Joodi alkoholilahus … Alates lapsepõlvest tuntud abimees kriimustuste, marrastuste ja lõikehaavade puhul kõigile lastele ja nende vanematele. See on kiire ja tõhus vahend, mis kauteriseerib ja desinfitseerib haava pinda. Kuid aine ulatus ei piirdu ainult meditsiiniga, sest joodi keemilised omadused on väga mitmekesised. Meie artikli eesmärk on neid üksikasjalikum alt tundma õppida.
Füüsilised omadused
Lihtne aine näeb välja nagu tumelillad kristallid. Kuumutamisel kristallvõre sisemise struktuuri iseärasuste, nimelt molekulide olemasolu tõttu selle sõlmedes, ühend ei sula, vaid moodustab kohe aurud. See on sublimatsioon või sublimatsioon. Seda seletatakse nõrga sidemega kristalli sees olevate molekulide vahel, mis on üksteisest kergesti eraldatavad – tekib aine gaasiline faas. Joodi arv perioodilisustabelis on 53. Ja selle asukoht teiste keemiliste elementide hulgas näitabkuuluvad mittemetallide hulka. Peatume sellel teemal pikem alt.
Elemendi koht perioodilisuse tabelis
Jood kuulub viiendasse perioodi VII rühma ja koos fluori, kloori, broomi ja astatiiniga moodustab halogeenide alarühma. Tuumalaengu ja aatomiraadiuse suurenemise tõttu on halogeenide esindajatel mittemetalliliste omaduste nõrgenemine, seetõttu on jood vähem aktiivne kui kloor või broom, samuti on väiksem elektronegatiivsus. Joodi aatommass on 126, 9045. Lihtsat ainet esindavad kaheaatomilised molekulid, nagu ka teisi halogeene. Allpool tutvume elemendi aatomi ehitusega.
Elektroonilise valemi omadused
Viis energiataset ja viimane neist peaaegu täielikult elektronidega täidetud kinnitavad, et elemendil on väljendunud mittemetallide tunnused. Nagu teisedki halogeenid, on jood tugev oksüdeerija, eemaldades metallidelt ja nõrgematelt mittemetallilistelt elementidelt – väävli, süsiniku, lämmastiku – elektronid, mis puuduvad enne viienda taseme läbimist.
Jood on mittemetall, mille molekulides on ühine p-elektronide paar, mis seob aatomeid omavahel. Nende tihedus kattumiskohas on suurim, ühine elektronipilv ei liigu ühelegi aatomile ja asub molekuli keskmes. Moodustub mittepolaarne kovalentne side ja molekulil endal on lineaarne kuju. Halogeenseerias, fluorist astatiinile, väheneb kovalentse sideme tugevus. Toimub entalpia väärtuse langus, millest sõltub elemendimolekulide lagunemine aatomiteks. Millist mõju avaldab see joodi keemilistele omadustele?
Miks on jood vähem aktiivne kui teised halogeenid
Mittemetallide reaktsioonivõime määrab nende enda võõraste elektronide aatomi tuuma külgetõmbejõud. Mida väiksem on aatomi raadius, seda suuremad on selle teiste aatomite negatiivselt laetud osakeste elektrostaatilised tõmbejõud. Mida suurem on perioodi number, mille jooksul element asub, seda rohkem on sellel energiatasemeid. Jood on viiendas perioodis ja sellel on rohkem energiakihte kui broomil, klooril ja fluoril. Seetõttu sisaldab joodi molekul aatomeid, mille raadius on palju suurem kui eelnev alt loetletud halogeenidel. Seetõttu tõmbavad I2 osakesed elektrone nõrgemini, mis viib nende mittemetalliliste omaduste nõrgenemiseni. Aine sisemine struktuur mõjutab paratamatult selle füüsikalisi omadusi. Siin on mõned konkreetsed näited.
Sublimatsioon ja lahustuvus
Joodiaatomite vastastikuse külgetõmbe vähendamine selle molekulis viib, nagu me varem ütlesime, kovalentse mittepolaarse sideme tugevuse nõrgenemiseni. Ühendi vastupidavus kõrgele temperatuurile väheneb ja selle molekulide termiline dissotsiatsioon suureneb. Halogeeni eripära: aine üleminek tahkest olekust kuumutamisel kohe gaasilisse olekusse, st sublimatsioon on joodi peamine füüsikaline omadus. Selle lahustuvus orgaanilistes lahustites, nagu süsinikdisulfiid, benseen, etanool, on suurem kui vees. Niisiis, 100 g vees temperatuuril 20 ° C võib lahustuda ainult 0,02 gained. Seda funktsiooni kasutatakse laboris joodi ekstraheerimiseks vesilahusest. Raputades seda väikese koguse H2S-ga, võite jälgida vesiniksulfiidi lillat värvi halogeeni molekulide ülemineku tõttu sellesse.
Joodi keemilised omadused
Metallidega suhtlemisel käitub element alati ühtemoodi. See tõmbab ligi metalliaatomi valentselektronid, mis asuvad kas viimasel energiakihil (s-elemendid, nt naatrium, k altsium, liitium jne), või eelviimasel, näiteks d-elektrone sisaldaval kihil. Nende hulka kuuluvad raud, mangaan, vask ja teised. Nendes reaktsioonides on redutseerijaks metall ja oksüdeerijaks jood, mille keemiline valem on I2. Seetõttu on lihtsa aine kõrge aktiivsus paljude metallidega koostoime põhjuseks.
Märkimisväärne on joodi koostoime veega kuumutamisel. Leeliselises keskkonnas kulgeb reaktsioon jodiidi ja joodhapete segu moodustumisega. Viimasel ainel on tugeva happe omadused ja see muutub dehüdratsioonil joodpentoksiidiks. Kui lahus hapestatakse, siis ül altoodud reaktsiooniproduktid interakteeruvad üksteisega, moodustades algained - vabad molekulid I2 ja vesi. See reaktsioon kuulub redoks-tüüpi, sellel on joodi keemilised omadused tugeva oksüdeerijana.
Kvalitatiivne tärklisereaktsioon
Nii anorgaanilises kui orgaanilises keemias on rühm reaktsioone, mille abilmida saab interaktsiooniproduktides tuvastada teatud tüüpi lihtsaid või keerulisi ioone. Komplekssete süsivesikute - tärklise - makromolekulide tuvastamiseks kasutatakse sageli I2 5% alkoholilahust. Näiteks tilgutatakse seda paar tilka toore kartuliviilule ja lahuse värvus muutub siniseks. Sama efekti täheldame ka siis, kui aine satub mis tahes tärklist sisaldavasse tootesse. Seda reaktsiooni, mille käigus tekib sinine jood, kasutatakse laialdaselt orgaanilises keemias, et kinnitada polümeeri olemasolu katsesegus.
Joodi ja tärklise koosmõju toote kasulikud omadused on juba ammu teada. Seda kasutati antimikroobsete ravimite puudumisel kõhulahtisuse, remissiooniga maohaavandite, hingamisteede haiguste raviks. Tärklisepastat, mis sisaldab ligikaudu 1 tl joodi alkoholilahust 200 ml vee kohta, kasutati laialdaselt koostisosade odavuse ja valmistamise lihtsuse tõttu.
Siiski tuleb meeles pidada, et sinine jood on vastunäidustatud väikelaste, joodi sisaldavate ravimite suhtes ülitundlikkuse all kannatavate inimeste, samuti Gravesi tõvega patsientide ravis.
Kuidas mittemetallid üksteisega reageerivad
VII rühma peamise alarühma elementide hulgas reageerib jood fluoriga, kõige aktiivsema mittemetalliga ja kõrgeima oksüdatsiooniastmega. Protsess toimub külmas ja sellega kaasneb plahvatus. Vesiniku puhul interakteerub I2 tugeva kuumutamisega ja mitte täielikult, hakkab reaktsiooniprodukt - HI - lagunema lähteaineteks. Vesinikjodiidhape on üsna tugev ja kuigi omadustelt sarnaneb vesinikkloriidhappega, on sellel siiski rohkem väljendunud redutseerija tunnuseid. Nagu näete, tulenevad joodi keemilised omadused selle kuulumisest aktiivsete mittemetallide hulka, kuid selle elemendi oksüdeerimisvõime on madalam kui broomil, klooril ja loomulikult fluoril.
Elemendi roll elusorganismides
Suurim ioonide sisaldus I- paikneb kilpnäärme kudedes, kus need on osa kilpnääret stimuleerivatest hormoonidest: türoksiinist ja trijodotüroniinist. Need reguleerivad luukoe kasvu ja arengut, närviimpulsside juhtivust ja ainevahetuse kiirust. Eriti ohtlik on joodi sisaldavate hormoonide puudumine lapsepõlves, kuna on võimalik vaimne alaareng ja haiguse, näiteks kretinismi sümptomite ilmnemine.
Türoksiini ebapiisav sekretsioon täiskasvanutel on seotud joodipuudusega vees ja toidus. Sellega kaasneb juuste väljalangemine, turse teke ja kehalise aktiivsuse vähenemine. Elemendi liig organismis on samuti äärmiselt ohtlik, kuna areneb Gravesi tõbi, mille sümptomiteks on närvisüsteemi erutuvus, jäsemete treemor ja tugev kaalulangus.
Joodiühendite kõrget sisaldust leidub mõnel taimemaailma esindajal. Madalamad taimed – pruun- ja punavetikad – koguvad need oma tallusse. Kõrgematest taimedest on joodi kogunemise rekorditeks hapukirsid, hurmaa, datlid ja peet. Mereannid ja merekalad sisaldavad suures koguses seda elementi.
Jodiidide levik looduses ja meetodid puhaste ainete saamiseks
Suurosa elemendist esineb elusorganismides ja Maa kestades – hüdrosfääris ja litosfääris – seotud olekus. Merevees on elemendi sooli, kuid nende kontsentratsioon on ebaoluline, seetõttu on puhast joodi sellest kahjumlik ekstraheerida. Palju tõhusam on saada ainet pruunvetikate tuhast: fucus, pruunvetikas, sargassum.
Tööstuslikus mastaabis isoleeritakse I2 nafta kaevandamise käigus põhjaveest. Mõnede maakide, näiteks Tšiili salpeetri, töötlemisel leitakse selles kaaliumjodaate ja hüpojodaate, millest seejärel ekstraheeritakse puhast joodi. Üsna kulutõhus on saada I2 vesinikjoodi lahusest, oksüdeerides seda klooriga. Saadud ühend on farmaatsiatööstuse jaoks oluline tooraine.
Lisaks juba mainitud 5% joodi alkoholilahusele, mis ei sisalda mitte ainult lihtsat ainet, vaid ka soola - kaaliumjodiidi, samuti alkoholi ja vett, on endokrinoloogias meditsiinilistel põhjustel võimalik kasutada selliseid ravimeid nagu kui "joodiaktiivne" ja "jodomariin".
Piirkondades, kus looduslike ühendite sisaldus on madal, võite lisaks jodeeritud lauasoolale kasutada ka sellist vahendit nagu Antistrumine. See sisaldab toimeainet - kaaliumjodiidi - ja seda soovitatakse kasutada profülaktilise ravimina endeemilise struuma sümptomite ennetamiseks.
