Οινόπνευμα διαλύματος ιωδίου… Από την παιδική ηλικία, γνωστός βοηθός για γρατσουνιές, εκδορές και κοψίματα σε όλα τα παιδιά και τους γονείς τους. Είναι ένας γρήγορος και αποτελεσματικός παράγοντας που καυτηριάζει και απολυμαίνει την επιφάνεια του τραύματος. Ωστόσο, το πεδίο εφαρμογής της ουσίας δεν περιορίζεται στην ιατρική, επειδή οι χημικές ιδιότητες του ιωδίου είναι πολύ διαφορετικές. Σκοπός του άρθρου μας είναι να τους γνωρίσουμε πιο αναλυτικά.
Φυσικά χαρακτηριστικά
Μια απλή ουσία μοιάζει με σκούρο μοβ κρύσταλλα. Όταν θερμαίνεται, λόγω των ιδιαιτεροτήτων της εσωτερικής δομής του κρυσταλλικού πλέγματος, δηλαδή της παρουσίας μορίων στους κόμβους του, η ένωση δεν λιώνει, αλλά σχηματίζει αμέσως ατμούς. Αυτό είναι εξάχνωση ή εξάχνωση. Εξηγείται από έναν ασθενή δεσμό μεταξύ των μορίων μέσα στον κρύσταλλο, τα οποία διαχωρίζονται εύκολα μεταξύ τους - σχηματίζεται μια αέρια φάση της ουσίας. Ο αριθμός του ιωδίου στον περιοδικό πίνακα είναι 53. Και η θέση του μεταξύ άλλων χημικών στοιχείων δείχνειπου ανήκουν σε αμέταλλα. Ας σταθούμε περισσότερο σε αυτό το θέμα.
Τόπος ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα
Το ιώδιο βρίσκεται στην πέμπτη περίοδο, την ομάδα VII και, μαζί με το φθόριο, το χλώριο, το βρώμιο και την αστατίνη σχηματίζει μια υποομάδα αλογόνων. Λόγω της αύξησης του πυρηνικού φορτίου και της ατομικής ακτίνας, οι εκπρόσωποι των αλογόνων έχουν εξασθένηση των μη μεταλλικών ιδιοτήτων, επομένως το ιώδιο είναι λιγότερο ενεργό από το χλώριο ή το βρώμιο και η ηλεκτραρνητικότητα του είναι επίσης χαμηλότερη. Η ατομική μάζα του ιωδίου είναι 126, 9045. Μια απλή ουσία αντιπροσωπεύεται από διατομικά μόρια, όπως και άλλα αλογόνα. Παρακάτω θα εξοικειωθούμε με τη δομή του ατόμου του στοιχείου.
Χαρακτηριστικά του ηλεκτρονικού τύπου
Πέντε ενεργειακά επίπεδα και το τελευταίο από αυτά σχεδόν πλήρως γεμάτο με ηλεκτρόνια επιβεβαιώνουν ότι το στοιχείο έχει έντονα σημάδια μη μετάλλων. Όπως και άλλα αλογόνα, το ιώδιο είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, αφαιρώντας από μέταλλα και ασθενέστερα μη μεταλλικά στοιχεία - θείο, άνθρακα, άζωτο - το ηλεκτρόνιο που λείπει πριν από την ολοκλήρωση του πέμπτου επιπέδου.
Το ιώδιο είναι ένα αμέταλλο, στα μόρια του οποίου υπάρχει ένα κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων p που συνδέει τα άτομα μεταξύ τους. Η πυκνότητά τους στο σημείο της επικάλυψης είναι η υψηλότερη, το κοινό νέφος ηλεκτρονίων δεν μετακινείται σε κανένα από τα άτομα και βρίσκεται στο κέντρο του μορίου. Σχηματίζεται ένας μη πολικός ομοιοπολικός δεσμός και το ίδιο το μόριο έχει γραμμικό σχήμα. Στη σειρά αλογόνου, από το φθόριο στην αστατίνη, η ισχύς του ομοιοπολικού δεσμού μειώνεται. Υπάρχει μια μείωση στην τιμή της ενθαλπίας, από την οποία εξαρτάται η διάσπαση των μορίων των στοιχείων σε άτομα. Τι επιπτώσεις έχει αυτό για τις χημικές ιδιότητες του ιωδίου;
Γιατί το ιώδιο είναι λιγότερο ενεργό από άλλα αλογόνα
Η αντιδραστικότητα των μη μετάλλων καθορίζεται από τη δύναμη έλξης στον πυρήνα του δικού τους ατόμου ξένων ηλεκτρονίων. Όσο μικρότερη είναι η ακτίνα ενός ατόμου, τόσο υψηλότερες είναι οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων του άλλων ατόμων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός της περιόδου στην οποία βρίσκεται το στοιχείο, τόσο περισσότερα επίπεδα ενέργειας θα έχει. Το ιώδιο βρίσκεται στην πέμπτη περίοδο και έχει περισσότερα ενεργειακά στρώματα από το βρώμιο, το χλώριο και το φθόριο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το μόριο ιωδίου περιέχει άτομα που έχουν ακτίνα πολύ μεγαλύτερη από αυτή των αλογόνων που αναφέρονται προηγουμένως. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα σωματίδια I2 προσελκύουν ηλεκτρόνια πιο αδύναμα, γεγονός που οδηγεί σε εξασθένηση των μη μεταλλικών ιδιοτήτων τους. Η εσωτερική δομή μιας ουσίας επηρεάζει αναπόφευκτα τα φυσικά της χαρακτηριστικά. Ακολουθούν ορισμένα συγκεκριμένα παραδείγματα.
εξάχνωση και διαλυτότητα
Η μείωση της αμοιβαίας έλξης των ατόμων ιωδίου στο μόριό του οδηγεί, όπως είπαμε προηγουμένως, σε εξασθένηση της ισχύος του ομοιοπολικού μη πολικού δεσμού. Παρατηρείται μείωση της αντίστασης της ένωσης σε υψηλή θερμοκρασία και αύξηση της θερμικής διάστασης των μορίων της. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του αλογόνου: η μετάβαση μιας ουσίας όταν θερμαίνεται από στερεά κατάσταση αμέσως σε αέρια κατάσταση, δηλαδή η εξάχνωση είναι το κύριο φυσικό χαρακτηριστικό του ιωδίου. Η διαλυτότητά του σε οργανικούς διαλύτες, όπως ο διθειάνθρακας, το βενζόλιο, η αιθανόλη, είναι υψηλότερη από ότι στο νερό. Έτσι, σε 100 g νερού στους 20 ° C, μόνο 0,02 g μπορούν να διαλυθούνουσίες. Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται στο εργαστήριο για την εξαγωγή ιωδίου από ένα υδατικό διάλυμα. Ανακινώντας το με μια μικρή ποσότητα H2S, μπορείτε να παρατηρήσετε το μωβ χρώμα του υδρόθειου λόγω της μετάβασης των μορίων αλογόνου σε αυτό.
Χημικές ιδιότητες του ιωδίου
Όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα, το στοιχείο συμπεριφέρεται πάντα με τον ίδιο τρόπο. Ελκύει τα ηλεκτρόνια σθένους του ατόμου του μετάλλου, τα οποία βρίσκονται είτε στο τελευταίο ενεργειακό στρώμα (στοιχεία-s, όπως νάτριο, ασβέστιο, λίθιο κ.λπ.), είτε στο προτελευταίο στρώμα που περιέχει, για παράδειγμα, ηλεκτρόνια d. Αυτά περιλαμβάνουν σίδηρο, μαγγάνιο, χαλκό και άλλα. Σε αυτές τις αντιδράσεις, το μέταλλο θα είναι ο αναγωγικός παράγοντας και το ιώδιο, του οποίου ο χημικός τύπος είναι I2, θα είναι ο οξειδωτικός παράγοντας. Επομένως, αυτή η υψηλή δραστηριότητα μιας απλής ουσίας είναι η αιτία της αλληλεπίδρασής της με πολλά μέταλλα.
Αξιοσημείωτη είναι η αλληλεπίδραση του ιωδίου με το νερό όταν θερμαίνεται. Σε ένα αλκαλικό μέσο, η αντίδραση προχωρά με το σχηματισμό ενός μίγματος ιωδιούχου και ιωδικού οξέος. Η τελευταία ουσία παρουσιάζει τις ιδιότητες ενός ισχυρού οξέος και, κατά την αφυδάτωση, μετατρέπεται σε πεντοξείδιο του ιωδίου. Εάν το διάλυμα οξινιστεί, τότε τα παραπάνω προϊόντα αντίδρασης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν τις αρχικές ουσίες - ελεύθερα μόρια I2 και νερό. Αυτή η αντίδραση ανήκει στον οξειδοαναγωγικό τύπο, παρουσιάζει τις χημικές ιδιότητες του ιωδίου ως ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα.
Ποιοτική αντίδραση αμύλου
Τόσο στην ανόργανη όσο και στην οργανική χημεία, υπάρχει μια ομάδα αντιδράσεων, με τη βοήθειατα οποία μπορούν να αναγνωριστούν στα προϊόντα αλληλεπίδρασης ορισμένοι τύποι απλών ή πολύπλοκων ιόντων. Για την ανίχνευση μακρομορίων ενός σύνθετου υδατάνθρακα - αμύλου - χρησιμοποιείται συχνά ένα διάλυμα αλκοόλης 5% του I2. Για παράδειγμα, μερικές σταγόνες από αυτό στάζουν σε μια φέτα ωμής πατάτας και το χρώμα του διαλύματος γίνεται μπλε. Παρατηρούμε το ίδιο αποτέλεσμα όταν μια ουσία εισέρχεται σε οποιοδήποτε προϊόν που περιέχει άμυλο. Αυτή η αντίδραση, η οποία παράγει μπλε ιώδιο, χρησιμοποιείται ευρέως στην οργανική χημεία για να επιβεβαιώσει την παρουσία ενός πολυμερούς σε ένα μείγμα δοκιμής.
Οι ευεργετικές ιδιότητες του προϊόντος της αλληλεπίδρασης ιωδίου και αμύλου είναι από καιρό γνωστές. Χρησιμοποιήθηκε απουσία αντιμικροβιακών φαρμάκων για τη θεραπεία της διάρροιας, των γαστρικών ελκών σε ύφεση, των ασθενειών του αναπνευστικού συστήματος. Η πάστα αμύλου, που περιείχε περίπου 1 κουταλάκι του γλυκού διάλυμα ιωδιούχου αλκοόλ ανά 200 ml νερού, χρησιμοποιήθηκε ευρέως λόγω της φθηνότητας των συστατικών και της ευκολίας παρασκευής.
Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι το μπλε ιώδιο αντενδείκνυται στη θεραπεία μικρών παιδιών, ατόμων που υποφέρουν από υπερευαισθησία σε φάρμακα που περιέχουν ιώδιο, καθώς και ασθενών με νόσο του Graves.
Πώς αντιδρούν τα αμέταλλα μεταξύ τους
Μεταξύ των στοιχείων της κύριας υποομάδας της ομάδας VII, το ιώδιο αντιδρά με το φθόριο, το πιο ενεργό αμέταλλο με τον υψηλότερο βαθμό οξείδωσης. Η διαδικασία γίνεται στο κρύο και συνοδεύεται από έκρηξη. Με το υδρογόνο, το I2 αλληλεπιδρά με ισχυρή θέρμανση, και όχι πλήρως, το προϊόν της αντίδρασης - HI - αρχίζει να αποσυντίθεται στις αρχικές ουσίες. Το υδροϊωδικό οξύ είναι αρκετά ισχυρό και παρόλο που είναι παρόμοιο σε χαρακτηριστικά με το υδροχλωρικό οξύ, εξακολουθεί να παρουσιάζει πιο έντονα σημάδια αναγωγικού παράγοντα. Όπως μπορείτε να δείτε, οι χημικές ιδιότητες του ιωδίου οφείλονται στο ότι ανήκει σε ενεργά αμέταλλα, ωστόσο, το στοιχείο είναι κατώτερο σε οξειδωτική ικανότητα από το βρώμιο, το χλώριο και, φυσικά, το φθόριο.
Ο ρόλος του στοιχείου στους ζωντανούς οργανισμούς
Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε ιόντα I- βρίσκεται στους ιστούς του θυρεοειδούς αδένα, όπου αποτελούν μέρος των ορμονών διέγερσης του θυρεοειδούς: θυροξίνη και τριιωδοθυρονίνη. Ρυθμίζουν την ανάπτυξη και την ανάπτυξη του οστικού ιστού, την αγωγή των νευρικών ερεθισμάτων και τον μεταβολικό ρυθμό. Ιδιαίτερα επικίνδυνη είναι η έλλειψη ορμονών που περιέχουν ιώδιο στην παιδική ηλικία, καθώς είναι πιθανή η νοητική υστέρηση και η εμφάνιση συμπτωμάτων μιας ασθένειας όπως ο κρετινισμός.
Η ανεπαρκής έκκριση θυροξίνης στους ενήλικες σχετίζεται με ανεπάρκεια ιωδίου στο νερό και τα τρόφιμα. Συνοδεύεται από τριχόπτωση, σχηματισμό οιδήματος και μείωση της φυσικής δραστηριότητας. Η περίσσεια ενός στοιχείου στο σώμα είναι επίσης εξαιρετικά επικίνδυνη, καθώς αναπτύσσεται η νόσος του Graves, τα συμπτώματα της οποίας είναι διεγερσιμότητα του νευρικού συστήματος, τρόμος των άκρων και σοβαρή απώλεια βάρους.
Η υψηλή περιεκτικότητα σε ενώσεις ιωδίου βρίσκεται σε ορισμένους εκπροσώπους του κόσμου της χλωρίδας. Τα κατώτερα φυτά - καφέ και κόκκινα φύκια - τα συσσωρεύουν στον θάλλο τους. Μεταξύ των ανώτερων φυτών, τα βύσσινα, οι λωτούς, οι χουρμάδες και τα παντζάρια είναι οι κάτοχοι ρεκόρ για τη συσσώρευση ιωδίου. Τα θαλασσινά και τα θαλασσινά ψάρια περιέχουν μεγάλη ποσότητα του στοιχείου.
Κατανομή ιωδιδίων στη φύση και μέθοδοι λήψης καθαρών ουσιών
Το μεγαλύτερο μέρος του στοιχείου υπάρχει σε ζωντανούς οργανισμούς και τα κελύφη της Γης - την υδρόσφαιρα και τη λιθόσφαιρα - σε δεσμευμένη κατάσταση. Υπάρχουν άλατα του στοιχείου στο θαλασσινό νερό, αλλά η συγκέντρωσή τους είναι ασήμαντη, επομένως είναι ασύμφορη η εξαγωγή καθαρού ιωδίου από αυτό. Είναι πολύ πιο αποτελεσματικό να λαμβάνετε μια ουσία από τις στάχτες των καφέ φυκών: fucus, φύκια, σαργάσο.
Σε βιομηχανική κλίμακα, το I2 απομονώνεται από τα υπόγεια ύδατα κατά τη διάρκεια των διεργασιών εξόρυξης πετρελαίου. Κατά την επεξεργασία ορισμένων μεταλλευμάτων, όπως το άλας Χιλής, βρίσκονται σε αυτό ιωδικά και υποιωδικά κάλιο, από τα οποία στη συνέχεια εξάγεται καθαρό ιώδιο. Είναι αρκετά οικονομικό να λαμβάνετε I2 από διάλυμα υδροϊωδίου οξειδώνοντάς το με χλώριο. Η ένωση που προκύπτει είναι μια σημαντική πρώτη ύλη για τη φαρμακευτική βιομηχανία.
Εκτός από το ήδη αναφερθέν αλκοολικό διάλυμα ιωδίου 5%, το οποίο περιέχει όχι μόνο μια απλή ουσία, αλλά και ένα αλάτι - ιωδιούχο κάλιο, καθώς και αλκοόλ και νερό, στην ενδοκρινολογία, για ιατρικούς λόγους, φάρμακα όπως ως "Ιώδιο-ενεργό" και "Ιωδομαρίνη".
Σε περιοχές με χαμηλή περιεκτικότητα σε φυσικές ενώσεις, εκτός από ιωδιούχο επιτραπέζιο αλάτι, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα φάρμακο όπως το Antistrumine. Περιέχει το δραστικό συστατικό - ιωδιούχο κάλιο - και συνιστάται ως προφυλακτικό φάρμακο που χρησιμοποιείται για την πρόληψη των συμπτωμάτων της ενδημικής βρογχοκήλης.
