Alkoholový roztok jódu … Od dětství známý pomocník na škrábance, oděrky a řezné rány všem dětem i jejich rodičům. Je to rychlý a účinný prostředek, který kauterizuje a dezinfikuje povrch rány. Rozsah látky však není omezen na medicínu, protože chemické vlastnosti jódu jsou velmi rozmanité. Účelem našeho článku je seznámit se s nimi podrobněji.
Fyzikální vlastnosti
Jednoduchá látka vypadá jako tmavě fialové krystaly. Při zahřívání se sloučenina v důsledku zvláštností vnitřní struktury krystalové mřížky, konkrétně přítomnosti molekul v jejích uzlech, neroztaví, ale okamžitě tvoří páry. Toto je sublimace nebo sublimace. Vysvětluje se to slabou vazbou mezi molekulami uvnitř krystalu, které se od sebe snadno oddělují – vzniká plynná fáze látky. Počet jódu v periodické tabulce je 53. A jeho postavení mezi ostatními chemickými prvky naznačujepatřící nekovům. Pojďme se této otázce věnovat dále.
Místo prvku v periodické tabulce
Jód je v páté periodě, skupina VII a spolu s fluorem, chlorem, bromem a astatem tvoří podskupinu halogenů. Zástupci halogenů mají vlivem nárůstu jaderného náboje a atomového poloměru oslabení nekovových vlastností, proto je jód méně aktivní než chlor nebo brom a také jeho elektronegativita je nižší. Atomová hmotnost jódu je 126, 9045. Jednoduchou látku představují dvouatomové molekuly, jako jiné halogeny. Níže se seznámíme se strukturou atomu prvku.
Funkce elektronického vzorce
Pět energetických úrovní a poslední z nich téměř zcela zaplněná elektrony potvrzuje, že prvek má výrazné znaky nekovů. Stejně jako ostatní halogeny je i jód silné oxidační činidlo, které odebírá kovům a slabším nekovovým prvkům – síru, uhlík, dusík – elektron chybějící před dokončením páté úrovně.
Jód je nekov, v jehož molekulách je společný pár p-elektronů, který k sobě váže atomy. Jejich hustota v místě překrytí je nejvyšší, společný elektronový mrak se k žádnému z atomů neposouvá a nachází se ve středu molekuly. Vznikne nepolární kovalentní vazba a samotná molekula má lineární tvar. V halogenové řadě, od fluoru po astat, síla kovalentní vazby klesá. Dochází k poklesu hodnoty entalpie, na které závisí rozpad molekul prvku na atomy. Jaké důsledky to má pro chemické vlastnosti jódu?
Proč je jód méně aktivní než jiné halogeny
Reaktivita nekovů je určena silou přitahování k jádru jejich vlastního atomu cizích elektronů. Čím menší je poloměr atomu, tím vyšší jsou elektrostatické přitažlivé síly jeho záporně nabitých částic jiných atomů. Čím vyšší je číslo období, ve kterém se prvek nachází, tím více energetických hladin bude mít. Jód je v páté periodě a má více energetických vrstev než brom, chlor a fluor. To je důvod, proč molekula jódu obsahuje atomy, které mají poloměr mnohem větší než poloměr výše uvedených halogenů. Proto částice I2 přitahují elektrony slabší, což vede k oslabení jejich nekovových vlastností. Vnitřní struktura látky nevyhnutelně ovlivňuje její fyzikální vlastnosti. Zde jsou některé konkrétní příklady.
Sulimace a rozpustnost
Snížení vzájemné přitažlivosti atomů jódu v jeho molekule vede, jak jsme si řekli dříve, k oslabení síly kovalentní nepolární vazby. Dochází ke snížení odolnosti sloučeniny vůči vysoké teplotě a zvýšení tepelné disociace jejích molekul. Charakteristický rys halogenu: přechod látky při okamžitém zahřátí z pevného skupenství do plynného skupenství, tj. sublimace je hlavní fyzikální charakteristikou jódu. Jeho rozpustnost v organických rozpouštědlech, jako je sirouhlík, benzen, ethanol, je vyšší než ve vodě. Takže ve 100 g vody o teplotě 20 ° C se může rozpustit pouze 0,02 glátek. Tato funkce se využívá v laboratoři k extrakci jódu z vodného roztoku. Protřepáním s malým množstvím H2S můžete pozorovat fialovou barvu sirovodíku v důsledku přechodu molekul halogenu do něj.
Chemické vlastnosti jódu
Při interakci s kovy se prvek chová vždy stejně. Přitahuje valenční elektrony atomu kovu, které se nacházejí buď na poslední energetické vrstvě (s-prvky, např. sodík, vápník, lithium atd.), nebo na předposlední vrstvě obsahující např. d-elektrony. Patří mezi ně železo, mangan, měď a další. V těchto reakcích bude kov redukčním činidlem a jód, jehož chemický vzorec je I2, bude oxidačním činidlem. Proto právě tato vysoká aktivita jednoduché látky je důvodem její interakce s mnoha kovy.
Pozoruhodná je interakce jódu s vodou při zahřívání. V alkalickém prostředí probíhá reakce za vzniku směsi jodidu a jodových kyselin. Posledně jmenovaná látka vykazuje vlastnosti silné kyseliny a po dehydrataci se mění na oxid jodný. Pokud je roztok okyselen, pak výše uvedené reakční produkty vzájemně interagují za vzniku výchozích látek - volných molekul I2 a vody. Tato reakce patří k redoxnímu typu, vykazuje chemické vlastnosti jódu jako silného oxidačního činidla.
Kvalitativní reakce škrobu
V anorganické i organické chemii existuje skupina reakcí s pomocíkteré lze v produktech interakce identifikovat určité typy jednoduchých nebo komplexních iontů. K detekci makromolekul komplexního sacharidu - škrobu - se často používá 5% alkoholový roztok I2. Několik kapek se například nakape na plátek syrového bramboru a roztok se zbarví do modra. Stejný efekt pozorujeme, když látka vstoupí do jakéhokoli produktu obsahujícího škrob. Tato reakce, při níž vzniká modrý jód, je široce používána v organické chemii k potvrzení přítomnosti polymeru v testovací směsi.
Prospěšné vlastnosti produktu interakce jódu a škrobu jsou již dlouho známy. Používal se při absenci antimikrobiálních léků k léčbě průjmu, žaludečních vředů v remisi, onemocnění dýchacího systému. Škrobová pasta, obsahující přibližně 1 čajovou lžičku jodoalkoholového roztoku na 200 ml vody, byla široce používána kvůli levnosti surovin a snadné přípravě.
Je však třeba mít na paměti, že modrý jód je kontraindikován při léčbě malých dětí, lidí trpících přecitlivělostí na léky obsahující jód a také pacientů s Gravesovou chorobou.
Jak na sebe nekovy reagují
Mezi prvky hlavní podskupiny VII. skupiny reaguje jód s fluorem, nejaktivnějším nekovem s nejvyšším stupněm oxidace. Proces probíhá za studena a je doprovázen výbuchem. S vodíkem I2 interaguje silným zahřátím a ne úplně, reakční produkt - HI - se začne rozkládat na výchozí látky. Kyselina jodovodíková je poměrně silná, a přestože má podobné vlastnosti jako kyselina chlorovodíková, stále vykazuje výraznější známky redukčního činidla. Jak vidíte, chemické vlastnosti jódu jsou dány jeho příslušností k aktivním nekovům, prvek má však horší oxidační schopnost na brom, chlor a samozřejmě fluor.
Role prvku v živých organismech
Nejvyšší obsah iontů I- se nachází v tkáních štítné žlázy, kde jsou součástí hormonů stimulujících štítnou žlázu: tyroxinu a trijodtyroninu. Regulují růst a vývoj kostní tkáně, vedení nervových vzruchů a rychlost metabolismu. Zvláště nebezpečný je nedostatek hormonů obsahujících jód v dětství, protože je možná mentální retardace a výskyt příznaků onemocnění, jako je kretinismus.
Nedostatečná sekrece tyroxinu u dospělých je spojena s nedostatkem jódu ve vodě a potravinách. Je doprovázena vypadáváním vlasů, tvorbou otoků a poklesem fyzické aktivity. Nadbytek prvku v těle je také extrémně nebezpečný, protože se rozvíjí Gravesova choroba, jejíž příznaky jsou dráždivost nervového systému, třes končetin a silný úbytek hmotnosti.
Vysoký obsah sloučenin jódu se vyskytuje u některých zástupců světa flóry. Nižší rostliny – hnědé a červené řasy – je hromadí ve svém stélku. Mezi vyššími rostlinami jsou rekordmany v akumulaci jódu višně, tomel, datle a řepa. Mořské plody a mořské ryby obsahují velké množství prvku.
Distribuce jodidů v přírodě a způsoby získávání čistých látek
Většina prvku je přítomna v živých organismech a skořápkách Země – hydrosféře a litosféře – ve vázaném stavu. V mořské vodě jsou soli prvku, ale jejich koncentrace je nevýznamná, proto je nerentabilní extrahovat z ní čistý jód. Mnohem efektivnější je získat látku z popela hnědých řas: fucus, chaluha, sargassum.
V průmyslovém měřítku je I2 izolován od podzemní vody během procesů těžby ropy. Při zpracování některých rud, jako je ledek chilský, se v něm nacházejí jodičnany a jodičnany draselné, ze kterých se následně získává čistý jód. Je poměrně nákladově efektivní získat I2 z roztoku jodu jeho oxidací chlorem. Výsledná sloučenina je důležitou surovinou pro farmaceutický průmysl.
Kromě již zmíněného 5% lihového roztoku jódu, který obsahuje nejen jednoduchou látku, ale i sůl - jodid draselný, dále alkohol a vodu, se v endokrinologii z lékařských důvodů používají léky např. jako "Jód-aktivní" a "Jodomarin".
V oblastech s nízkým obsahem přírodních sloučenin můžete kromě jodované kuchyňské soli použít prostředek jako je Antistrumine. Obsahuje účinnou látku - jodid draselný - a doporučuje se jako profylaktický lék používaný k prevenci příznaků endemické strumy.
