, в почве, и соответственно в продуктах очень маленькое содержание иода. Поэтому для сохранения здоровья и интеллектуального потенциала населения, недостаток иода нужно восполнять.

Иод и человек

Организм человека не только не нуждается в больших количествах иода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10^-5 – 10^-6 %) иода, так называемое иодное зеркало крови. Из общего количества иода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь иод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина – гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического иода I^1-.

Большие дозы элементного иода опасны: доза 2 – 3 г смертельна. В то же время в форме иодида допускается приём внутрь в больших дозах.

Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей иода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа иодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.

В медицинской практике иодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов иода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.

Болезни, связанные с недостатком иода

Еще в 1854 г. Француз Шатен – превосходный химик-аналитик обнаружил, что распространенность заболевания зобом находится в прямой зависимости от содержания иода в воздухе, почве, потребляемой людьми пище. Коллеги опротестовали выводы Шатена; более того, Французская академия наук признала их вредными. Что же касается происхождения болезни, то тогда считали, что её могут вызвать 42 причины – недостаток иода в этом перечне не фигурировал.

Недостаток иода в начале приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь поражает многие системы организма. В результате нарушается обмен веществ, замедляется рост. В отдельных случаях эндемический зоб может привести к глухоте, кретинизму… Эта болезнь больше всего распространена в горных районах и в местах, сильно удаленных от моря.

О широком распространении болезни можно судить даже по произведению живописи. Один из лучших портретов Рубенса «Соломенная шляпка». У красивой женщины, изображённой на портрете, заметна припухлость кожи (врач сразу сказал бы: увеличена щитовидка). Те же симптомы и у Андромеды с картины «Персей и Андромеда». Признаки иодной недостаточности видны так же у некоторых людей, изображенных на портретах и картинах Рембрандта, Дюрера, Ван – Дейка…(приложение 4)

Интересно отметить, что история лечебного применения иода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих иод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. До н.э. рекомендует для лечения зоба морские водоросли.

Благодаря включению в свой рацион морской капусты жители

северо-восточной провинции Китая Мукден, несмотря на недостаток иода в этой географической зоне, не страдали эндемическим зобом. Об их здоровье в своё время позаботился император Канси. Он предписал местным жителям съедать по 5 тинь (2 кг) морской капусты в год. И вот уже почти 2 тыс. лет послушные мукденцы

неукоснительно выполняют мудрый императорский указ .

Наиболее высокое содержание иода в водорослях:

– в сухой ламинарии – 26-180 мг на 100 г продукта

– в сухой морской капусте – 200-220 мг на 100 г продукта

В морской рыбе и продуктах моря содержание иода достигает 300-3000 мкг на 100г продукта.

Также источником иода для человека являются: мясо, молоко, яйца, овощи. (приложение 1)

Иод в медицине

Антисептические свойства иода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы иода – водные и спиртовые растворы – очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 – 1866 гг. великий русский хирург Н.И.Пирогов применял иодную настойку при лечении ран.

Препараты, содер­жащие иод, обладают антибактериальн ы­ми и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалит ельное и от влекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы иода (микроиод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку иод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в кро­ви; повышает также фибринолитическую активность крови.