Біологічна роль елементу

Реферат

на тему:

Практичне значення Водню та його неметалічних сполук. Охорона довкілля

Студента групи №14

Хрипка Єгора Андрійовича

 

Викладач

Сидорова Надія Григорівна

Полтава

План

 

Йод та його поширення у природі

Хімічні властивості

Біологічна роль елементу

Історія відкриття

Отримання

Застосування йоду та його сполук

· В аналітичній хімії

· В медицині

· В техніці та промисловості

· Отруєння йодом

Йод та його поширення у природі

Йод (від грец. ιώδης - iodes — схожий кольором на фіалку, фіолетовий) — хімічний елемент з атомним номером 53. Найважчий нерадіоактивний неметал. Найменш електронегативний зі стабільних галогенів. Галоген, що найлегше поляризується. Найважчий елемент, що зустрічається в еукаріотичних організмах. Відкрито 1811 року у Франції під час Наполеонівських війн.

Йод зустрічається в супутніх розсолах нафтових та газових родовищ у концентраціях, що економічно виправдовують видобування йоду, а також у морській воді. Власне йодних мінералів мало. Найвідоміші — лаутарит Са(ІО₃)₂ та йодаргірит AgI. Мінерали йоду легко розчинні, тому йод легко вилуговується з гірських порід, переноситься в моря, де частково накопичується у водоростях-ламінаріях.

Хімічні властивості

Належить до 17 групи Періодичної системи хімічних елементів. Формально належить до елементів p-блоку, але не утворює типових π-зв'язків з іншими елементами p-блоку. Натомість для полівалентного йоду властивий іншій тип зв'язку — трицентровий чотириелектронний зв'язок, лінійний зв'язок L-I-L що утворюється між атомом йоду I та двома лігандами L завдяки перекриттю 5p орбіталі йоду та відповідних орбіталів лігандів.
У вільному вигляді утворює двоатомні молекули I₂. Завдяки відносно високій електронегативності (2.66) йод з більшістю елементів утворює йодиди, формальні похідні йодоводневої кислоти HI, в яких має формальний ступінь окиснення -1. Завдяки здатності атома йоду легко поляризуватися, хімічні звязки йоду з більшістю електропозитивних елементів мають значний ковалентний характер. З киснем, фтором та хлором йод утворює неорганічні сполуки із ступенями окиснення +1, +3, +5, +7. Більшість сполук йоду зі ступенем окиснення +1 нестабільні. Існує ряд ряд кислот HIO, HIO₂, HIO₃, HIO₄, які можна вважати прототипами класів сполук з відповідними ступенями окиснення.
Відомо багато органічних сполук, йодокарбонів (англ. Iodocarbons), що містять йод з формальним ступенем окиснення -1 у хімічному звязку Карбон-Йод.
Завдяки поганій здатності — відносно інших галогенів — утворювати водневі зв'язки, йон I^- є найкращим поміж інших галогенідів нуклеофілом в протонних розчинниках і найгіршим — в апротонних. Існує також великий клас полівалентних йодоорганічних сполук що містять йод з формальними ступенями окиснення +3 та +5 у хімічному звязку Карбон-Йод. На 2014 рік йодоорганічні сполуки, що містять йод зі ступенем окиснення +7, невідомі. Деякі полівалентні йодоорганічні сполуки, наприклад, 2-Иодоксибензойна кислота, здатні до одноелектронного відновлення(SET) з утворенням короткоживучих аніон-радикалів, в яких йод має парний ступень окиснення.

Біологічна роль елементу

Як мікроелемент потрібен людині для утворення основних гормонів тироксину та трийодтироніну, що синтезуються фолікулярними клітинамищитоподібної залози.

Радіонуклід¹³¹I становить найбільшу небезпеку у радіоактивних викидах після аварій на АЕС. Ураження радіоактивним йодом може призводити до розвитку раку щитоподібної залози.

Йод в організмі людини бере участь у регуляції: енергетичного обміну, температури тіла; швидкості біохімічних реакцій; обміну білків, жирів, водно-електролітного обміну; метаболізму ряду вітамінів; процесів росту і розвитку організму, включаючи нервово-психічний розвиток.

Крім того, йод підвищує споживання кисню тканинами.

Історія відкриття

Йод було відкрито випадково у Франції на початку 19 століття. Під час Наполеонівських війн Франція шукала заміну попелу дерев, що використовувався як джерело карбонату натрію Na₂CO₃, для виробництва поташу KNO₃, однієї з складових частин пороху. Французький хімік Б. Куртуа займався екстракцією карбонату натрію з попелу деревини у металічному посуді. Після екстракції у посудині залишалася нерозчинна у воді речовина, що вимивалася гарячою кислотою. Коли Куртуа замінив попіл дерев попелом водоростей, він спостерігав корозію металічного посуду на етапі обробки кислотою. 1811 року, коли одного разу Куртуа використав більш концентровану, ніж зазвичай, кислоту, він помітив фіолетову пару, що підіймалася з посудини. Пара конденсувалася на стінках посудини у вигляді блискучих фіолетових кристалів, що призводили до корозії.

2I^- + H₂SO₄ → I₂ + SO₃^2- + H₂O

На протязі кількох місяців Куртуа досліджував нову речовину, але змушений був був припинити свої дослідження через брак коштів. У 1812 році Куртуа спонукав своїх друзів Дезорме та Клемо продовжити його дослідження. Зразки також були надіслані Гей-Люссаку та Амперу. 1813 року до Парижу прибули сер Гемфрі Деві з дружиною та прислугою і Майкл Фарадей. Зважаючи на стан війни між Францією та Англією безпека подорожі англійців була гарантована особисто Наполеоном. Під час подорожі Деві отримав від Ампера зразок нової речовини. 6 грудня 1813 року Гей-Люссак висловив припущення, що нова речовина є або елементом, або оксидом. 10 грудня 1813 року Деві надіслав до Лондонського королівського товариства статтю, в який описував свої експерименти, а також висновок, що нова речовина схожа на хлор. Гей-Люссакові здалося, що Деві намагається «застовбити територію» в той час як французи працюють над детальним описом нової речовини, що призвело до конфлікту. Однак Деві та Гей-Люссак визнавали першість Куртуа. 1831 року Куртуа отримав за своє відкриття премію 6000 франків від Інституту Франції.

 

Отримання

У чистому вигляді йод не зустрічається. Основна частина йоду у світі виробляється в Чилі та Японії. У Чилі йод виробляється з йодату кальцію Ca(IO₃)₂, що видобувається за допомогою лужного розчину із каліче, що у свою чергу зустрічається в селітряних шахтах в Атакамській пустелі. Розчин Ca(IO₃)₂ реагує з діоксиду Сульфуру з утворенням HI, який далі окислюється в розчині йодатною кислотою з виділенням йоду:

У Японії йод виробляється з розсолів, що супроводжують газові родовища. Розсіл обробляється газовидним хлором, після чого йод, що утворюється видувається повітрям з реактору. Також застосовується виділення йоду за допомогою аніонно-обмінних смол.