Alkoholinis jodo tirpalas… Nuo vaikystės visiems vaikams ir jų tėveliams žinomas įbrėžimų, įbrėžimų ir įpjovimų pagalbininkas. Tai greita ir veiksminga priemonė, kuri kauterizuoja ir dezinfekuoja žaizdos paviršių. Tačiau medžiagos taikymo sritis neapsiriboja medicina, nes jodo cheminės savybės yra labai įvairios. Mūsų straipsnio tikslas – su jais susipažinti išsamiau.
Fizinės savybės
Paprasta medžiaga atrodo kaip tamsiai violetiniai kristalai. Kaitinamas, dėl kristalinės gardelės vidinės struktūros ypatumų, būtent dėl molekulių buvimo jos mazguose, junginys netirpsta, o iš karto sudaro garus. Tai yra sublimacija arba sublimacija. Tai paaiškinama silpnu ryšiu tarp kristalo viduje esančių molekulių, kurios lengvai atsiskiria viena nuo kitos – susidaro dujinė medžiagos fazė. Jodo skaičius periodinėje lentelėje yra 53. O jo padėtis tarp kitų cheminių elementų rodopriklausantys nemetalams. Panagrinėkime šią problemą toliau.
Elemento vieta periodinėje lentelėje
Jodas priklauso penktajam periodui, VII grupei ir kartu su fluoru, chloru, bromu ir astatinu sudaro halogenų pogrupį. Dėl branduolinio krūvio ir atomo spindulio padidėjimo halogenų atstovams silpnėja nemetalinės savybės, todėl jodas yra mažiau aktyvus nei chloras ar bromas, mažesnis ir jo elektronegatyvumas. Jodo atominė masė yra 126, 9045. Paprastą medžiagą, kaip ir kitus halogenus, vaizduoja dviatomės molekulės. Žemiau susipažinsime su elemento atomo sandara.
Elektroninės formulės ypatybės
Penki energijos lygiai ir paskutinis iš jų beveik visiškai užpildytas elektronais patvirtina, kad elementas turi ryškių nemetalų požymių. Kaip ir kiti halogenai, jodas yra stiprus oksidatorius, pašalinantis iš metalų ir silpnesnių nemetalinių elementų – sieros, anglies, azoto – elektroną, kurio trūksta iki penktojo lygio.
Jodas yra nemetalas, kurio molekulėse yra bendra p-elektronų pora, jungianti atomus. Jų tankis persidengimo vietoje didžiausias, bendras elektronų debesis nejuda į nė vieną atomą ir yra molekulės centre. Susidaro nepolinis kovalentinis ryšys, o pati molekulė turi linijinę formą. Halogeninėse serijose, nuo fluoro iki astatino, kovalentinio ryšio stiprumas mažėja. Sumažėja entalpijos reikšmė, nuo kurios priklauso elementų molekulių skilimas į atomus. Kokią reikšmę tai turi jodo cheminėms savybėms?
Kodėl jodas yra mažiau aktyvus nei kiti halogenai
Nemetalų reaktyvumą lemia svetimų elektronų nuosavo atomo branduolio traukos jėga. Kuo mažesnis atomo spindulys, tuo didesnės kitų atomų neigiamai įkrautų jo dalelių elektrostatinės traukos jėgos. Kuo didesnis periodo, kuriame elementas yra, skaičius, tuo daugiau energijos lygių jis turės. Jodas yra penktame periode ir turi daugiau energijos sluoksnių nei bromas, chloras ir fluoras. Štai kodėl jodo molekulėje yra atomų, kurių spindulys yra daug didesnis nei anksčiau išvardytų halogenų. Štai kodėl I2 dalelės silpniau pritraukia elektronus, todėl susilpnėja jų nemetalinės savybės. Vidinė medžiagos struktūra neišvengiamai daro įtaką jos fizinėms savybėms. Štai keletas konkrečių pavyzdžių.
Sublimacija ir tirpumas
Sumažėjus jodo atomų tarpusavio traukai jo molekulėje, kaip minėjome anksčiau, susilpnėja kovalentinio nepolinio ryšio stiprumas. Sumažėja junginio atsparumas aukštai temperatūrai ir padidėja jo molekulių šiluminė disociacija. Išskirtinis halogeno bruožas: medžiagos perėjimas kaitinant iš kietos būsenos iš karto į dujinę būseną, t.y. sublimacija yra pagrindinė fizinė jodo savybė. Jo tirpumas organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip anglies disulfidas, benzenas, etanolis, yra didesnis nei vandenyje. Taigi 100 g vandens 20 ° C temperatūroje gali ištirpti tik 0,02 gmedžiagų. Ši funkcija naudojama laboratorijoje, norint išgauti jodą iš vandeninio tirpalo. Sukratydami jį su nedideliu kiekiu H2S, galite pastebėti purpurinę vandenilio sulfido spalvą dėl halogeno molekulių perėjimo į jį.
Cheminės jodo savybės
Sąveikaujant su metalais elementas visada elgiasi taip pat. Jis pritraukia metalo atomo valentinius elektronus, kurie yra arba paskutiniame energetiniame sluoksnyje (s-elementai, tokie kaip natris, kalcis, litis ir kt.), arba priešpaskutiniame sluoksnyje, kuriame yra, pavyzdžiui, d-elektronai. Tai geležis, manganas, varis ir kt. Šiose reakcijose metalas bus reduktorius, o jodas, kurio cheminė formulė yra I2, bus oksidatorius. Todėl toks didelis paprastos medžiagos aktyvumas yra jos sąveikos su daugeliu metalų priežastis.
Pažymėtina jodo sąveika su vandeniu kaitinant. Šarminėje terpėje reakcija vyksta, kai susidaro jodido ir jodo rūgščių mišinys. Pastaroji medžiaga pasižymi stiprios rūgšties savybėmis ir, dehidratuota, virsta jodo pentoksidu. Jei tirpalas parūgštinamas, minėti reakcijos produktai sąveikauja tarpusavyje, sudarydami pradines medžiagas – laisvąsias molekules I2 ir vandenį. Ši reakcija priklauso redokso tipui, ji pasižymi cheminėmis jodo, kaip stiprios oksiduojančios medžiagos, savybėmis.
Kokybiška krakmolo reakcija
Neorganinėje ir organinėje chemijoje yra reakcijų grupė, padedantkuriuos sąveikos produktuose galima identifikuoti tam tikrų tipų paprastuosius ar sudėtingus jonus. Norint aptikti sudėtinių angliavandenių - krakmolo - makromolekules, dažnai naudojamas 5% alkoholio tirpalas I2. Pavyzdžiui, keli jo lašai užlašinami ant žalios bulvės griežinėlio ir tirpalo spalva tampa mėlyna. Tą patį poveikį stebime, kai medžiaga patenka į bet kurį krakmolo turintį produktą. Ši reakcija, kurios metu susidaro mėlynasis jodas, plačiai naudojama organinėje chemijoje, siekiant patvirtinti polimero buvimą bandomajame mišinyje.
Naudingos jodo ir krakmolo sąveikos produkto savybės žinomos jau seniai. Jis buvo naudojamas nesant antimikrobinių vaistų viduriavimui, skrandžio opoms remisijos metu, kvėpavimo sistemos ligoms gydyti. Krakmolo pasta, kurioje 200 ml vandens yra maždaug 1 arbatinis šaukštelis jodo alkoholio tirpalo, buvo plačiai naudojama dėl pigių ingredientų ir lengvo paruošimo.
Tačiau reikia atsiminti, kad mėlynasis jodas yra draudžiamas gydant mažus vaikus, žmones, kuriems yra padidėjęs jautrumas jodo turintiems vaistams, taip pat pacientams, sergantiems Greivso liga.
Kaip nemetalai reaguoja vienas į kitą
Tarp VII grupės pagrindinio pogrupio elementų jodas reaguoja su fluoru, aktyviausiu nemetalu, turinčiu didžiausią oksidacijos laipsnį. Procesas vyksta š altyje ir jį lydi sprogimas. Su vandeniliu I2 sąveikauja stipriai kaitinant, o ne visiškai, reakcijos produktas - HI - pradeda skaidytis į pradines medžiagas. Vandenilio jodo rūgštis yra gana stipri ir, nors savo savybėmis panaši į vandenilio chlorido rūgštį, ji vis tiek turi ryškesnius redukcijos požymius. Kaip matote, jodo cheminės savybės priklauso nuo aktyvių nemetalų, tačiau elementas oksiduojasi prastesnis už bromą, chlorą ir, žinoma, fluorą.
Elemento vaidmuo gyvuose organizmuose
Didžiausias jonų kiekis I- yra skydliaukės audiniuose, kur jie yra skydliaukę stimuliuojančių hormonų dalis: tiroksinas ir trijodtironinas. Jie reguliuoja kaulinio audinio augimą ir vystymąsi, nervinių impulsų laidumą ir medžiagų apykaitos greitį. Ypač pavojingas yra jodo turinčių hormonų trūkumas vaikystėje, nes galimas protinis atsilikimas ir tokios ligos, kaip kretinizmas, simptomų atsiradimas.
Nepakankama tiroksino sekrecija suaugusiems žmonėms yra susijusi su jodo trūkumu vandenyje ir maiste. Jį lydi plaukų slinkimas, edemos formavimasis, fizinio aktyvumo sumažėjimas. Elemento perteklius organizme taip pat itin pavojingas, nes vystosi Greivso liga, kurios simptomai yra nervų sistemos jaudrumas, galūnių drebulys ir stiprus svorio kritimas.
Didelis jodo junginių kiekis aptinkamas kai kuriuose floros pasaulio atstovuose. Žemesni augalai – rudieji ir raudondumbliai – kaupia juos savo taluose. Iš aukštesnių augalų jodo kaupimo rekordininkai yra vyšnios, persimonai, datulės ir burokėliai. Jūros gėrybėse ir jūros žuvyse yra daug elemento.
Jodidų pasiskirstymas gamtoje ir grynų medžiagų gavimo būdai
Didžioji dalis elemento yra gyvuose organizmuose ir Žemės apvalkaluose – hidrosferoje ir litosferoje – surištoje būsenoje. Jūros vandenyje yra elemento druskų, tačiau jų koncentracija nežymi, todėl gryną jodą iš jo išgauti neapsimoka. Daug efektyviau medžiagą gauti iš rudųjų dumblių pelenų: fucus, rudadumblių, sargasų.
Pramoniniu mastu I2 naftos gavybos procesų metu izoliuojamas nuo požeminio vandens. Apdorojant kai kurias rūdas, pavyzdžiui, Čilės salietrą, joje randama kalio jodatų ir hipojodatų, iš kurių vėliau išgaunamas grynas jodas. Gana ekonomiškai naudinga gauti I2 iš vandenilio jodo tirpalo, jį oksiduojant chloru. Gautas junginys yra svarbi farmacijos pramonės žaliava.
Be jau minėto 5% alkoholio jodo tirpalo, kuriame yra ne tik paprasta medžiaga, bet ir druska – kalio jodidas, taip pat alkoholis ir vanduo, endokrinologijoje dėl medicininių priežasčių vartojami vaistai, pvz. kaip „aktyvus jodas“ir „jodomarinas“.
Vietose, kuriose yra mažai natūralių junginių, be joduotos valgomosios druskos, galite naudoti tokią priemonę kaip Antistrumine. Jame yra veikliosios medžiagos – kalio jodido – ir rekomenduojamas kaip profilaktinis vaistas endeminio strumos simptomams išvengti.
