Какому животному человечество обязано помощью в открытии йода
Обновлено: 30.06.2024
1. Аликберова Л. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. — М.: АСТ-ПРЕСС, 1999 — 560 с.: ил.
2. Гельджинс, Ю.А. Определение содержания йода в продуктах питания / Ю.А. Гельджинс, П.Л. Синкевич // Химия в школе. – 2007. – № 10. – С. 61-64.
3. Глинка Н. Л. Общая химия: учебное пособие для ВУЗов – 26 – е изд; под ред. В. А. Рабиновича. – Л.: Химия, 1987 с 704.
Цель: исследование физических и химических свойств йода; влияния йода на организм человека.
- изучить литературу о свойствах, значении йода в организме человека;
- познакомиться с историей открытия йода, его распространением в природе;
- получить йод в лаборатории, изучить его физические и химические свойства;
- определить содержание йода в некоторых продуктах питания;
- рассчитать суточную норму потребления морской капусты.
Методы исследований: описание, наблюдение, эксперимент.
Йод – химический элемент VII группы периодической системы Д.И. Менделеева. Атомный номер - 53. Относительная атомная масса 126,9045. Из имеющихся в природе галогенов – самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Молекула элементного йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов.
Окутано мистикой открытие йода – пятьдесят третьего по счету химического элемента. Это произошло незадолго до войны с Наполеоном, в 1811 году. Именно Франция готовилась к большим сражениям и запасалась порохом. Для его производства использовалась селитра, которую добывали даже из морских водорослей. В них и был обнаружен новый химический элемент. Французский химик Бернар Куртуа не только производил селитру, но и наблюдал за необычными реакциями, соединяя различные реактивы. В лаборатории всегда находилась его любимая кошка, следившая за работой ученого. Ей даже позволялось сидеть на плече хозяина. Однажды, наблюдая с плеча ученого за его работой, она внезапно прыгнула на стол и разбила две колбы с реактивами. В то же мгновение над столом поднялись клубы фиолетового дыма. Это и были пары йода. А в колбах находились: в одной – серная кислота, а в другой – зола водорослей в этиловом спирте. Когда колбы упали и разбились, их содержимое перемешалось и произошла химическая реакция с выделением нового элемента. Йодид натрия из водорослей, взаимодействуя с серной кислотой, выделяет йод I2; одновременно образуется сернистый газ – диоксид серы SO2 и вода:
Физические свойства йода
Плотность йода 4,94 г/см3, tпл 113,5 °С, tкип 184,35 °С. Однако увидеть жидкий йод не так-то просто. И не только потому, что этому мешают интенсивно окрашенные фиолетовые пары. Жидкий йод можно получить, нагревая его под давлением. Дело в том, что молекулы йода в кристалле очень слабо связаны друг с другом, поэтому кристаллы легко возгоняются, т. е. испаряются без плавления. Чтобы кристаллический йод перешел в жидкость, нужно либо нагревать его очень быстро (чтобы плавление происходило быстрее возгонки), либо проводить опыт в закрытой посуде небольшого объема, чтобы создать над жидким йодом достаточное давление паров. При температуре плавления давление паров йода над жидкостью приближается к 100 мм рт. ст. Если давление будет меньше, жидкость не образуется или очень быстро испарится – вот почему в открытой посуде кристаллы следует нагревать быстро.
Распространение в природе
Среднее содержание йода в земной коре 4*10 - 5 % по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения йода рассеяны; глубинные минералы йода неизвестны. История йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Основным резервуаром йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 -5 грамм йода).
Получение йода и его возгонка [4].
Поместим на дно колбы немного порошка иодида калия в объеме около 3 горошин, столько же оксида марганца (IV) и 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Палочкой все перемешаем и введем в колбу пробирку с налитой в неё холодной водой. При подогревании колбы появляются фиолетовые пары йода. На холодных стенках пробирки они переходят в твердое состояние, образуя красивые кристаллы, т.е. происходит возгонка. При возгонке твёрдое вещество, не плавясь, сразу переходит в пар, который снова превращается в твёрдое вещество, минуя жидкое состояние. Уравнение происходящей реакции: MnO2 + 2KI + 2H2SO4 = I2 + MnSO4 + K2SO4 + 2H2O (Приложение 1)
Растворимость йода в воде и в спирте [4].
Вещество переходит в раствор, когда частицы растворенного вещества (молекулы или ионы) равномерно распределяются между молекулами растворителя. Растворителями могут быть разные жидкости. Например, вода: на основе воды получаются водные растворы. Или спирт: на основе спирта - спиртовые растворы. Всем нам знаком аптечный йод - это спиртовой раствор йода, раствор для дезинфекции ран. А растворяется ли йод в воде? В колбах - кристаллики йода. В первую пробирку добавим воды. Во вторую - этиловый спирт. В воде йод растворяется плохо, а в спирте – хорошо (Приложение 2).
Техника безопасности. Не следует вдыхать пары йода во избежание поражения слизистых оболочек.
Растворимость йода в воде и в растительном масле.
В пробирку нальем воды и добавим немного подсолнечного масла. Перемешаем и увидели, что масло с водой не смешивается. В пробирку капнем две-три капли йодной настойки и сильно встряхнула. Заметили, что слой масла приобрел тёмно-коричневую окраску, а слой воды — бледно-жёлтую, т.е. большая часть йода перешла в масло (Приложение 3).
Йод – едкое вещество. Чтобы убедиться в этом, несколько капель йодной настойки поместим на цинковую и стальную пластины. Через некоторое время жидкость обесцветилась, а на поверхности металлов остались пятна. Цинк и железо прореагировали с йодом с образованием солей — йодидов: Zn + I2 = ZnI2; Fe + I2 = FeI2. На этом свойстве йода основан один из способов нанесения надписей на металл (Приложение 4).
Кристаллизация йода под микроскопом.
На предметное стекло поместим каплю спиртового раствора йода. Наблюдали в объективе микроскопа процесс кристаллизации йода. Это был интересный процесс (Приложение 5).
Образование иодида серебра [1].
К раствору иодида калия прибавим немного раствора нитрата серебра. Наблюдали образование желтого осадка иодида серебра:
Иодид серебра при действии света темнеет вследствие выделения свободного серебра: 2AgI→ 2Ag + I2 (Приложение 6)
Взаимодействие йода с крахмалом.
йод + крахмал => соединение темно-синего цвета
(желт.) (прозр.) (синий)
К разбавленному раствору крахмала добавим немного раствора йода. Появляется синее окрашивание. Нагреем синий раствор. Окраска постепенно исчезает, так как образующееся соединение неустойчиво. При охлаждении раствора окраска вновь появляется. Данная реакция иллюстрирует обратимость химических процессов и их зависимость от температуры (Приложение 7).
Определение йода в продуктах питания [2].
1. Определение йода в соли, обработанной йодистым калием.
Навеску исследуемой пробы массой 10 г поместим в коническую колбу вместимостью 250 см3и растворила в 100 cм3 дистиллированной воды. К полученному раствору прибавим градуированной пипеткой 1 см3 раствора серной кислоты (1 моль/дм3), пипеткой 5 см3 прильем раствор иодида калия с массовой долей его 10%, перемешаем, закроем колбу пробкой и поместим её на 10 мин в тёмное место. По истечении указанного времени колбу извлекли, добавили 1 см3 1 %-ного раствора крахмала, по интенсивности окраски определяют качественное наличие йода в данном продукте.
2. Определение йода в сухой морской капусте, киви, яблоке.
Определение содержания йода в таких продуктах, как морские водоросли, киви, яблоки осуществлялось по методике определения йода в соли, навеска массой 10г помещалась в дистиллированную воду, выдерживалась в течение суток, при добавлении серной кислоты и иодида калия выделялся свободный йод. В лабораторных условиях невозможно количественное определение йода, поэтому было проведено качественное его определение по интенсивности синей окраски после добавления к раствору крахмала (Приложение 8).
Результаты исследования продуктов на наличие йода
Сухая морская капуста, обжаренная с кимчи
Как оказалось, большое количество йода содержится в йодированной соли. Через 2 часа появилось яркое синее окрашивание в колбе с яблоком, неяркое в колбе с киви. Через сутки появилось неяркое окрашивание - с морской капустой. Хотя из литературы по этой теме мы знаем, что этот продукт наиболее богат йодом, но я думаю, что незначительное окрашивание может быть связано с тем, что данный продукт обжарен на оливковом масле. В морской капусте содержится 0,25% йода, который считается необходимым микроэлементом для поддержания жизнедеятельности организма. Кстати, при добыче и последующей термообработке количество этого вещества уменьшается. Нам стало интересно узнать: каково содержание йода в салате из морской капусты? По той же самой методике поместили её в дистиллированную воду, выдерживали в течение суток, затем добавляла серной кислоты, раствора иодида калия, крахмал. Практически сразу же появилось интенсивное синее окрашивание, что подтверждает содержание йода в морской капусте (Приложение 9).
3. Расчет количества сухой морской капусты, обеспечивающий суточную потребность в йоде.
Норма потребления йода для школьников = 120 мкг/сут. Норма потребления йода для взрослых = 150 мкг/сут. (1 миллиграмм [мг] = 1000 микрограмм [мкг]). При кулинарной обработке содержание йода в пище существенно снижается (на 30-50%). Морская капуста (сухая) в 100 г — 50-220 мкг йода. А в скольких г морской капусты содержится120мкгйода? Составили пропорцию:
Пусть в 100 г –220 мкг йода
х г капусты–120 мкг х =54 г
Вывод: потребление в сутки 54 г сухой морской капусты обеспечивает суточную потребность школьника в йоде. Можно дать рекомендации: использовать только йодированную соль, которую необходимо хранить в плотно закрытых ёмкостях; желательно использовать в пищу йодированные продукты, а также морепродукты. Изучение свойств йода уже привело к появлению биологически активных добавок, которые содержат микроэлемент йод.
Заключение. В практической части своей работы мы выполнили опыты с йодом, которые понятны и интересны. Выполнив опыты, сделали вывод, что простое вещество и химический элемент — это довольно далёкие друг от друга понятия. Химический элемент – йод, открытый в 1811г. Бернаром Куртуа, в наше время нашёл широкое применение в промышленности, технике, но самое главное в медицине и не только как антисептическое средство, а как микроэлемент, который очень важен для поддержания здоровья щитовидной железы. Мы надеемся, что дальнейшее изучение йода приведёт к открытию новых возможностей применения этого элемента. Знакомство с элементом йод оказалось очень полезным. Мы узнали, насколько он нужен и важен! Мы убедились, что работа над подобным проектом дает большой шаг в нашем развитии, и надеемся, что для нас эта работа – не последняя.
ИОД (ЙОД) В ПРИРОДЕ. У Иосифа Бродского есть такие строки:
Горизонт улучшается. В воздухе соль и йод.
Откуда взяться в воздухе йоду?
Йод – элемент довольно редкий: в земной коре его очень мало – всего 0,00005%, это вчетверо меньше, чем мышьяка, в пять раз меньше, чем брома. Йод относится к галогенам (по-гречески hals – соль, genos – происхождение). Действительно, в природе все галогены встречаются исключительно в виде солей. Но если минералы фтора и хлора весьма распространены, то собственные минералы иода (лаутарит Ca(IO3)2, иодаргирит AgI) – чрезвычайная редкость. Обычно йод встречается среди других солей в виде примеси. Примером может служить природный нитрат натрия – чилийская селитра, в которой есть примесь иодата натрия NaIO3. Залежи чилийской селитры начали разрабатывать еще в начале 19 века. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося после кристаллизации раствора добывали йод. В 19 веке Чили стало главным поставщиком этого редкого элемента.
Иодат натрия неплохо растворим в воде: 9,5 г на 100 г воды при 25 о С. Значительно лучше растворяется иодид натрия NaI: 184 г на 100 г воды! Йод в породах находится чаще всего именно в виде легкорастворимых неорганических солей и потому может выщелачиваться из них подземными водами. И далее попадает в реки, моря и океаны, где накапливается некоторыми организмами, в том числе водорослями. Например, в 1 кг высушенной морской капусты (ламинарии) содержится 5 г йода, тогда как в 1 кг морской воды – всего лишь 0,025 мг, то есть в 200 тысяч раз меньше! Недаром в некоторых странах из ламинарии до сих пор добывают йод, а у морского воздуха (его-то и имел в виду Бродский) – особый запах; в морской соли тоже всегда есть немного йода. Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и йод. В приморских областях количество йода в 1 куб. м воздуха может достигать 50 мкг, тогда как в континентальных и горных – всего 1 или даже 0,2 мкг.
Сейчас йод добывают в основном из вод нефтяных и газовых месторождений, и потребность в нем довольно велика. Во всем мире ежегодно добывают более 15 000 тонн йода.
Открытие и свойства йода.
Йод в аптечке.
Иод ядовит. Даже такая привычная иодная настойка при вдыхании ее паров поражает верхние дыхательные пути, а при попадании внутрь вызывает тяжелые ожоги пищеварительного тракта. Длительное введение йода в организм, а также повышенная чувствительность к нему может вызвать насморк, крапивницу, слюно- и слезотечение, угревидную сыпь.
Йод в организме.
Вот строки другого поэта – Беллы Ахмадулиной:
. То ль сильный дух велел искать исхода,
То ль слабость щитовидной железы
выпрашивала горьких лакомств иода?
Щитовидная железа была уже известна врачам глубокой древности, которые заслуженно приписывали ей важную роль в организме. По форме она похожа на галстук-бабочку, т.е. состоит из двух долей, соединенных перешейком. Щитовидная железа выделяет в кровь гормоны, оказывающие очень разностороннее влияние на организм. Два из них содержат йод – это тироксин (Т4) и трииодтиронин (Т3). Щитовидная железа регулирует развитие и рост как отдельных органов, так и всего организма в целом, настраивает скорости обменных процессов.
В пищевых продуктах и в питьевой воде йод содержится в виде солей иодоводородной кислоты – иодидов, из которых он легко всасывается в передних отделах тонкого кишечника. Из кишечника йод переходит в плазму крови, откуда жадно поглощается щитовидной железой. Там он и превращается в ней в важнейшие для организма тиреоидные гормоны (от греческого thyreoeides – щитовидный). Процесс этот сложный. Сначала ионы I – ферментативно окисляются до I + . Эти катионы реагируют с белком тиреоглобулином, в котором много остатков аминокислоты тирозина. Под действием фермента иодиназы происходит иодирование бензольных колец тирозина с последующим образованием тиреоидных гормонов. В настоящее время их получают синтетически, причем по строению и действию они ничем не отличаются от природного.
Если синтез тиреоидных гормонов замедляется, человек заболевает зобом. Болезнь вызывается недостатком йода в почве, воде и, следовательно, в растениях, животных и производимых в этой местности пищевых продуктах. Такой зоб называется эндемическим, т.е. свойственным данной местности (от греч. endemos – местный). Районы с недостатком йода встречаются довольно часто. Как правило, это местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами. Таким образом, значительная часть почвы земного шара бедна йодом, соответственно, бедны йодом пищевые продукты. В России дефицит йода встречается в горных районах; крайне выраженная иодная недостаточность выявлена в Республике Тува, а также в Забайкалье. Мало его на Урале, Верхней Волге, Дальнем Востоке, Марийской и Чувашской республиках. Не все благополучно в йодом в ряде центральных районов – Тульской, Брянской, Калужской, Орловской, других областях. В питьевой воде, растениях и животных в этих районах содержание йода понижено. Щитовидная железа, как бы компенсируя недостаточное поступление йода, разрастается – иногда до таких размеров, что деформируется шея, сдавливаются кровеносные сосуды, нервы и даже бронхи и пищевод. Эндемический зоб легко предотвратить, если восполнять дефицит йода в организме.
При нехватке йода во время беременности у матери, а также в первый период жизни ребенка у него замедляется рост, снижается умственная деятельность, могут развиться кретинизм, глухонемота и другие тяжелейшие отклонения в развитии. Своевременная диагностика помогает избежать этих несчастий путем простого введения тироксина.
Нехватка йода у взрослых приводит к снижению частоты сердечных сокращений и температуры тела – больные зябнут даже в жаркую погоду. У них снижается иммунитет, выпадают волосы, замедляются движение и даже речь, отекают лицо и конечности, отмечается слабость, быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, безучастность к окружающему миру. Заболевание также лечат препаратами Т3 и Т4. При этом все перечисленные симптомы исчезают.
Где взять йод.
Для профилактики эндемического зоба йод вводится в продукты питания. Самый распространенный метод – иодирование поваренной соли. Обычно в нее вводят иодид калия – примерно 25 мг на 1 кг. Однако KI во влажном теплом воздухе легко окисляется до иода, который улетучивается. Именно этим объясняется малый срок хранения такой соли – всего 6 месяцев. Поэтому в последнее время иодид калия заменяют иодатом KIO3. Помимо поваренной соли, йод добавляют в ряд витаминных смесей.
Еще в Древнем Китае морскими водорослями успешно лечили заболевания щитовидной железы. В прибрежных районах Китая существовала традиция – после родов женщинам давали морскую капусту. При этом материнское молоко было полноценным, а ребенок рос здоровым. В 13 в. там даже был издан указ, обязывающий всех граждан есть морские водоросли для укрепления здоровья. Восточные врачеватели утверждают, что после 40 лет продукты из морской капусты обязательно должны присутствовать в рационе даже здоровых людей. Употреблением в пищу ламинарии некоторые объясняют долголетие японцев, а также тот факт, что после ядерных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки количество погибших в результате загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами было сравнительно небольшим.
Йод и радиация.
В природе йод представлен единственным стабильным изотопом 127 I.
Искусственные радиоактивные изотопы йода – 125 I, 131 I, 132 I и другие широко используются в биологии и, особенно, в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности излучения радиоизотопов йода разрушать больные клетки железы.
Йод в технике.
Значительные количества добываемого йода используются для получения металлов высокой степени чистоты. Этот метод очистки основан на так называемом галогенном цикле, открытом в 1915 американским физикохимиком Ирвингом Ленгмюром (1881–1957). Сущность галогенного цикла можно пояснить на примере современного способа получения металлического титана высокой чистоты. При нагревании порошка титана в вакууме в присутствии йода до температуры выше 400 о C образуется газообразный иодид титана (IV). Его пропускают над титановой проволокой, нагреваемой током до 1100–1400 о C. При такой высокой температуре TiI4 существовать не может и распадается на металлический титан и йод; чистый титан конденсируется на проволоке в виде красивых кристаллов, а выделившийся йод снова может реагировать с титановым порошком, превращая его в летучий иодид. Иодидный метод можно использовать для очистки различных металлов – меди, никеля, железа, хрома, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др.
Этот же цикл осуществляется и в галогенных лампах. В обычных лампах коэффициент полезного действия крайне низок: в горящей лампочке почти вся электроэнергия превращается не в свет, а в теплоту. Чтобы увеличить светоотдачу лампы, необходимо как можно сильнее повысить температуру ее спирали. Но при этом существенно уменьшается срок жизни лампы: спираль в ней быстро перегорает. Если же ввести в колбу лампы очень небольшое количество йода (или брома), то в результате галогенного цикла вольфрам, испарившийся со спирали и осевший на внутренней поверхности стеклянной колбы, снова переносится на спираль. В такой лампе можно значительно – на сотни градусов – повысить температуру спирали, доведя ее до 3000 о C, что увеличивает светоотдачу вдвое. Мощная галогенная лампа выглядит лилипутом по сравнению с обычной лампой такой же мощности. Например, галогенная лампа мощностью 300 ватт имеет диаметр меньше 1,5 см.
Соединения йода применяются и для того, чтобы вызвать дождь. Дождь, как и снег, начинается с образования в облаках мельчайших кристалликов льда из паров воды. Далее эти кристаллики-зародыши быстро растут, становятся тяжелыми и выпадают в виде осадков, превращаясь, в зависимости от погодных условий, в снег, дождь или град. Если воздух абсолютно чистый, зародыши льда могут образоваться только при очень низкой температуре (ниже –30 o С). В присутствии же некоторых веществ зародыши льда образуются при значительно более высокой температуре. Так можно вызвать искусственный снегопад (или дождь).
Спустя два года Жозеф Гей-Люссак и Хэмфри Дэви занялись изучением полученного вещества и назвали его йодом (от греческого iodes, ioeides –фиолетовый, фиалковый).
Общая характеристика йода
Йод – галоген, относится к химически активным неметаллам, элемент 17-й группы V периода периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 53, принятое обозначение I (Iodum).
Нахождение в природе
Йод является достаточно редким элементом, но, как ни странно, в природе присутствует практически везде, в любом живом организме, в морской воде, почве, продуктах растительного и животного происхождения. Традиционно самое большое количество натурального йода поставляют морские водоросли.
Физические и химические свойства
Йод представляет собой твёрдое вещество, в виде кристаллов тёмно-фиолетового или чёрно-серого цвета, имеет металлический блеск и специфический запах. Пары йода – фиолетовые, образуются при нагревании микроэлемента, а при его охлаждении превращаются в кристаллы, не становясь жидкими. Для получения жидкого йода его нужно нагреть под давлением.
Суточная потребность в йоде
Для нормального функционирования щитовидной железы взрослому человеку необходимо 150-200 мкг йода, подросткам, беременным женщинам и кормящим мамочкам необходимо увеличить количество йода, поступающего в организм ежедневно до 400 мкг в сутки.
Продукты питания богатые йодом
Основные источники йода:
Нужно помнить, что при кулинарной обработке теряется до половины количества йода, так же, как и при длительном хранении.
Полезные свойства йода и его влияние на организм
Йод – активный участник окислительных процессов, которые напрямую влияют на стимулирование мозговой деятельности. Большая часть йода в организме человека сосредоточена в щитовидной железе и плазме. Йод способствует нейтрализации нестойких микробов, тем самым уменьшая раздражительность и стрессы (calorizator). Также йод имеет свойство повышать эластичность стенок сосудов.
Йод облегчит соблюдение диеты, сжигая избыточный жир, способствует правильному росту, придает больше энергии, улучшает умственную активность, делает волосы, ногти, кожу и зубы здоровыми.
Признаки нехватки йода
Нехватка йода как правило наблюдается в регионах, где недостаточно натурального микроэлементами. Признаками йододефицита называют повышенную утомляемость и общую слабость, частые головные боли, увеличение массы тела, заметные ослабления памяти, а также зрения и слуха, конъюнктивиты, сухость слизистых оболочек и кожных покровов. Недостаток йода приводит к нарушению менструального цикла у женщин и снижению полового влечения и активности мужского пола.
Признаки избытка йода
Избыток йода вреден не меньше, чем его недостаток. Йод – токсичный микроэлемент, при работе с ним нужно быть крайне осторожным, чтобы избежать отравления, которое характеризуется сильными болями в желудками, рвотой и поносом. При переизбытке йода в воде отмечаются следующие симптомы: аллергическая сыпь и ринит, повышение потливости с резким запахом, бессонница, повышенное слюноотделение и отёки слизистых, дрожь, учащённое сердцебиение. Самое распространённое заболевание, связанное с увеличенным количеством йода в организме – базедова болезнь.
Применение йода в жизни
Главным образом йод применяется в медицине, в виде спиртового раствора – для дезинфекции кожи, скорейшего заживления ран и повреждений, а также в качестве противовоспалительного средства (йодовая клетка рисуется на месте ушибов или во время кашля для согревания). Разведённым раствором йода полощут горло при простудах.
Йод нашёл применение в криминалистике (с его помощью выявляют отпечатки пальцев), как компонент для источников света, в производстве аккумуляторов.
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Йод, сколько в тебе загадок?
Все мы хорошо знаем, что такое йод, пользуемся им, когда пораним себе палец, принимаем его буро-красные капли с молоком в старческие годы. Йод всем хорошо известное лекарство, а между тем как мало и плохо знаем мы, что такое йод и какова его судьба в природе!
Трудно найти другой элемент, который был бы более полон загадок и противоречий, чем йод. Больше того, мы так мало о нем знаем и так плохо понимаем самые моменты в истории его странствований, что до сих пор является непонятным, почему мы лечим при помощи йода и откуда он взялся на земле. Начнем с истории его открытия. Йод был открыт в 1811 г. парижским производителем селитры Бернаром Куртуа (1777–1838). Примечательно, что само открытие произошло не в химической лаборатории какого-либо ученого или научно-исследовательского института, а непосредственно на заводе, в ходе производственной деятельности человека. Как это случилось?
Во Франции в годы наполеоновских войн требовалось большое количество селитры для производства пороха. Селитру ввозили сначала из Индии, но ее не хватало. Правда, к этому времени уже были открыты богатые залежи чилийской селитры в Южной Америке. Но эта селитра была не калиевой, а натриевой и обладала весьма неприятным свойством притягивать из воздуха влагу (отсыревать), что делало ее малопригодной для производства пороха. В Испании еще в 1808 г. был найден способ превращения натриевой селитры в калиевую с использованием для этой цели золы, получаемой при сжигании морских водорослей. Вот этим-то делом и занялся на своем небольшом заводе в г. Дижоне во Франции Куртуа.
Он давно уже заметил, что в продуктах, получаемых из золы морских водорослей, которые в изобилии выбрасывались приливами океана на берег Франции, находится какое-то вещество, которое разъедало железные и медные предметы. Но ни сам Куртуа, ни его помощники не знали, как выделить это вещество из золы водорослей. Ускорению открытия помог случай.
В рассказах того времени утверждалось, что на заводе, где вырабатывалась селитра, рабочие как-то погнались за кошкой. Убегая от преследователей, кошка случайно опрокинула сосуд с серной кислотой на остатки солей от выработки селитры, и тогда вдруг из образовавшейся смеси выделились густые фиолетовые пары. Это и был йод. Открытие этого элемента не произвело особого впечатления на ученых мира. Только через сто лет это открытие получило должную оценку.
В периодической таблице химических элементов йод и теллур оказались почти единственными элементами, нарушившими стройность периодического закона: теллур стоит перед йодом, хотя атомный вес его выше. Д.И.Менделеев расположил его так, потому что химические свойства теллура похожи на химические свойства кислорода, серы и селена, а не хлора и брома. Йод же, напротив, ведет себя, как галогены. Решение Д.И.Менделеева подтвердилось, когда стало известно о строении атомов - внешний электронный уровень в атоме теллура по строению такой же, как и у кислорода, серы и селена. В ядре же теллура на один протон меньше, чем в ядре йода. Такие разночтения - атомная масса элемента больше, чем атомная масса следующего, но их порядок именно таков, связаны с распространенностью изотопов этих элементов на Земле. Легкие изотопы теллура распространены менее, чем тяжелые, а с йодом наоборот - легкие изотопы более распространены.
По физическим свойствам йод представляет собой твердое кристаллическое вещество с металлическим блеском, которое способно выделять фиолетовые пары: йод легко взгоняется, не переходя в жидкое состояние. Вот одна загадка, которая бросается в глаза, цвет паров темно-фиолетовый, а самого йода – серо-металлический. Соли йода в основном бесцветны (лишь некоторые слегка желтоватым оттенком), на внешний вид выглядят, как поваренная соль, которую мы употребляем в пищу. Йод исключительно редкий элемент. В земной коре примерно около одной или двух стотысячным процента, а между тем йод присутствует всюду. Все пронизано этим элементом - твердая земля и горные породы, мы находим его в метеоритах, попадающих к нам из неведомых пространств, его выносят и некоторые вулканы из своих глубин. Он содержится в морской воде, в растениях, животных и в человеке. Мы поглощаем йод из воздуха, который весь насыщен его порами, мы вносим его в свой организм через воду и пищу. Жить без него мы не можем. И возникает вопрос: Почему йод везде присутствует, а где же его первоисточник? На этот вопрос не могут ответить ученые, даже самые точные анализы и наблюдения не могут открыть его таинственный источник. Ни в глубинных изверженных породах, ни в расплавах магм нет минерала йода. Вот еще одна загадка. Так разнообразна судьба этого элемента, трудно нарисовать себе полную и связную картину жизни и скитаний этого странствующего атома природы…
Когда попадает йод в руки человека, здесь возникает новая загадка: мы лечим йодом, убиваем бактерии, останавливаем кровь, обрабатываем рану от заражений, а между тем йод ядовит. Его пары действуют на слизистые оболочки, вызывая раздражение. Избыток капель или кристаллов йода может вызвать смерть. Самое удивительное в том, что недостаток йода в организме приводит к заболеванию, называемой зобом. Этим заболеванием страдают жители высокогорных местностей, например, Центральный Кавказ, Альпы.
Не менее интересны пути вовлечения йода в промышленность, которые с каждым годом становятся все шире, разнообразнее. Соединения йода с органическими веществами создают непроницаемую броню для прохождения рентгеновских лучей, особое значение придают использованию йода в целлулоиде, где особые соли йода применяются в виде мелких игольчатых кристалликов. Эти игольчатые кристаллики распределяются в целлулоиде так, что колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается то, что мы называем поляризованным лучом. Мы видим, как разнообразно и широко применяется этот элемент, сколько неясных проблем, сколько загадок и противоречий в его происхождении, в судьбе его странствований. Много еще нужно глубоких исследований, чтобы разгадать все его свойства и понять природу этого вездесущего элемента, принизывающего весь окружающий мир.
Читайте также: