Jodin alkoholiliuos… Lapsuudesta lähtien tunnettu apu naarmuihin, hankauksiin ja viiltoihin kaikille lapsille ja heidän vanhemmilleen. Se on nopea ja tehokas aine, joka kauterisoi ja desinfioi haavan pinnan. Aineen soveltamisala ei kuitenkaan rajoitu lääketieteeseen, koska jodin kemialliset ominaisuudet ovat hyvin erilaisia. Artikkelimme tarkoituksena on tutustua heihin tarkemmin.
Fyysiset ominaisuudet
Yksinkertainen aine näyttää tumman violetilta kiteiltä. Kuumennettaessa kidehilan sisäisen rakenteen erityispiirteistä, nimittäin molekyylien läsnäolosta sen solmuissa, yhdiste ei sula, vaan muodostaa välittömästi höyryjä. Tämä on sublimaatiota tai sublimaatiota. Se selittyy heikolla sidoksella kiteen sisällä olevien molekyylien välillä, jotka ovat helposti erotettavissa toisistaan - aineen kaasufaasi muodostuu. Jodin määrä jaksollisessa taulukossa on 53. Ja sen sijainti muiden kemiallisten alkuaineiden joukossa osoittaaei-metalleihin kuuluvia. Jatketaanpa tätä asiaa lisää.
Elementin paikka jaksollisessa taulukossa
Jodi on viidennessä jaksossa, ryhmässä VII, ja se muodostaa fluorin, kloorin, bromin ja astatiinin ohella halogeenien alaryhmän. Ydinvarauksen ja atomisäteen kasvun vuoksi halogeenien edustajilla on ei-metallisten ominaisuuksien heikkeneminen, joten jodi on vähemmän aktiivinen kuin kloori tai bromi, ja sen elektronegatiivisuus on myös pienempi. Jodin atomimassa on 126, 9045. Yksinkertaista ainetta edustavat kaksiatomiset molekyylit, kuten muutkin halogeenit. Alla tutustutaan alkuaineen atomin rakenteeseen.
Elektronisen kaavan ominaisuudet
Viisi energiatasoa ja niistä viimeinen lähes kokonaan elektronien täyttämä vahvistavat, että elementissä on selvät merkit epämetallista. Kuten muutkin halogeenit, jodi on voimakas hapetin, joka poistaa metalleja ja heikompia ei-metallisia alkuaineita - rikkiä, hiiltä, typpeä - elektronin, joka puuttuu ennen viidennen tason valmistumista.
Jodi on epämetalli, jonka molekyyleissä on yhteinen p-elektronipari, joka sitoo atomeja yhteen. Niiden tiheys limityskohdassa on suurin, yhteinen elektronipilvi ei siirry mihinkään atomiin ja sijaitsee molekyylin keskellä. Muodostuu ei-polaarinen kovalenttinen sidos, ja itse molekyylillä on lineaarinen muoto. Halogeenisarjassa, fluorista astatiiniin, kovalenttisen sidoksen vahvuus heikkenee. Entalpia-arvo laskee, josta alkuainemolekyylien hajoaminen atomeiksi riippuu. Mitä vaikutuksia tällä on jodin kemiallisiin ominaisuuksiin?
Miksi jodi on vähemmän aktiivinen kuin muut halogeenit
Eimetallien reaktiivisuuden määrää vieraiden elektronien oman atomin ytimeen kohdistuva vetovoima. Mitä pienempi atomin säde on, sitä suuremmat ovat sen muiden atomien negatiivisesti varautuneiden hiukkasten sähköstaattiset vetovoimat. Mitä suurempi on sen ajanjakson numero, jossa elementti sijaitsee, sitä enemmän energiatasoja sillä on. Jodi on viidennessä jaksossa, ja siinä on enemmän energiakerroksia kuin bromissa, kloorissa ja fluorissa. Tästä syystä jodimolekyyli sisältää atomeja, joiden säde on paljon suurempi kuin aiemmin lueteltujen halogeenien. Siksi I2 hiukkaset houkuttelevat elektroneja heikommin, mikä johtaa niiden ei-metallisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Aineen sisäinen rakenne vaikuttaa väistämättä sen fysikaalisiin ominaisuuksiin. Tässä on joitain konkreettisia esimerkkejä.
Sublimaatio ja liukoisuus
Jodiatomien keskinäisen vetovoiman vähentäminen sen molekyylissä johtaa, kuten sanoimme aiemmin, kovalenttisen ei-polaarisen sidoksen vahvuuden heikkenemiseen. Yhdisteen vastustuskyky korkealle lämpötilalle vähenee ja sen molekyylien lämpödissosiaatio lisääntyy. Halogeenin erottuva piirre: aineen siirtyminen kuumennettaessa kiinteästä tilasta välittömästi kaasumaiseen tilaan, eli sublimaatio on jodin tärkein fysikaalinen ominaisuus. Sen liukoisuus orgaanisiin liuottimiin, kuten hiilidisulfidiin, bentseeniin, etanoliin, on korkeampi kuin veteen. Joten 100 g:ssa vettä 20 °C:ssa vain 0,02 g voi liuetaaineet. Tätä ominaisuutta käytetään laboratoriossa jodin uuttamiseen vesiliuoksesta. Ravistamalla sitä pienellä määrällä H2S, voit havaita rikkivedyn violetin värin, joka johtuu halogeenimolekyylien siirtymisestä siihen.
Jodin kemialliset ominaisuudet
Vuorovaikutuksessa metallien kanssa elementti käyttäytyy aina samalla tavalla. Se vetää puoleensa metalliatomin valenssielektroneja, jotka sijaitsevat joko viimeisessä energiakerroksessa (s-alkuaineet, kuten natrium, kalsium, litium jne.) tai toiseksi viimeisessä kerroksessa, joka sisältää esimerkiksi d-elektroneja. Näitä ovat rauta, mangaani, kupari ja muut. Näissä reaktioissa metalli on pelkistävä aine ja jodi, jonka kemiallinen kaava on I2, on hapetin. Siksi juuri tämä yksinkertaisen aineen korkea aktiivisuus on syy sen vuorovaikutukseen monien metallien kanssa.
Huomionarvoista on jodin ja veden välinen vuorovaikutus kuumennettaessa. Emäksisessä väliaineessa reaktio etenee muodostaen jodidin ja jodihappojen seosta. Jälkimmäisellä aineella on vahvan hapon ominaisuuksia ja se muuttuu dehydratoituessaan jodipentoksidiksi. Jos liuos tehdään happamaksi, yllä olevat reaktiotuotteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään muodostaen alkuaineita - vapaita molekyylejä I2 ja vettä. Tämä reaktio kuuluu redox-tyyppiin, sillä on jodin kemialliset ominaisuudet vahvana hapettimena.
Laadullinen tärkkelysreaktio
Sekä epäorgaanisessa että orgaanisessa kemiassa on joukko reaktioita, joiden avullajotka voidaan tunnistaa vuorovaikutustuotteista tietyntyyppisiä yksinkertaisia tai monimutkaisia ioneja. Monimutkaisen hiilihydraatin - tärkkelyksen - makromolekyylien havaitsemiseen käytetään usein I2 5-prosenttista alkoholiliuosta. Esimerkiksi muutama tippa sitä tiputetaan raa'an perunaviipaleelle ja liuoksen väri muuttuu siniseksi. Havaitsemme saman vaikutuksen, kun ainetta pääsee mihin tahansa tärkkelystä sisältävään tuotteeseen. Tätä reaktiota, joka tuottaa sinistä jodia, käytetään laaj alti orgaanisessa kemiassa polymeerin läsnäolon vahvistamiseksi testiseoksessa.
Jodin ja tärkkelyksen vuorovaikutustuotteen hyödylliset ominaisuudet ovat olleet tiedossa pitkään. Sitä käytettiin mikrobilääkkeiden puuttuessa ripulin, remissiossa olevien mahahaavojen ja hengityselinten sairauksien hoitoon. Tärkkelystahnaa, joka sisälsi noin 1 tl jodialkoholiliuosta 200 ml:aan vettä, käytettiin laaj alti ainesosien halpojen ja valmistuksen helppouden vuoksi.
On kuitenkin muistettava, että sininen jodi on vasta-aiheinen pienten lasten, jodipitoisille lääkkeille yliherkkyydestä kärsivien sekä Gravesin tautia sairastavien potilaiden hoidossa.
Kuinka ei-metallit reagoivat keskenään
Ryhmän VII pääalaryhmän alkuaineista jodi reagoi fluorin, aktiivisimman ei-metallin kanssa, jolla on korkein hapetusaste. Prosessi tapahtuu kylmässä ja siihen liittyy räjähdys. Vedyn kanssa I2 on vuorovaikutuksessa voimakkaan kuumennuksen kanssa, eikä täysin, reaktiotuote - HI - alkaa hajota lähtöaineiksi. Jodivetyhappo on melko vahvaa ja vaikka se on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin suolahappo, siinä on silti selvempiä pelkistimen merkkejä. Kuten näette, jodin kemialliset ominaisuudet johtuvat sen kuulumisesta aktiivisiin ei-metalleihin, mutta alkuaine on hapetuskyvyltään huonompi kuin bromi, kloori ja tietysti fluori.
Alkuaineen rooli elävissä organismeissa
Korkein ionipitoisuus I- sijaitsee kilpirauhasen kudoksissa, joissa ne ovat osa kilpirauhasta stimuloivia hormoneja: tyroksiinia ja trijodityroniinia. Ne säätelevät luukudoksen kasvua ja kehitystä, hermoimpulssien johtumista ja aineenvaihduntaa. Erityisen vaarallista on jodia sisältävien hormonien puute lapsuudessa, koska kehitysvammaisuus ja sairauden, kuten kretinismin, oireet ovat mahdollisia.
Tyroksiinin riittämätön eritys aikuisilla liittyy jodin puutteeseen vedessä ja ruoassa. Siihen liittyy hiustenlähtöä, turvotuksen muodostumista ja fyysisen aktiivisuuden vähenemistä. Elementin ylimäärä kehossa on myös erittäin vaarallista, sillä kehittyy Gravesin tauti, jonka oireita ovat hermoston kiihtyvyys, raajojen vapina ja voimakas laihtuminen.
Korkea jodiyhdisteiden pitoisuus löytyy joistakin kasviston edustajista. Alemmat kasvit - ruskeat ja punalevät - keräävät niitä talluksiinsa. Korkeammista kasveista hapankirsikat, kaki, taatelit ja punajuuret ovat jodin kertymisen ennätyksiä. Merenelävät ja merikalat sisältävät suuren määrän alkuainetta.
Jodidien leviäminen luonnossa ja menetelmät puhtaiden aineiden saamiseksi
Suurin osa alkuaineesta on läsnä elävissä organismeissa ja Maan kuorissa - hydrosfäärissä ja litosfäärissä - sitoutuneessa tilassa. Merivedessä on alkuaineen suoloja, mutta niiden pitoisuus on merkityksetön, joten puhdasta jodia ei ole kannattavaa uuttaa siitä. On paljon tehokkaampaa saada ainetta ruskealevän tuhkasta: fucus, rakkolevä, sargassum.
Teollisessa mittakaavassa I2 eristetään pohjavedestä öljynottoprosessien aikana. Joidenkin malmien, kuten Chilen salpeterin, käsittelyn aikana siitä löytyy kaliumjodaatteja ja hypojodaatteja, joista sitten uutetaan puhdasta jodia. On melko kustannustehokasta saada I2 vetyjodiliuoksesta hapettamalla se kloorilla. Syntynyt yhdiste on tärkeä raaka-aine lääketeollisuudelle.
Jo mainitun 5-prosenttisen jodin alkoholiliuoksen lisäksi, joka sisältää yksinkertaisen aineen lisäksi myös suolaa - kaliumjodidia, sekä alkoholia ja vettä, endokrinologiassa lääketieteellisistä syistä lääkkeitä, kuten "jodiaktiivisina" ja "jodomariinina".
Alueilla, joissa luonnollisten yhdisteiden pitoisuus on alhainen, voit käyttää jodioidun ruokasuolan lisäksi lääkettä, kuten Antistrumine. Se sisältää vaikuttavaa ainetta - kaliumjodidia - ja sitä suositellaan enn altaehkäiseväksi lääkkeeksi endeemisen struuman oireiden ehkäisyyn.
