В горячих водных растворах щелочей образуются Йодид и Йодат.

I2 + 2KOH = KI + KIO + H2O

3KIO = 2KI + KIO3

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I2 + 2P = 2PI3

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI3 + H2O = 3HI + H2 (PHO3)

При взаимодействии H2SO4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H2S

8KI + 9H2SO4 = 4I2 + 8KHSO4 + SO2 + H2O

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I2 + 2AL = 2ALI3

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + HI

H2S + I2 = 2HI + S

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O

При соединении кислоты с щелочью образуется соль:

HIO3 + KOH = KIO3 + H2O

При окислении йодид-иона йодат-ионом в кислой среде образуется свободный йод:

5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O

При нагревании йодатной кислоты она распадается, с образованием наиболее стойкого оксида галогенов:

2HIO3 = I2O5 + H2O

Оксид йода (V) проявляет окислительные свойства. Его используют при анализе CO:

5CO + I2O5 = I2 + 5CO2

Перйодатная кислота H5IO6 - пятиосновная. Ее получают следующим образом:

5Ba(IO3)2 ---t--► Ba5(IO6)2 + 4I2 + 9O2

 Ba5(IO6)2 + 5H2SO4 = 5BaSO4↓ + 2H5IO6

Это средняя по силе кислота. Может образовывать соли в орто-форме (Ag5IO6) и в мета-форме (NaIO4). Перйодатная кислота и ее соли используют в органической и аналитической химии как сильные окислители.

Йод хорошо взаимодействует с серноватистокислым натрием (тиосульфатом):

2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI

Это его свойство используется в аналитической химии.

 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.

2.4. Получение Йода.

Сырьем для промышленного получения Йода в России служат нефтяные буровые воды (рис. 7); 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.

1)    буровая вода;

2)    кислота;

3)    башня подкисления и окисления (хлоратор);

4)     хлор;

5)    башня отдувки элементного Йода (десорбер);

6)    воздух;

7)    сернистый газ;

8)    уловитель (адсорбер);

9)    Йодоватистая и серная кислоты (сорбент);

10)    сборник сорбента;

11)    кристаллизатор (здесь Йод выделяется из сорбента);

12)    Йод – сырец;

13)    безЙодная буровая вода;

Раздел 3. Распространение Йода.

3.1. 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 адсорбируется1  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).

3.2. Йод в живом 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 (I131 и I125) по­казано, что в щитовидной железе Йод на­капливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующих­ся в них алл - и моноиодтирозинов, 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 Йода 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.

3.3. Йод и человек

Организм человека не только не нуждается в больших количествах Йода, но и с удивительным постоянством 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-.

Большие дозы элементного Йода опасны: доза 2 – 3 г смертельна. В то же время в форме Йодида допускается приём внутрь в больших дозах.

Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей Йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа Йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена и практически не зависит от условий эксперимента.

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.

3.4. Гормоны щитовидной железы

Щитовидная железа состоит из двух овальных телец общей массой 25-30 г, расположенных по обе стороны нижней части гортани и трахеи.

В опытах с радиоактивным йодом (I131)установлено, что уже через 2ч после введения его основная масса обнаруживается в щитовидной железе. Из всего количества йода в организме (50мг) 10-15 мг находятся в железе, что дает основание считать щитовидную железу депо йода. Причем обнаружена зависимость между поглощением йода железой и степенью ее активности. Если накопление йода в железе идет медленно, это свидетельствует о ее пониженной деятельности, а Высокая степень поглощения - о гиперфункции железы. Проведение такого исследования используется в диагностику заболеваний щитовидной железы.

Синтез гормонов происходит путем йодирования тирозина и последующей конденсации (соединения) таких двух молекул с образованием три- и тетрайодтиронина (тироксина), которые и являются собственно гормонами (рис. 8). Однако в клетках щитовидной железы они связаны с белком глобулином (йодтиреоглобулином) и неактивны. По мере необходимости этот комплекс распадается, освободившиеся гормоны (уже активные) поступают в тон крови, разносятся к органам и тканям, где и проявляют свое действие. Оно в основном направлено на усиление процессов биологического окисления, увеличение потребления кислорода, регуляцию обмена жира и воды, дифференцировку развития тканей.

Суточная потребность в йоде для человека составляет 1,5*10-4 - 3,0*10-4 г и покрывается за счет воды и продуктов питания, из которых наиболее богаты йодом яйца, рыба, свежие овощи. для детей и беременных женщин потребность в йоде несколько повышена. Из организма йод выводится почками и слюнными железами.

При изменений уровня выработки гормонов развиваются тяжелые заболевания.

Гипофункция щитовидной железы (гипотиреоз) или ее атрофия в молодом возрасте приводит к развитию кретинизма, который проявляется задержкой роста, а затем и его остановкой (карликовый рост), нарушением пропорционального развития частей тела, умственной отсталостью. Аналогичное состояние железы у взрослых проявляется отеком слизистых оболочек микседемой. Для этого заболевания характерны отечность, связанная с задержкой воды в тканях, понижение обмена веществ, ожирение, общая слабость, старческий вид даже у молодых.

Гипофункция, вызванная недостаточностью в организме йода, на фоне резкого увеличения щитовидной железы, связанного с глубоким ее перерождением, называется Эндемическим зобом. При этом заболевании размеры щитовидной железы значительно увеличены, она выступает в области шеи в виде зоба. Такой вид гипофункции встречается в местностях, почвы которых бедны йодом, например, в горных районах. Для лечения применяются препараты йода. Однако более важным является предупреждение развития эндемического зоба, что достигается йодированием воды и пищевых продуктов (соли, сахара)

Гиперфункция щитовидной железы (гипертиреоз) проявляется развитием базедовой болезни. Ее основные клинические симптомы - общее исхудание, дрожание конечностей, экзофтальм (пучеглазие), нарушение сердечной и психической деятельности. У больных резко повышен основной обмен, с мочой выводится много азота и креатина. Лечение базедовой болезни должно быть направлено на снижение выработки гормонов путем блокирования поступления йода в железу, например, применением производных мочевины. В настоящее время широко используют введение в организм в небольших дозах радиоактивного изотопа йода I131, который накапливается в клетках железы и, выделяя Y-лучи, вызывает локальное (ограниченное) облучение железистой ткани. В некоторых случаях показано хирургическое удаление части железы.

Раздел 4. Применение Йода.

4.1. Болезни, связанные с недостатком Йода

Еще в 1854 г. Француз Шатен – превосходный химик-аналитик обнаружил, что распространенность заболевания зобом находится в прямой зависимости от содержания Йода в воздухе, почве, потребляемой людьми пище. Коллеги опротестовали выводы Шатена; более того, Французская академия наук признала их вредными. Что же касается происхождения болезни, то тогда считали, что её могут вызвать 42 причины – недостаток Йода в этом перечне не фигурировал.

Недостаток Йода в начале приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь поражает многие системы организма. В результате нарушается обмен веществ, замедляется рост. В отдельных случаях эндемический зоб может привести к глухоте, кретинизму… Эта болезнь больше всего распространена в горных районах и в местах, сильно удаленных от моря.

О широком распространении болезни можно судить даже по произведению живописи. Один из лучших портретов Рубенса «Соломенная шляпка». У красивой женщины, изображённой на портрете, заметна припухлость кожи (врач сразу сказал бы: увеличена щитовидка). Те же симптомы и у Андромеды с картины «Персей и Андромеда». Признаки Йодной недостаточности видны так же у некоторых людей, изображенных на портретах и картинах Рембрандта, Дюрера, Ван – Дейка…(рис. 9).

Страницы: 1, 2, 3, 4