Фармакопейными препаратами йодидов являются
Натрия йодид
Natrii iodidum Nal M. м. 149,89
Калия йодид Kalii iodidum KI М. м. 166,01
Оба препарата представляют собой кристаллические порош-ки белого цвета.
Применяют йодиды как носители йода при гипертиреозе,
эндемическом зобе.
Если пища или вода не содержит достаточного количества йода, как это бывает в некоторых горных местностях, то у мест-ного населения появляется заболевание - кретинизм или зоб-ная болезнь. Назначают йодиды в виде растворов (микстур)" для применения внутрь.
Способы получения галогенидов. Натрия хло-рид- единственный из галогенидов, который широко распрост-ранен в природе в виде массивных отложений каменной соли. Она и является основным источником для получения фармако-пейного препарата. Водные солевые растворы выпаривают, пос-ле чего натрия хлорид подвергают очистке от сопровождающих его примесей. В конечном итоге натрия хлорид перекристалли-зовывают из воды, насыщенной концентрированной хлороводо-родной кислотой, в которой он плохо растворим.
Более чистый препарат можно получить путем обработки карбоната натрия или соответственно калия х. ч. хлороводород-ной кислотой.
Сопутствующий продукт реакции (СОг) летуч и поэтому натрия (калия) хлориды получаются чистыми.
Бромиды и йодиды получаются совершенно однотипно. В промышленности их получают следующим образом: железные стружки обрабатывают водой и добавляют бром или соответ-ственно йод. При этом образуется бромид (йодид) железа (FeBr 2 или Fel 2). Затем к реакционной массе снова добавляют Br,(I,).
Осадки гидроокисей железа отфильтровывают. Из фильтра-та после выпаривания выкристаллизовывается натрия бромид или соответственно натрия йодид.
Для получения калия бромида и калия йодида вместо соды берут поташ К2СО3.
Подлинность всех этих препаратов (хлоридов, броми-дов, йодидов) определяется по катиону Na+ и К + и по соответ-ствующему аниону С1~, Вг~, I - .
Натрий-ион обычно обнаруживают по окраске пламени в желтый цвет. Из химических реакций ГФ X приводит реакцию с цинкуранилацетатом - в присутствии Na+ выделяется желтый кристаллический осадок.
Калий-ион определяется по окрашиванию пламени горелки в фиолетовый цвет, а если смотреть на пламя через синее стек-ло, оно кажется окрашенным в пурпурно-красный цвет.
Из химических реакций применяются:
а) реакция с винно-камениой кислотой в присутствии аце-тата натрия.
Во избежание растворения осадка гидротартрата калия в образовавшейся минеральной кислоте (НС1) ее связывают аце-татом натрия;
б) реакция с раствором кобальтинитрита натрия (гексанит-
рокобальт натрия).
Реакцию проводят в уксуснокислой среде при потираний па-лочкой о стенки сосуда.
Этой реакцией можно обнаружить калий-ион только в отсут-ствии NH4 + -hohob, которые с этим реактивом также дают оса-док. Поэтому, прежде чем исследовать соли калия данной реак-цией, их следует прокалить для удаления возможных примесей солей аммония.
Для подтверждения подлинности анионов С1 - , Вг~, I - ГФ X приводит две основных реакции:
а) реакция с раствором нитрата серебра в присутствии азотной кислоты; при действии на хлориды, бромиды, йодиды раствором нитрата серебра в присутствии азотной кислоты об-разуются творожистые осадки, соответственно:
Реакцию проводят в присутствии азотной кислоты, которая не растворяет осадки галогенидов серебра.
Так как хлориды и бромиды серебра иногда бывает трудно отличить по цвету, рекомендуется испытывать растворимость этих осадков в растворах аммиака и карбоната аммония
Хлорид серебра легко растворяется в разбавленных раство-рах аммиака и карбоната аммония с образованием соответст-вующих растворимых комплексов.
Бромид серебра трудно растворим в разбавленных раство-рах аммиака и растворяется только в концентрированных рас-творах, а в растворе (гШ^гСОз совсем не растворяется.
Иодид серебра не растворяется ни в растворах аммиака, ни в растворе (МН^аСОз.
б) реакция окисления галогенид-ионов (С1~, Br~, I -) до элементарного галогена; галогенид-ионы в кислой среде явля-ются восстановителями и сами способны окисляться до свобод-ного галогена. Это свойство используется для определения под-линности бромидов и йодидов.
К раствору бромида или йодида (NaBr, Nal) добавляют ми-неральную кислоту, например хлороводородную, хлороформ и окислитель. Обычно в случае бромидов в качестве окислителя добавляют хлорамин, а в случае йодидов - нитрит натрия NaN0 2 или хлорид окисного железа FeCl 3 . Реакционную массу встряхивают и дают отстояться. Хлороформный слой в случае бромидов окрашивается в желтый цвет (Вг 2), а в случае йоди-дов- в фиолетовый (1 2).
Хлориды (NaCl, KCI) также окисляются до свободного хло-ра, но так как хлор летуч, эта реакция не является удобной для подтверждения подлинности хлоридов и не рекомендуется ГФ X.
Часто для открытия бромидов и йодидов применяют брома-ты (ЫаВгОз) и соответственно йодаты (NaI0 3), которые, являясь окислителями, в кислой среде окисляют Вг~ и 1~ до свободного брома и соответственно йода. Реакцию проводят в присутствии хлороформа, который окрашивается в желтый (Вг 2) и соответственно в фиолетовый цвет (Ь).
Испытание на чистоту. Для натрия и калия хлори-дов ГФ X требует отсутствия примесей солей магния, бария, аммония.
В натрия хлориде не допускаются примеси солей калия, а в калия хлориде - солей натрия, так как калий и натрий явля-ются антагонистами по действию.
Такие примеси, как кальций, железо, тяжелые металлы, сульфаты, мышьяк, ГФ X допускает в препаратах натрия и ка-лия хлорида в пределах эталонов, так как допустимый предел этих примесей не влияет на терапевтический эффект препара-тов и не вызывает никаких побочных явлений.
В бромидах не допускаются примеси бария, кальция, брома-тов, йодидов (токсичные).
Примесь растворимых солей бария и кальция определяется добавлением к раствору препарата разбавленной серной кисло-ты. При наличии Ва 2+ и Са 2+ будет наблюдаться помутнение раствора вследствие образования нерастворимых солей каль-ция и бария (CaS04 и BaSO-i).
Примесь йодидов определяется добавлением к раствору пре-парата окислителя, например хлорида железа.
При добавлении хлороформа выделившийся йод окрасит его в фиолетовый цвет.
Наиболее опасной примесью являются броматы вследствие своей токсичности. Обнаружить их в бромидах можно добавле-нием хлороводородной кислоты. При наличии примеси брома-тов будет выделяться свободный бром, который окрасит рас-твор в желтый цвет.
Примеси сульфатов, тяжелых металлов и мышьяка допуска-ются в бромидах в пределах эталонов.
В йодидах могут быть примеси карбонатов, цианидов, нит-ратов, йодатов, растворимых солей бария. Все эти примеси ядо-виты и поэтому содержание их в препаратах не допускается.
Примесь нитратов открывается путем восстановления их до аммиака, который обнаруживается органолептически или по посинению влажной красной лакмусовой бумажки.
Примесь цианидов определяется по образованию берлинской лазури.
Количественное содержание хлоридов и бромидов ГФ X рекомендует определять методом аргентометрии (по ме-тоду Мора). Точная навеска препарата в нейтральной или сла-бощелочной среде титруется раствором нитрата серебра до коричневато-красного цвета осадка по индикатору КгСг0 4 .
Аналогично протекает реакция с бромидами.
Иодиды нельзя определять методом Мора, так как титрова-ние их сопровождается образованием коллоидных систем йодй-да серебра и адсорбцией, что затрудняет установление конечной точки титрования. Поэтому йодиды определяются титрованием нитратом серебра с применением адсорбционных индикаторов, являющихся солями слабых органических кислот, например ди-натриевая соль флуоресцеина (I) или эозинат натрия (II).
По мере титрования йодида нитратом серебра образуется коллоидный осадок Agl, частицы которого обладают большой адсорбционной способностью. Заряженные положительно, они адсорбируют на своей поверхности отрицательно заряженные анионы индикатора и в эквивалентной точке вызывают измене-ние цвета поверхности осадка Agl от желтого до розового.
Хранение. Хлориды, бромиды, йодиды следует хранить в условиях, предупреждающих окисление этих препаратов: в хо-рошо закупоренных банках, в сухом месте. Иодиды и бромиды обычно хранят в банках из оранжевого стекла, так как свет стимулирует процессы окисления.
Иод - серовато-черные кристаллы с металлическим блеском плотностью 4,93 г/см3. Плавится он при 113,6° и кипит при 184,4°. Теплоемкость кристаллов
W
0,05058+4,688 10"в/ кал/г (25- -113°), жидкости 0,0756 кал/г (113,6-184°) и пара 0,0350 Кал/г (25-1200°). Теплота плавления 14,85 кал/г (113,6°). Теплота парообразования 56,9 кал/г Цри 113,6° и 39,3 кал/г при 184,4°.
Давление пара иода при 25° 0,31 мм рт. ст. и при 113,6° 90,5 мм рт. ст. Он легко возгоняется; пары имеют фиолетовый цвет. При конденсации паров на холодной поверхности образуются кристаллы. Растворимость иода в 1000 г воды при 20° 0,28 г, 50° -0,71 г и 100° -4,5 г. В присутствии сульфатов растворимость иода уменьшается, а в присутствии
I", Вг-, С1~ - увеличивается вследствие образования комплексных полигалогеновых ионов:
R+Ij-IJ, IJ + Ij-IJ, Br-+I2 = BrI"
И т. п. Это сильно влияет на коэффициент распределения иода между газовой и жидкой фазами (рис. 71), что существенно для
Извлечения иода из растворов воздушной десорбцией1-4. Лучше, чем в воде, иод растворяется в этиловом спирте, эфире, хлороформе, сероуглероде, тетрахлорметане, дихлорэтане, керосине и других органических жидкостях, образуя окрашенные растворы.
Растворение иода в воде сопровождается гидролизом: 12 + 4- НгО = Н+ + I" + НЮ, константа равновесия5 которого при 20°
|
70 |
|
К 30 |
|
20 |
|
Температура^ |
|
Рнс. 72. Растворимость Nal, NH4I, KI и КЮз в воде. |
|
Го |
|
Ю |
Дит в йодноватую кислоту: ЗНЮ = ЗН+ + 2Г + ю; (этот переход происходит легче, чем у аналогичных соединений хлора и брома). Поэтому суммарное уравнение гидролиза иода:
3I2 + ЗН20 = 6Н+ + 5 Г + IOJ
Его константа равновесия при 20° равна 6:
[Н+ ]6[г ]5[Юз1 К■= . з1 3J = 2,45 1(Г48
Крепкой азотной кислотой иод легко окисляется до 12Об при комнатной температуре. Пятиокись иода сильно гигроскопична и под действием влаги воздуха переходит в Н1308. При 280° I2Os необратимо разлагается на 12 и 02. (После продолжительного нагревания при 250° наблюдается незначительная сублимация
Лий. Все эти соли образуют бесцветные кристаллы. Йодистый натрий Nal кристаллизуется в кубической системе с плотностью 3,67 г/см3; плавится при 65Г (по другим данным при 682°). Растворимость его в воде показана на рис. 72. NaI-2H20 кристаллизуется в моноклинной системе с плотностью 2,45 г/см3. Йодистый натрий сильно гигроскопичен. При длительном хранении кристаллы его окрашиваются в желтый цвет из-за выделения свободного иода. Йодистый калий KI и иодистый аммоний NH4I кристаллизуются только в безводной форме в кубической системе. Плотность KI 3,13 г/см3, плавится он при 723°; плотность NH4I 2,51 г/см3. Иодноватокислый калий КЮз образует безводные кристаллы кубической системы с плотностью 3,89 г/см3; плавится при 560°. При нагревании разлагается с выделением кислорода. Образует кислую соль КЮз-НЮз. Насыщенный водный раствор при
15° содержит 1,33% КЮ8-Н103.
ПРИМЕНЕНИЕ
Иод применяют в медицине в виде йодной настойки (5 и 10% раствор в спирте) или раствора Лиголя (водный раствор иода, содержащий иодистый калий) и в виде солей и органических соединений (йодоформ, иодгност, сайодин, сергозин, иодол и др.).
Иод используют при синтезе органических красителей, при получении титана, при изготовлении некоторых металлов высокой степени чистоты (через иодиды). 70-75% иода перерабатывают в иодистые соли, применяющиеся, кроме медицины, в фотографии, лабораторной практике, в сельском хозяйстве и для иодирования поваренной соли. Мировое производство иода составляет ~4000 т/год7-11.
Согласно ГОСТ 545-71, технический иод 1- и 2-го сортов должен содержать соответственно не менее 99 и 97,5% иода и не более: 0,010 и 0,015% хлора и брома, 0,1 и 0,2% органических веществ и 0,05 и 0,15% золы. Иод упаковывают в полиэтилено-лавсановые мешки, помещаемые в картонные барабаны или деревянные бочки.
СЫРЬЕ
Иод широко распространенный в природе, но очень рассеянный элемент. Содержание его в земной коре составляет ЬЮ-4 вес.%. Минералы, содержащие иод, встречаются редко и в очень малых количествах. В рассеянном состоянии иод находится повсеместно. Содержание иода в горных породах и минералах колеблется от 1,7-Ю"5"до 1,2 10~4%, в природных водах от 3-10~5 до 150 мг/л И в воздухе 0,001-0,002 мг/м3. Наиболее богат иодом воздух приморских районов, так как в морской воде содержится 0,01- 0,04 мг/л иодидов или иодатов. Иод содержится во всех растительных и животных организмах, особенно в морских (некоторые губки содержат до 8,5% иода).
Сырьем для промышленного получения иода являются некоторые природные отложения селитры, морские водоросли и буровые воды нефтяных и газовых месторождений. Селитроносные породы, содержащие иод, находятся в северной части Южной Америки (Чили, Боливия, Перу). Содержание иода в них составляет от 0,05 до 1%. Из морских водорослей особенно богаты иодом ламинария, фукус и филлофора. В Китае эти водоросли выращивают специально для извлечения из них иода. Содержание иода в воз - душносухих водорослях 0,02-0,5%. Буровые нефтяных месторождений- основное сырье для получения иода в СССР, Японии, США и других странах. Содержание иода в них 10-60 мг/л (в отдельных случаях до 150 мг/л). Буровые воды, используемые для промышленного извлечения иода, имеют сложный солевой состав, различные соленость и термальный режим. Получение иода выгоднее производить из вод, богатых иодом, но все соображения, приведенные об извлечении брома, остаются в силе и для извлечения иода (стр. 209, 216).
Иод, попутно с бурой и другими компонентами, можно извлекать из сопочных грязей, содержащих 50-200 г/мъ иода,2.
С детства хорошо знакомый всем детям и их родителям помощник при царапинах, ссадинах и порезах. Он является быстрым и эффективным средством, прижигающим и дезинфицирующим раневую поверхность. Однако сфера применения вещества не ограничивается только медициной, т. к. химические свойства йода очень разнообразны. Цель нашей статьи - ознакомиться с ними подробнее.
Физическая характеристика
Простое вещество имеет вид темно-фиолетовых кристаллов. При нагревании, вследствие особенностей внутреннего строения кристаллической решетки, а именно наличия в ее узлах молекул, соединение не расплавляется, а сразу образует пары. Это возгонка или сублимация. Она объясняется слабой связью между молекулами внутри кристалла, которые легко отрываются друг от друга - образуется газообразная фаза вещества. Номер йода в таблице Менделеева - 53. А его положение среди других химических элементов указывает на принадлежность к неметаллам. Остановимся на этом вопросе далее.
Место элемента в периодической системе
Йод находится в пятом периоде, VII группе и, наряду со фтором, хлором, бромом и астатом образует подгруппу галогенов. В связи с увеличением заряда ядра и атомного радиуса у представителей галогенов происходит ослабление неметаллических свойств, поэтому йод менее активен, чем хлор или бром, и его электроотрицательность также ниже. Атомная масса йода 126,9045. Простое вещество представлено двухатомными молекулами, как и у других галогенов. Ниже мы ознакомимся со строением атома элемента.
Особенности электронной формулы
Пять энергетических уровней и почти полностью заполненный электронами последний из них подтверждают наличие у элемента ярко выраженных признаков неметаллов. Как и другие галогены, йод является сильным окислителем, забирая у металлов и более слабых неметаллических элементов - серы, углерода, азота - недостающий до завершения пятого уровня электрон.
Йод - неметалл, в молекулах которого присутствует общая пара p-электронов, связывающая атомы между собой. Их плотность в месте перекрывания наибольшая, общее электронное облако не смещается ни к одному из атомов и располагается в центре молекулы. Формируется неполярная ковалентная связь, а сама молекула имеет линейную форму. В ряду галогенов, от фтора до астата, прочность ковалентной связи уменьшается. Наблюдается уменьшение величины энтальпии, от которой зависит распад молекул элемента на атомы. Какие же последствия для химических свойств йода это имеет?
Почему активность йода меньше, чем у других галогенов
Реакционная способность неметаллов определяется силой притягивания к ядру собственного атома чужих электронов. Чем меньше радиус атома, тем силы электростатического притяжения его отрицательно заряженных частиц других атомов выше. Чем выше номер периода, в котором расположен элемент, тем больше энергетических уровней он будет иметь. Йод находится в пятом периоде, и количество энергетических слоев у него больше, чем у брома, хлора и фтора. Именно поэтому молекула йода содержит атомы, имеющие радиус намного больше, чем у ранее перечисленных галогенов. Вот почему частицы I 2 слабее притягивают электроны, что приводит к ослаблению их неметаллических свойств. Внутреннее строение вещества неизбежно влияет и на его физические характеристики. Приведем конкретные примеры.
Сублимация и растворимость
Уменьшение взаимного притягивания атомов йода в его молекуле приводит, как мы говорили ранее, к ослаблению прочности ковалентной неполярной связи. Происходит снижение устойчивости соединения к высокой температуре и повышение показателя термической диссоциации его молекул. Отличительная черта галогена: переход вещества при нагревании из твердого состояния сразу в газообразное, т. е. сублимация - это главная физическая характеристика йода. Его растворимость в органических растворителях, например сероуглероде, бензоле, этаноле, выше, чем в воде. Так, в 100 г воды при 20 °С может раствориться всего 0,02 г вещества. Эту особенность в лаборатории применяют для извлечения йода из водного раствора. Взболтав его с небольшим количеством H 2 S, можно наблюдать фиолетовое окрашивание сероводорода вследствие перехода в него молекул галогена.
Химические свойства йода
Взаимодействуя с металлами, элемент ведет себя всегда одинаково. Он притягивает валентные электроны атома металла, которые располагаются либо на последнем энергетическом слое (s-элементы, такие как натрий, кальций, литий и т. д.), либо на предпоследнем слое, содержащем, например, d-электроны. К ним относятся железо, марганец, медь и другие. В этих реакциях металл будет восстановителем, а йод, химическая формула которого I 2 , - окислителем. Поэтому именно эта высокая активность простого вещества является причиной его взаимодействия со многими металлами.
Заслуживает внимания взаимодействие йода с водой при нагревании. В щелочной среде реакция проходит с образованием смеси йодидной и иодноватой кислот. Последнее вещество проявляет свойства сильной кислоты и при дегидратации превращается в пятиокись йода. Если же раствор подкислить, то вышеназванные продукты реакции взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ - свободных молекул I 2 и воды. Данная реакция относится к окислительно-восстановительному типу, в ней проявляются химические свойства йода как сильного окислителя.
Качественная реакция на крахмал
Как в неорганической, так и в органической химии существует группа реакций, с помощью которых можно выявить в продуктах взаимодействия определенные виды простых или сложных ионов. Для обнаружения макромолекул сложного углевода - крахмала - часто применяют 5%-й спиртовой раствор I 2 . Например, на срез сырой картофелины капают несколько его капель, и окраска раствора становится синей. Такой же эффект мы наблюдаем при попадании вещества на любой крахмалосодержащий продукт. Эта реакция, в результате которой получается синий йод, широко применяется в органической химии для подтверждения присутствия полимера в исследуемой смеси.
О полезных свойствах продукта взаимодействия йода и крахмала известно давно. Его применяли в условиях отсутствия противомикробных медикаментозных препаратов для лечения диареи, язвы желудка в состоянии ремиссии, заболеваний дыхательной системы. Широкое распространение крахмальный клейстер, содержащий примерно 1 чайную ложку спиртового раствора йода на 200 мл воды, получил из-за дешевизны ингредиентов и простоты приготовления.
Однако нужно помнить, что синий йод противопоказан в терапии маленьких детей, людей, страдающих повышенной чувствительностью к йодосодержащим препаратам, а также больным базедовой болезнью.
Как неметаллы реагируют между собой
Среди элементов главной подгруппы VII группы с йодом вступает в реакцию фтор - самый активный неметалл, обладающий наивысшей степенью окисления. Процесс проходит на холоде и сопровождается взрывом. С водородом I 2 взаимодействует при сильном нагревании, причем не до конца, продукт реакции - HI - начинает разлагаться на исходные вещества. Йодоводородная кислота достаточно сильная и хоть по своим характеристикам похожа на хлоридную кислоту, все же проявляет более выраженные признаки восстановителя. Как видно, химические свойства йода обусловлены его принадлежностью к активным неметаллам, однако элемент уступает по окислительной способности брому, хлору и, конечно же, фтору.
Роль элемента в живых организмах
Наибольшее содержание ионов I - находится в тканях щитовидной железы, где они входят в состав тиреотропных гормонов: тироксина и трийодтиронина. Они регулируют рост и развитие костной ткани, проведение нервных импульсов, скорость обмена веществ. Особенно опасен недостаток йодсодержащих гормонов в детском возрасте, так как возможна задержка психического развития и появление симптомов такого заболевания, как кретинизм.
Недостаточная секреция тироксина у взрослых связана с в воде и продуктах питания. Она сопровождается выпадением волос, образованием отеков, снижением физической активности. Избыток элемента в организме также крайне опасен, так как развивается базедова болезнь, симптомы которой - возбудимость нервной системы, тремор конечностей, резкое исхудание.
Распространение йодидов в природе и способы получения чистого вещества
Основная масса элемента присутствует в живых организмах и оболочках Земли - гидросфере и литосфере - в связанном состоянии. Соли элемента есть в морской воде, но их концентрация незначительна, поэтому извлекать чистый йод из нее нерентабельно. Гораздо эффективнее получение вещества из золы бурых саргассума.
В промышленных масштабах I 2 выделяют из подземных вод в процессах добычи нефти. При переработке некоторых руд, например в ней встречаются иодаты и гипоиодаты калия, из которых в дальнейшем добывают чистый йод. Достаточно рентабельно получать I 2 из раствора йодоводорода, окисляя его хлором. Полученное соединение является важным сырьем для фармацевтической промышленности.
Кроме уже названного 5% спиртового раствора йода, содержащего не только простое вещество, но и соль - иодид калия, а также спирт и воду, в эндокринологии по медицинским показаниям применяют такие препараты, как "Йод-актив" и "Йодомарин".
В районах с низким содержанием природных соединений, кроме йодированной пищевой соли, можно использовать такое лечебное средство, как "Антиструмин". Он содержит действующее вещество - йодид калия - и рекомендуется в качестве профилактического препарата, применяемого для предотвращения симптомов эндемического зоба.
S-НЮ) при х = 1. у = 1; пирофосфорная кислота ШРгО (2HPOs-№0) при х = 2, у = 1. Однако переход в ряду гидратов йодной кислоты совершается более легко, чем в ряду фосфорных кислот.
В водных растворах йодная кислота является заметно более слабой кислотой, чем йодноватая кислота. Ее константа диссоциации равна 2,3-10"г. При нейтрализации по метилоранжу (рН«4) она дает одноосновные соли, например NaJ04-3H20; при нейтрализации по фенолфталеину (pHs«8) она дает двуосновные соли, производящиеся от кислоты HJO«-H20, например NaeHJOs.
Как окислитель йодная кислота является более активной, чем йодноватая кислота.
Соли йодной кислоты носят название периодатов; их получают из иодно-ватокислых солей (иодатов) или путем анодного окисления щелочных растворов с применением платиновых электродов, или путем окисления щелочных растворов хлором:
NaJOi + 3NaOH + Cli -> 2NaCl + Na.HJOs + №0.
Растворимость периодатов. Соли щелочных металлов иодиой кислоты мело растворимы в воде; еще меньшая растворимость солей "щелочноземельных и тяжелых металлов. Все соли ее относительно легко растворяются в минеральны:; кислотах, особенно в азотной кислоте.
Реакции мокрым путем
Следует применять иогшокислый натрий.
1. Серная кислота в разбавленном растворе не реагирует.
2. Азотнокислое серебро дает бурый осадок Ag:,JOe, причем растзор приобретает кислую реакцию. Осадок при стоянии, быстрее при нагревании, окрашивается в буро-черный цвет и растворяется в азотной кислоте (отличие от иодатов) и в аммиаке.
3. Хлористый барий осаждает белый осадок, растворимый в азотной кислоте.
4. Азотнокислый торий не дает никакого осадка (отличие от иодатов).
5. Нитрат ртути(2) выделяет красно-бурый осадок, не меняющийся при кипячении и не растворимый в азотной кислоте и аммиаке.
6. Ацетат свинца осаждает белую свинцовую соль йодной кислоты, не растворимую в азотной кислоте.
7. Иодиды. В противоположность иодатам иоднокислые соли выделяют из нейтрального или даже из слабощелочного раствора иодидов иод:
JCV + 23" + HsO -» JOa" + J2 + 20Н".
В результате образования ОН"-ионов реакция раствора становится щелочной. При долгом стоянии щелочная реакция исчезает
так как свободный иод реагирует с избытком соли йодной
кислоты: 5J04" + З2 + 20Н" ->7J03" + НЮ.
В сильнокислом растворе взаимодействие иодидов и лериода-тов протекает количественно согласно уравнению:
JCV + 73" + 8Н- -> 4J2 + 4Н2О.
8. Сернокислый марганец в сильно разбавленном кислом растворе окисляется при нагревании до марганцевой кислоты; в нейтральном или щелочном растворе окисление идет до гидрата двуокиси марганца и иодноватокислой соли марганца.
9. Щавелевая кислота быстро окисляется до СОз при нагревании, особенно в присутствии сернокислого марганца в качестзе катализатора. Образующийся при этом иодид с избытком пе-риодата выделяет свободный иод.
* Добавление релаитора. 10. Сульфат меди и персульфат калия. При нагревании щелочных растворов медных солей с периодатом (или теллуратом) в присутствии персульфата калия или натрия появляется интенсивное буро-красное окрашивание. При этом происходит образование комплексного аниона, содержащего трехвалентную медь1 (стр. 149). Комплексное соединение трехвалентной меди с периодатами (а также с теллуратами) настолько интенсивно окрашено, что даже в очень разбавленных растворах можно открыть йодную кислоту по желтому окрашиванию. Открытие йодной кислоты по этому методу однозначно в отсутствие теллуровой кислоты.
Выполнение2. К капле исследуемого щелочного раствора прибавляют каплют сульфата меди (1:50 000), каплю IN едкой щелочи и, наконец, иемнело твердого персульфата калия или натрия, после чего нагревают до кипеИя. Желтая окраска указывает иа присутствие йодной (илн теллуровой^ ислоты. Таким путем можно открыть 2 v периодата. Предельная конпп^трация 1: 25 000.* А. К.
Реакции сухим путем
яв|1и йодной кислоты теряют приблизительно при 30(Г кисло-ро;же. превращаются в иодаты, которые при более высокой
0parauner и. К и г m а, В. 40, 3362 (1907); М. V г i t i s, Rec. des chim. des Pays-Bas. 45. 429 (1925). :igl u. Uzel, Mikrochemie 19. 132 (1936).
Йодная гислота"НЛО*
Нахождение в природе. Йодная кислота в виде натриевой соли находится в небольших количествах в чилийской селитре.
Свободная кислота обладает большой склонностью давать гчзлччныс гидраты общей формулы (HJOtb-dl i,„ Наиболее хороша HJatJTeH гидрат с двумя молокулаМ"И воды Ш04"2НгО, который получается при высушивании кислоты над серной кислотой. Он представляет соб й призмы, сходные с кристаллами гипса, плавящиеся при температуре 133°. При более высокой температуре происходит распад его с выделением воды, „ис-лорода и JzOs. Характерной особенностью указанных гидратов является способность замещать иа металлы не только кислотный водород, но также и водороды воды. Например, кислота Н-Ю*-2Нз0 способна вести себя как пятиосиовная кислота гШОа, давая серебряную соль состава AgsJOe и бариевую Ва*(.Юв)*Некоторую аналогию в данном случа
Йод - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер - 53. Относительная атомная масса 126,90450,0001. Галоген. Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом 127 , его содержание в земной коре 4. 10 5 % по массе. Радиоактивный йод - 125 образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов йода важнейшие - йод -131 и йод -133: их в основном используют в медицине.
I 2 - галоген. Темно-серые кристаллы с металлическим блеском. Летуч. Плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей - йодидов. Слабый окислитель и восстановитель. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами.
Молекула элементного йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти «металлические» свойства характерны для чистого йода.
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). Известны 8 гипергенных минералов йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10 -5 грамм йода). Из океана соединения йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены йодом. Йод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи йода йодо-бромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).
Физические и химические свойства
Плотность йода 4,94 г/см3, t пл 113,5 °С, t кип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного йода состоит из двух атомов (I 2). Заметная диссоциация I 2 2I наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре йод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки йода в лабораториях и в промышленности. Йод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах йодидов.
Конфигурация внешних электронов атома йода 5s2 5p5. В соответствии с этим проявляет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1 (в HI, KI); +1 (в HIO, KIO); +3 (в IСl 3); +5 (в НIO 3 , КIO 3); и +7 (в HIO 4 , KIO 4). Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды (Hg + I 2 = HgI 2). С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород. Элементный йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2 S, тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 и другие восстановители восстанавливают его до I- (I 2 + H 2 S = S + 2НI). Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO 3 -. При растворении в воде йода частично реагирует с ней; в горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат. Адсорбируясь на крахмале, йод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в йодометрии и качественном анализе для обнаружения йода. Пары йода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу йод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от йода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.
Получение
Сырьем для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды; за рубежом - морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% йода в виде йодата натрия. Для извлечения йода из нефтяных вод (содержащих обычно 20 - 40 мг/л йода в виде йодидов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выделившийся йод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На йод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный йод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например дихромата калия. При выдувании воздухом йод поглощают смесью двуокиси серы с водяным паром и затем вытесняют йод хлором. Сырой кристаллический йод очищают возгонкой.
Йод в организме
Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод 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 йода в почвах около 3*10 -4 %, в растениях около 2*10 -5 %. В поверхностных питьевых водах йода мало (от 10 -7 до 10 -9 %). В приморских областях количество йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - составляет 1 или даже 0,2 мкг.
Поглощение йода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы йода, например морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие йод, используются для его промышленного получения. В животный организм йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник йода - растительные продукты и корма. Всасывание йода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щитовидной железе в норме 6 - 15 мг. С помощью радиоактивного йода (I 131 и I 125) показано, что в щитовидной железе йод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них алл - и монойодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с жёлчью.
В различных биогеохимических провинциях содержание йода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в йоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию йода в среде. Суточная потребность в йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы.
Йод и человек
Организм человека не только не нуждается в больших количествах йода, но и сохраняет в крови постоянную концентрацию (10 -5 - 10 -6 %) йода, так называемое йодное зеркало крови. Из общего количества йода в организме около 25 мг, больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его около 1%, находится в виде неорганического йода I 1-.
Большие дозы элементного йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме йодида допускается приём внутрь в больших дозах.
В медицинской практике йодорганические соединения используется для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.
Йод в медицине
Антисептические свойства йода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 - 1866 гг. великий русский хирург Н.И. Пирогов применял йодную настойку при лечении ран.
Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода (микройод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку йод 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.
Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек квинке, слезотечение, угревидная сыпь (йододерма). Препараты йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пйодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.
Йод радиоактивный
Искусственно радиоактивные изотопы йода - I 125 , I 131 , I 132 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 секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека.
Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного И. (по 100 - 200 мг на прием). Радиоактивный йод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов йода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.
Применение йода
Йод и его соединения применяют главным образом в медицине и в аналитической химии, а также в органическом синтезе и фотографии. В промышленности применение йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении йодидов основано получение высокочистых металлов.
Сравнительно недавно йод стали использовать в производстве ламп накаливания, работающих по йодо - вольфрамовому циклу. Йод соединяется с частичками вольфрама, испарившегося со спирали лампы, образует соединение WI 2 , которое, попав на нагретую спираль, разлагается. Вольфрам при этом вновь возвращается на спираль, а йод опять соединяется с испарившемся вольфрамом. Йод как бы заботится о сохранении вольфрамовой спирали и тем самым значительно увеличивает время работы лампы.
Так же 0,6% йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижает трение в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали белее, чем в 50 раз.
Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло вводят кристаллы солей йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стёкла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов - это явление используют в кинотехники и в театре.
