53 I Иод 126.904
Галоген p-block Period 5 Group 17

Иод

I · Element 53 · Halogens

The halogen your thyroid cannot function without — and the reason table salt is iodised.

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C Твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 126.904 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵
52Te All 118 54Xe

Строение

Атом иод

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место иод занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 4.93 g/cm³ 28%
Температура Плавления 386.9 K 21%
Температура Кипения 457.4 K 14%
Удельная теплоёмкость 0.214 J/g·K
Теплопроводность 0.45 W/m·K 15%

Атомные

Атомный Радиус 140 pm 33%
Ковалентный радиус 140 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 198 pm

Электронные

Электроотрицательность 2.66 94%
Энергия ионизации 1008.3 kJ/mol 87%
Сродство к Электрону 295.2 kJ/mol 96%

Распространённость

Распространённость в земной коре 0.45 mg/kg 47%

Идентификационные

СимволI
Атомный номер53
Атомная масса126.904 u
КатегорияГалоген
Блокp
Кристаллическая структураромбическая
Степени окисления-1, +1, +3, +5, +7
Открытие1811
ПервооткрывательBernard Courtois

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a иод atom?

Radius 140 pm — that is 0.14 nm, so about 3571 million of them side by side would span a millimetre.

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

Иод is liquid over a 71 K window, from 387 K to 457 K.

Положение

Положение в таблице

Иод sits in period 5, group 17. Everything in group 17 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER ГАЛОГЕНЫ

9F 17Cl 35Br 117Ts
All галогены

История

Что такое иод и как его обнаружили

Необходим для работы щитовидной железы и используется как дезинфицирующее средство.

The discovery of иод

Bernard Courtois: Случайное открытие (1811)

История открытия иода — прекрасный пример научной случайности. Bernard Courtois, французский химик и производитель селитры, сделал это важное открытие совершенно случайно, пытаясь извлечь соединения натрия и калия из золы морских водорослей во время Наполеоновских войн.

Courtois перерабатывал золу ламинарии, чтобы производить селитру (нитрат калия) для пороха, когда континентальная блокада Наполеона привела к нехватке традиционного сырья. Добавляя серную кислоту к концентрированной золе водорослей, он случайно использовал слишком много кислоты. К своему изумлению, он увидел, как из смеси поднимаются прекрасные фиолетовые пары, конденсируясь в тёмные металлические кристаллы с металлическим блеском.

Поразительный фиолетовый пар не был похож ни на что из виденного Courtois ранее. Будучи внимательным наблюдателем, он сразу понял, что открыл нечто новое. Однако из-за отсутствия ресурсов для подробного исследования в военное время он передал образцы коллегам-химикам для дальнейшего изучения.

Научное исследование и название

Joseph Louis Gay-Lussac и Humphry Davy независимо изучали загадочное вещество Courtois в 1813–1814 годах. Оба быстро признали в нём новый элемент благодаря его уникальным химическим свойствам и поведению. Gay-Lussac провёл подробные эксперименты, доказав его элементную природу, а Davy продемонстрировал его сходство с хлором.

Название «iodine» происходит от греческого слова «iodes», означающего фиолетовый, и связано с характерным фиолетовым паром, который элемент образует при нагревании. Gay-Lussac ввёл это название в 1814 году, хотя в некоторых ранних текстах также использовалось название «iodinium». Французское предпочтение названия «iode» отражает национальность Courtois и его приоритет в открытии.

Первые применения и понимание свойств

Через несколько лет после открытия иод нашёл первые практические применения. Швейцарский врач Jean-François Coindet впервые использовал иод для лечения зоба в 1820 году, хотя не понимал лежащего в основе механизма. Это стало первым медицинским применением элемента, который позднее оказался необходимым для здоровья человека.

Пионеры фотографии, такие как Louis Daguerre, уже к 1840-м годам включали иодид серебра в первые фотографические процессы. Светочувствительные свойства соединений иода сделали их важнейшими для получения постоянных изображений, положив начало всей области фотографии.

Связь со щитовидной железой

Связь между иодом и функцией щитовидной железы не была понята до конца XIX века. Eugen Baumann впервые выделил иод из тканей щитовидной железы в 1896 году, доказав, что эта загадочная железа концентрирует данный элемент. Это открытие объяснило, почему иод может лечить зоб, и выявило его фундаментальную роль в обмене веществ у человека.

Разработка йодированной соли в 1920-х годах стала одним из величайших достижений общественного здравоохранения. David Marine и другие исследователи показали, что добавление небольших количеств иода в соль может устранить зоб и кретинизм. Это простое вмешательство улучшило здоровье миллионов людей в регионах с дефицитом иода по всему миру.

Применение

Для чего используется иод

Медицинское применение

Иод играет критически важную роль в здоровье человека как необходимый компонент гормонов щитовидной железы. Щитовидная железа использует иод для выработки тироксина (T4) и трийодтиронина (T3), которые регулируют обмен веществ, рост и развитие. Дефицит иода может привести к зобу, гипотиреозу и тяжёлым нарушениям развития у детей.

Медицинская визуализация широко использует контрастные вещества на основе иода. Йодсодержащие контрастные вещества содержат атомы иода, эффективно поглощающие рентгеновские лучи, благодаря чему кровеносные сосуды, органы и ткани становятся видимыми при компьютерной томографии и ангиографии. Эти контрастные вещества произвели революцию в медицинской диагностике, позволяя врачам с беспрецедентной точностью выявлять болезни сердца, инсульт и рак.

В ядерной медицине радиоактивные изотопы, такие как 131I, используются для лечения рака щитовидной железы и гипертиреоза. Иод избирательно накапливается в тканях щитовидной железы, обеспечивая направленную лучевую терапию и одновременно сводя к минимуму повреждение здоровых органов.

Антисептическое и дезинфицирующее применение

Повидон-иод (Betadine) — один из наиболее эффективных доступных антисептиков широкого спектра действия. Он уничтожает бактерии, вирусы, грибки и споры при контакте, что делает его незаменимым при подготовке к операциям, уходе за ранами и профилактике инфекций. В отличие от антисептиков на основе спирта, растворы иода сохраняют эффективность даже в присутствии органических веществ.

Таблетки для очистки воды, содержащие иод, обеспечивают экстренную дезинфекцию для туристов, путешественников и спасательных операций. Эти таблетки могут уничтожать опасные патогены, включая Giardia и Cryptosporidium, устойчивые к обработке хлором.

Промышленное производство

Фармацевтическая промышленность использует иод как важный компонент многочисленных лекарств, не ограничиваясь препаратами для лечения щитовидной железы. Иодсодержащие соединения служат промежуточными веществами при синтезе антибиотиков, противовоспалительных препаратов и сердечно-сосудистых лекарств.

Производство ЖК-дисплеев требует сверхчистого иода для изготовления поляризационных плёнок. Эти плёнки регулируют прохождение света в жидкокристаллических дисплеях, благодаря чему стали возможны современные смартфоны, компьютеры и телевизоры. Требования к чистоте чрезвычайно высоки — даже следовые примеси могут создавать видимые дефекты на дисплеях.

В фотографии кристаллы иодида серебра образуют светочувствительную эмульсию в традиционной фотоплёнке. Под воздействием света эти кристаллы претерпевают химические изменения, создающие скрытое изображение, которое затем проявляется на фотографиях в процессе химической обработки.

Передовые применения

В катализе соединения иода используются для ускорения химических реакций при синтезе лекарств и производстве полимеров. Катализаторы на основе иода обеспечивают более эффективные и экологичные производственные процессы.

Аналитическая химия применяет йодометрическое титрование для определения концентрации окислителей, содержания витамина C в продуктах питания и параметров качества воды. Характерный сине-чёрный цвет, образующийся с крахмалом, делает иод идеальным индикатором для таких точных измерений.

Повседневное здоровье и питание

Йодированная соль — самый распространённый способ ежедневного получения иода. Добавление иода в поваренную соль с 1920-х годов практически устранило заболевания, вызванные дефицитом иода, в развитых странах. Всего четверть чайной ложки йодированной соли обеспечивает суточную потребность в иоде для большинства взрослых.

Пищевые добавки, содержащие иод, поддерживают работу щитовидной железы, что особенно важно для беременных женщин и людей, живущих в регионах с дефицитом иода. Добавки из ламинарии и морских водорослей естественным образом обеспечивают организм биодоступным иодом и другими полезными минералами.

Первая помощь и личный уход

Антисептические растворы, например спиртовой раствор иода, уже более века широко используются в быту. Эти коричневые растворы эффективно предотвращают инфекцию при небольших порезах, ссадинах и ранах. Современные препараты, такие как повидон-иод, мягче воздействуют на кожу, сохраняя антимикробную эффективность.

Леденцы и растворы для полоскания горла часто содержат соединения иода для борьбы с бактериальными инфекциями и облегчения боли в горле. Антимикробные свойства помогают уменьшить количество бактерий, а иод оказывает лёгкое обезболивающее действие.

Бытовое и экстренное применение

Таблетки для очистки воды, содержащие иод, необходимы для кемпинга, пеших походов и подготовки к чрезвычайным ситуациям. Две таблетки могут очистить литр сомнительной воды за 30 минут, уничтожив бактерии, вирусы и паразитов, вызывающих заболевания, передающиеся через воду.

Средства для удаления плесени часто содержат соединения иода благодаря их сильным противогрибковым свойствам. Такие чистящие средства особенно эффективны в ванных комнатах и подвалах, где влажность создаёт идеальные условия для роста грибков.

Образование и лабораторные исследования

Научные демонстрации часто используют иод для создания эффектных изменений цвета. Классическая реакция «иодных часов» показывает, как протекает химическая кинетика, а иодно-крахмальные тесты демонстрируют наличие крахмала в таких продуктах, как картофель и хлеб.

Криминалистические методы используют пары иода для выявления отпечатков пальцев на бумаге и других пористых поверхностях. Кристаллы иода сублимируются непосредственно из твёрдого состояния в газообразное, прилипая к маслам и белкам в остатках отпечатка пальца и делая его видимым.

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

0.45 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 47% of elements

Морское происхождение

Иод — по сути элемент океана. Морская вода содержит примерно 0.05 частей на миллион иода, поэтому океаны являются крупнейшим резервуаром этого необходимого элемента на Земле. Морские водоросли и ламинария концентрируют иод из морской воды, накапливая его в количествах, до 30 000 раз превышающих содержание в окружающей воде.

Заросли ламинарии особенно богаты иодом: некоторые виды, например гигантская ламинария, содержат более 1% иода от сухой массы. Эти подводные леса не только обеспечивают среду обитания для морских организмов, но и служат природными переработчиками иода, извлекая этот элемент из огромных объёмов морской воды по мере роста.

Наземные месторождения

Большая часть наземного иода происходит из древних морских отложений — горных пород и почв, которые когда-то находились под морем. Крупнейшие промышленные месторождения расположены в пустыне Атакама в Чили, где доисторические морские отложения оставили после себя минералы иодата натрия. Эти месторождения, сформировавшиеся миллионы лет назад, теперь обеспечивают большую часть промышленного иода в мире.

Природные рассолы в подземных водоносных горизонтах содержат концентрированный иод, особенно в регионах с геологической активностью. Горячие источники Японии, а также месторождения природного газа в Оклахоме и Калифорнии содержат богатые иодом рассолы, которые извлекают в промышленных масштабах как побочный продукт добычи энергии.

Географическое распределение

Распределение иода на суше крайне неравномерно, что создаёт естественные зоны дефицита. Горные районы и территории, удалённые от океанов, обычно имеют бедные иодом почвы, поскольку оледенение и обильные осадки на протяжении тысячелетий вымывали этот элемент. Район Великих озёр, Гималаи и Альпы — классические примеры территорий с дефицитом иода.

Прибрежные районы обычно имеют достаточный уровень иода благодаря морским брызгам и осадкам морского происхождения. Океанские ветры переносят соединения иода вглубь суши, обогащая почвы в пределах нескольких сотен километров от побережья. Это объясняет, почему жители островов исторически редко страдали от заболеваний, вызванных дефицитом иода.

Биологический круговорот

Иод участвует в сложном биогеохимическом круговороте между атмосферой, гидросферой и биосферой. Морские водоросли выделяют в атмосферу иодистый метил и другие органические соединения иода, где они участвуют в химии озона и в конечном итоге возвращаются на сушу с осадками.

Растения и животные концентрируют иод из окружающей среды, создавая локальные зоны его повышенного содержания. Некоторые растения, например кресс-салат и шпинат, могут накапливать значительные количества иода при выращивании на богатых иодом почвах, а щитовидные железы всех позвоночных служат биологическими концентраторами иода.

Обращение

Безопасность

Общие меры безопасности

Кристаллы иода и концентрированные растворы вызывают коррозию и могут привести к тяжёлым ожогам кожи, глаз и слизистых оболочек. При работе с чистым иодом всегда надевайте защитные очки, перчатки и защитную одежду. Работайте в хорошо проветриваемых помещениях, поскольку пары иода раздражают дыхательные пути.

Контакт кожи с концентрированными растворами иода вызывает немедленное окрашивание и возможные химические ожоги. Промывайте поражённые участки большим количеством воды не менее 15 минут. Характерное коричневое окрашивание может сохраняться несколько дней, но обычно безвредно.

Медицинские и диетические аспекты

Аллергия на иод встречается примерно у 1% населения и может вызывать реакции от лёгкой кожной сыпи до тяжёлой анафилаксии. Люди с аллергией на моллюсков могут подвергаться повышенному риску из-за перекрёстной реактивности. Перед процедурами с использованием контрастных веществ всегда сообщайте медицинским работникам о любой известной чувствительности к иоду.

Заболевания щитовидной железы требуют тщательного контроля потребления иода. Хотя дефицит иода вызывает проблемы, его избыточное поступление может спровоцировать гипертиреоз или усугубить аутоиммунные заболевания щитовидной железы, такие как тиреоидит Хашимото. Беременным женщинам необходимо достаточное количество иода, но следует избегать чрезмерных доз, способных навредить развитию плода.

Безопасность при работе с радиоактивным иодом

Радиоактивные изотопы, такие как 131I, требуют специальных протоколов обращения. Эти материалы испускают бета- и гамма-излучение и концентрируются в щитовидной железе. Медицинские учреждения, использующие радиоактивный иод, должны соблюдать строгие процедуры радиационной безопасности, включая периоды изоляции пациентов после лечения.

Ядерные аварии могут привести к выбросу радиоактивного иода в окружающую среду. Таблетки иодида калия могут защитить щитовидную железу, насытив её стабильным иодом и предотвратив поглощение радиоактивных изотопов. Однако принимать их следует только по указанию официальных служб управления чрезвычайными ситуациями.

Химическая реакционная способность

Опасность пожара и взрыва существует при контакте иода с некоторыми металлами, особенно с алюминиевой пудрой, которая может вступать в бурную реакцию. Храните иод вдали от восстановителей, металлов и аммиака. Хотя сам иод не воспламеняется легко, он может ускорять горение других материалов.

Краткие ответы

Иод: часто задаваемые вопросы

What is Иод?

Иод (symbol I) is element 53 on the periodic table, a галоген 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.

What is the electron configuration of Иод?

Иод's ground-state electron configuration is [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.

What are the melting and boiling points of Иод?

Иод melts at 386.9 K (113.7 °C) and boils at 457.4 K (184.3 °C).

What is the atomic mass of Иод?

The standard atomic weight of Иод is 126.904 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Иод?

Иод has a density of 4.93 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of иод is about 4.9× heavier.

What is the electronegativity of Иод?

Иод 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.

Who discovered Иод, and when?

Иод was discovered in 1811 by Bernard Courtois. It is named after greek iodes, "violet".

How common is Иод on Earth?

Иод makes up about 0.45 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.

← Предыдущий Te Tellurium Element 52 · Metalloid Далее → Xe Xenon Element 54 · Noble gas