What is Iod?
Iod (symbol I) is element 53 on the periodic table, a halogen in period 5, group 17. The halogen your thyroid cannot function without — and the reason table salt is iodised. At room temperature it is a solid.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo iod bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 140 pm — that is 0.14 nm, so about 3571 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Iod is liquid over a 71 K window, from 387 K to 457 K.
Position
Iod sits in period 5, group 17. Everything in group 17 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.
OTHER HALOGENE
All halogeneDie Geschichte
Unverzichtbar für die Schilddrüsenfunktion und als Desinfektionsmittel verwendet.
Die Entdeckung des Iods liest sich wie ein perfektes Beispiel für wissenschaftliche Serendipität. Bernard Courtois, ein französischer Chemiker und Salpeterhersteller, machte diese bahnbrechende Entdeckung ganz zufällig, als er während der Napoleonischen Kriege versuchte, Natrium- und Kaliumverbindungen aus Seetangasche zu gewinnen.
Courtois verarbeitete Kelp-Asche, um Salpeter (Kaliumnitrat) für Schießpulver herzustellen, als Napoleons Kontinentalsperre traditionelle Quellen knapp werden ließ. Beim Hinzufügen von Schwefelsäure zu konzentrierter Seetangasche verwendete er versehentlich zu viel Säure. Zu seiner Verblüffung stiegen schöne violette Dämpfe aus der Mischung auf, die zu dunklen, metallisch glänzenden Kristallen kondensierten.
Der auffällige violette Dampf war anders als alles, was Courtois zuvor gesehen hatte. Als aufmerksamer Beobachter erkannte er sofort, dass er etwas Neues entdeckt hatte. Da ihm während des Krieges jedoch die Mittel für umfangreiche Untersuchungen fehlten, teilte er Proben mit befreundeten Chemikern zur weiteren Erforschung.
Joseph Louis Gay-Lussac und Humphry Davy untersuchten Courtois’ geheimnisvollen Stoff 1813–1814 unabhängig voneinander. Beide erkannten schnell, dass es sich aufgrund seiner einzigartigen chemischen Eigenschaften und seines Verhaltens um ein neues Element handelte. Gay-Lussac führte detaillierte Experimente durch, die seinen elementaren Charakter bewiesen, während Davy seine Ähnlichkeit mit Chlor zeigte.
Der Name „Iod“ stammt vom griechischen Wort „iodes“, das violett gefärbt bedeutet und sich auf den charakteristischen violetten Dampf bezieht, den das Element beim Erhitzen erzeugt. Gay-Lussac prägte diesen Namen 1814, obwohl in einigen frühen Texten auch „iodinium“ verwendet wurde. Die französische Bezeichnung „iode“ spiegelt Courtois’ Nationalität und seine Priorität bei der Entdeckung wider.
Innerhalb weniger Jahre nach seiner Entdeckung fand Iod erste praktische Anwendungen. Der Schweizer Arzt Jean-François Coindet setzte Iod 1820 erstmals zur Behandlung von Kropf ein, obwohl er den zugrunde liegenden Mechanismus nicht verstand. Dies war die erste medizinische Verwendung des Elements, das sich später als entscheidend für die menschliche Gesundheit erweisen sollte.
Pioniere der Fotografie wie Louis Daguerre integrierten bis in die 1840er-Jahre Silberiodid in ihre frühen fotografischen Verfahren. Die lichtempfindlichen Eigenschaften von Iodverbindungen machten sie für die Aufnahme dauerhafter Bilder unverzichtbar und begründeten das gesamte Fachgebiet der Fotografie.
Der Zusammenhang zwischen Iod und Schilddrüsenfunktion wurde erst im späten 19. Jahrhundert verstanden. Eugen Baumann isolierte 1896 erstmals Iod aus Schilddrüsengewebe und bewies damit, dass diese geheimnisvolle Drüse das Element konzentriert. Diese Entdeckung erklärte, warum Iod Kropf behandeln konnte, und offenbarte seine grundlegende Rolle im menschlichen Stoffwechsel.
Die Entwicklung von jodiertem Salz in den 1920er-Jahren stellt einen der größten Erfolge der öffentlichen Gesundheitsvorsorge dar. David Marine und andere zeigten, dass die Zugabe winziger Iodmengen zu Salz Kropf und Kretinismus beseitigen konnte. Diese einfache Maßnahme verbesserte die Gesundheit von Millionen Menschen in Iodmangelregionen weltweit.
Anwendungen
Iod spielt eine entscheidende Rolle für die menschliche Gesundheit als wesentlicher Bestandteil der Schilddrüsenhormone. Die Schilddrüse verwendet Iod zur Herstellung von Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3), die den Stoffwechsel, das Wachstum und die Entwicklung regulieren. Iodmangel kann zu Kropf, Schilddrüsenunterfunktion und schweren Entwicklungsstörungen bei Kindern führen.
Medizinische Bildgebung ist in hohem Maß auf iodbasierte Kontrastmittel angewiesen. Iodhaltige Kontrastmittel enthalten Iodatome, die Röntgenstrahlen wirksam absorbieren und dadurch Blutgefäße, Organe und Gewebe in CT-Aufnahmen und Angiografien sichtbar machen. Diese Kontrastmittel haben die medizinische Diagnostik revolutioniert und ermöglichen es Ärztinnen und Ärzten, Herzerkrankungen, Schlaganfälle und Krebs mit beispielloser Klarheit zu erkennen.
In der Nuklearmedizin werden radioaktive Isotope wie 131I zur Behandlung von Schilddrüsenkrebs und Schilddrüsenüberfunktion eingesetzt. Das Iod konzentriert sich gezielt im Schilddrüsengewebe und liefert eine zielgerichtete Strahlentherapie, während Schäden an gesunden Organen minimiert werden.
Povidon-Iod (Betadine) ist eines der wirksamsten verfügbaren Antiseptika mit breitem Wirkungsspektrum. Es tötet Bakterien, Viren, Pilze und Sporen bei Kontakt ab und ist daher für die Operationsvorbereitung, Wundversorgung und Infektionsprävention von unschätzbarem Wert. Anders als alkoholbasierte Antiseptika behalten Iodlösungen ihre Wirksamkeit auch in Gegenwart organischer Substanzen.
Wasserreinigungstabletten mit Iod ermöglichen Wanderern, Reisenden und Einsatzkräften in der Katastrophenhilfe eine Notfalldesinfektion. Diese Tabletten können gefährliche Krankheitserreger wie Giardia und Cryptosporidium beseitigen, die einer Chlorbehandlung widerstehen.
Die pharmazeutische Industrie verwendet Iod als wichtigen Bestandteil zahlreicher Medikamente über Schilddrüsenbehandlungen hinaus. Iodhaltige Verbindungen dienen als Zwischenprodukte bei der Synthese von Antibiotika, entzündungshemmenden Arzneimitteln und Herz-Kreislauf-Medikamenten.
Die LCD-Herstellung benötigt hochreines Iod für Polarisationsfolien. Diese Folien steuern die Lichtübertragung in Flüssigkristallanzeigen und machen moderne Smartphones, Computer und Fernseher möglich. Die erforderliche Präzision ist außergewöhnlich – bereits geringste Verunreinigungen können sichtbare Fehler in den Anzeigen verursachen.
In der Fotografie bilden Silberiodidkristalle die lichtempfindliche Emulsion in herkömmlichem Film. Bei Lichteinfall durchlaufen diese Kristalle chemische Veränderungen, die das latente Bild erzeugen, das später durch chemische Verarbeitung zu Fotografien entwickelt wird.
Anwendungen in der Katalyse nutzen Iodverbindungen, um chemische Reaktionen bei der pharmazeutischen Synthese und Polymerherstellung zu beschleunigen. Iodbasierte Katalysatoren ermöglichen effizientere und umweltfreundlichere Herstellungsverfahren.
Die analytische Chemie verwendet iodometrische Titrationen, um die Konzentration von Oxidationsmitteln, den Vitamin-C-Gehalt in Lebensmitteln und Parameter der Wasserqualität zu bestimmen. Die charakteristische blau-schwarze Färbung mit Stärke macht Iod zu einem idealen Indikator für diese präzisen Messungen.
Jodiertes Salz ist die häufigste Möglichkeit, wie Menschen täglich mit Iod in Kontakt kommen. Seit den 1920er-Jahren wird es Speisesalz zugesetzt; diese einfache Maßnahme beseitigte Iodmangelerkrankungen in den Industrieländern nahezu vollständig. Bereits ein Viertel Teelöffel jodiertes Salz deckt bei den meisten Erwachsenen den täglichen Iodbedarf.
Nahrungsergänzungsmittel mit Iod unterstützen die Schilddrüsenfunktion, was besonders für Schwangere und Menschen in Iodmangelregionen wichtig ist. Nahrungsergänzungsmittel aus Kelp und Seetang liefern auf natürliche Weise bioverfügbares Iod sowie weitere nützliche Mineralstoffe.
Antiseptische Lösungen wie Iodtinktur gehören seit über einem Jahrhundert zur Grundausstattung vieler Haushalte. Diese braunen Lösungen verhindern wirksam Infektionen bei kleineren Schnitt- und Schürfwunden. Moderne Formulierungen wie Povidon-Iod sind hautschonender und behalten ihre antimikrobielle Wirksamkeit.
Halstabletten und Gurgellösungen enthalten häufig Iodverbindungen, um bakterielle Infektionen zu bekämpfen und Halsschmerzen zu lindern. Die antimikrobiellen Eigenschaften tragen dazu bei, die Bakterienbelastung zu verringern, während das Iod leicht betäubend wirkt.
Wasserreinigungstabletten mit Iod sind für Camping, Wandern und die Notfallvorsorge unverzichtbar. Zwei Tabletten können einen Liter zweifelhaften Wassers in 30 Minuten reinigen und Bakterien, Viren und Parasiten beseitigen, die wasserbedingte Krankheiten verursachen.
Schimmel- und Stockfleckenentferner enthalten aufgrund ihrer starken pilzhemmenden Eigenschaften häufig Iodverbindungen. Diese Reinigungsmittel sind besonders in Badezimmern und Kellern wirksam, wo Feuchtigkeit ideale Bedingungen für Pilzwachstum schafft.
Wissenschaftliche Demonstrationen verwenden häufig Iod, um eindrucksvolle Farbveränderungen zu erzeugen. Die klassische „Ioduhr“-Reaktion zeigt, wie chemische Reaktionskinetik funktioniert, während Iod-Stärke-Tests das Vorhandensein von Stärke in Lebensmitteln wie Kartoffeln und Brot nachweisen.
Forensische Anwendungen nutzen Ioddampf, um Fingerabdrücke auf Papier und anderen porösen Oberflächen sichtbar zu machen. Die Iodkristalle sublimieren direkt vom festen in den gasförmigen Zustand und haften an den Ölen und Proteinen in den Rückständen der Fingerabdrücke, wodurch diese sichtbar werden.
Woher es stammt
0.45 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 47% of elements
Iod ist grundsätzlich ein Element der Ozeane. Meerwasser enthält ungefähr 0,05 Teile Iod pro Million Teile Wasser, wodurch die Ozeane das größte Reservoir dieses lebenswichtigen Elements auf der Erde darstellen. Meeresalgen und Seetang reichern Iod aus dem Meerwasser an und erreichen Konzentrationen, die bis zu 30.000-mal höher sind als im umgebenden Wasser.
Kelpwälder sind besonders reich an Iod; einige Arten wie Riesentang enthalten mehr als 1 % Iod bezogen auf die Trockenmasse. Diese Unterwasserwälder bieten nicht nur Lebensraum für Meereslebewesen, sondern dienen auch als natürliche Iodverarbeiter, die während ihres Wachstums das Element aus großen Mengen Meerwasser herausfiltern.
Das meiste Iod auf dem Festland stammt aus alten Meeresablagerungen – Gesteinen und Böden, die einst unter dem Meer lagen. Die größten kommerziellen Vorkommen befinden sich in der Atacama-Wüste in Chile, wo prähistorische Meeresböden Natriumiodatmineralien hinterließen. Diese vor Millionen von Jahren entstandenen Vorkommen liefern heute den größten Teil des industriell genutzten Iods weltweit.
Natürliche Solen in unterirdischen Grundwasserleitern enthalten konzentriertes Iod, insbesondere in Regionen mit geologischer Aktivität. Die heißen Quellen Japans sowie Erdgasfelder in Oklahoma und Kalifornien enthalten iodreiche Solen, die kommerziell als Nebenprodukte der Energiegewinnung extrahiert werden.
Die Iodverteilung auf dem Land ist sehr ungleichmäßig, wodurch natürliche Mangelgebiete entstehen. Bergregionen und Gebiete weit entfernt von den Ozeanen weisen typischerweise iodarme Böden auf, weil Vergletscherung und starke Niederschläge das Element über Jahrtausende ausgewaschen haben. Die Region der Großen Seen, der Himalaya und die Alpen sind klassische Beispiele für iodarme Gebiete.
Küstenregionen verfügen aufgrund von Meeresgischt und marinen Niederschlägen im Allgemeinen über ausreichende Iodgehalte. Meereswinde tragen Iodverbindungen ins Landesinnere und reichern die Böden innerhalb einiger hundert Kilometer von Küsten an. Dies erklärt, warum Inselbevölkerungen in der Vergangenheit nur selten an Iodmangelerkrankungen litten.
Iod durchläuft einen komplexen biogeochemischen Kreislauf zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre. Meeresalgen geben Methyliodid und andere organische Iodverbindungen an die Atmosphäre ab, wo sie an der Ozonchemie beteiligt sind und schließlich mit dem Niederschlag auf das Land zurückkehren.
Pflanzen und Tiere reichern Iod aus ihrer Umgebung an und schaffen dadurch örtlich begrenzte Konzentrationsschwerpunkte. Bestimmte Pflanzen wie Brunnenkresse und Spinat können bei Wachstum in iodreichen Böden erhebliche Mengen Iod anreichern, während die Schilddrüsen aller Wirbeltiere als biologische Iodkonzentratoren dienen.
Handhabung
Iodkristalle und konzentrierte Lösungen sind ätzend und können schwere Verätzungen der Haut, Augen und Schleimhäute verursachen. Tragen Sie beim Umgang mit reinem Iod stets Schutzbrille, Handschuhe und Schutzkleidung. Arbeiten Sie in gut belüfteten Bereichen, da Ioddämpfe die Atemwege reizen.
Hautkontakt mit konzentrierten Iodlösungen verursacht sofortige Verfärbungen und möglicherweise chemische Verätzungen. Spülen Sie betroffene Stellen mindestens 15 Minuten lang mit reichlich Wasser. Die charakteristische braune Verfärbung kann mehrere Tage bestehen bleiben, ist aber im Allgemeinen harmlos.
Iodallergien betreffen ungefähr 1 % der Bevölkerung und können Reaktionen von leichten Hautausschlägen bis hin zu schwerer Anaphylaxie auslösen. Menschen mit Schalentierallergien können aufgrund von Kreuzreaktionen einem höheren Risiko ausgesetzt sein. Informieren Sie medizinisches Fachpersonal vor Verfahren mit Kontrastmitteln stets über eine bekannte Iodempfindlichkeit.
Schilddrüsenerkrankungen erfordern eine sorgfältige Kontrolle der Iodzufuhr. Während Iodmangel Probleme verursacht, kann eine übermäßige Aufnahme eine Schilddrüsenüberfunktion auslösen oder autoimmune Schilddrüsenerkrankungen wie die Hashimoto-Thyreoiditis verschlimmern. Schwangere benötigen ausreichend Iod, sollten jedoch Megadosen vermeiden, die die fetale Entwicklung schädigen könnten.
Radioaktive Isotope wie 131I erfordern besondere Handhabungsprotokolle. Diese Stoffe geben Beta- und Gammastrahlung ab und reichern sich in der Schilddrüse an. Medizinische Einrichtungen, die Radioiod einsetzen, müssen strenge Strahlenschutzverfahren befolgen, einschließlich Isolationszeiten für behandelte Patientinnen und Patienten.
Nukleare Notfälle können radioaktives Iod in die Umwelt freisetzen. Kaliumiodidtabletten können die Schilddrüse schützen, indem sie sie mit stabilem Iod sättigen und so die Aufnahme radioaktiver Isotope verhindern. Sie sollten jedoch ausschließlich nach den Anweisungen der offiziellen Notfallleitung eingenommen werden.
Brand- und Explosionsgefahren bestehen, wenn Iod mit bestimmten Metallen, insbesondere Aluminiumpulver, in Kontakt kommt, da es heftig reagieren kann. Lagern Sie Iod getrennt von Reduktionsmitteln, Metallen und Ammoniak. Obwohl Iod selbst nicht leicht brennt, kann es die Verbrennung anderer Materialien beschleunigen.
Schnelle Antworten
Iod (symbol I) is element 53 on the periodic table, a halogen in period 5, group 17. The halogen your thyroid cannot function without — and the reason table salt is iodised. At room temperature it is a solid.
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 7 electrons respectively. Its outer shell holds 7 electrons, which is what sets its bonding behaviour.Iod melts at 386.9 K (113.7 °C) and boils at 457.4 K (184.3 °C).
The standard atomic weight of Iod is 126.904 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Iod has a density of 4.93 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of iod is about 4.9× heavier.
Iod has a Pauling electronegativity of 2.66. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Iod was discovered in 1811 by Bernard Courtois. It is named after greek iodes, "violet".
Iod makes up about 0.45 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.