Jód

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

53 tellúrjódxenon
Br

I

At
Általános
Név, vegyjel, rendszám jód, I, 53
Elemi sorozat halogének
Csoport, periódus, mező 17, 5, p
Megjelenés sötétszürke-ibolya, csillogó
Atomtömeg 126,90447(3) g/mol
Elektronszerkezet [Kr] 4d10 5s2 5p5
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 18, 7
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 4,933 g/cm³
Olvadáspont 386,85 K
(113,7 °C, 236,66 °F)
Forráspont 457,4 K
(184,3 °C, 363,7 °F)
Olvadáshő (I2) 15,52 kJ/mol
Párolgáshő (I2) 41,57 kJ/mol
Hőkapacitás (25 °C) (I2) 54,44 J/(mol·K)
Gőznyomás (rombos)
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T/K 260 282 309 342 381 457
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet rombos
Oxidációs állapotok ±1, 5, 7
(erősen savas oxid)
Elektronegativitás 2,66 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1008,4 kJ/mol
2.: 1845,9 kJ/mol
3.: 3180 kJ/mol
Atomsugár 140 pm
Atomsugár (számított) 115 pm
Kovalens sugár 133 pm
Van der Waals sugár 198 pm
Egyebek
Mágnesesség nem mágneses
Elektromos ellenállás (0 °C) 1,3×107 Ω·m
Hővezetőképesség (300 K) 0,449 W/(m·K)
Bulk modulusz 7,7 GPa
CAS szám 7553-56-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: Jód izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
127I 100% I stabil 74 neutronnal
129I mest. 1.57E7év Beta- 0,194 129Xe
131I mest. 8,02070 nap Beta- 0,971 131Xe
Hivatkozások

A jód a halogének csoportjába tartozó kémiai elem, a vegyjele I és a rendszáma 53. Neve a görög "iodes"-ből ered ami ibolyaszínűt jelent.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Jellemzői

Vegyileg a jód a legkevésbé reaktív a halogének közül. Elemi állapotban kétatomos molekulákból áll I2, barnásfekete, fémesen csillogó, szilárd anyag. Könnyen párolog, és gőze irritáló szagú, ibolyaszínű. Jól oldódik egyes szerves oldószerekben, mint kloroform, szén-tetraklorid, szén-diszulfid (ezeknek színe ibolya), etilalkohol, éter, aceton (ezeknek színe barna), és benzol (barnásibolya). Vízben alig oldódik, 1 g I2 feloldására 3450 ml 20 °C-os vagy 1280 ml 50 °C-os víz szükséges. Azonban igen jól oldódik kálium-jodid oldatban I2+I-=I-3, és az oldat színe barna (nagyon híg oldatok színe sárga). Keményítő jelenlétében az oldat színe kék, és ezt a tulajdonságot használják az analitikai kémiában a nagyon kis mennyiségű jód kimutatására. Az elszíneződés akkor is számottevő, mikor az oldat sárga színét már nem tudjuk biztosan megállapítani. A keményítő molekulái spirálisan fel vannak csavarodva, és a spirál közepébe felsorakoznak a I-I molekulák (ezt az elrendeződést röntgensugaras analízissel állapították meg). A kék szín 80 °C-on eltűnik, de lehűtve újra megjelenik. Általánosan elterjedt tévhit, hogy normális körülmények között nem lehet folyékony jódot előálitani, mivel melegítésre ez szublimál anélkül, hogy megolvadna. Az igazság az: hogy ha lassan hevítjük az olvadáspontnál, (113,7 °C) a sűrű gőztakaró alatt, megjelennek a jódcseppek.

[szerkesztés] A jód felfedezése

A jódot Bernard Courtois fedezte fel 1811-ben. Egy salétromgyártó családban született. A salétrom fontos alkotórésze a puskapornak, és azokban az időkben (napoleoni háborúk) nagy volt a kereslet eziránt. A salétrom előállítására szükség volt nátrium-karbonátra, amit tengeri algák hamujából oldottak ki. A hamumaradékot kénsavval semmisítették meg. Egy napon Courtois véletlenül túl sok savat adagolt a hulladékhoz, és egy vörös füst áradt, ami hideg tárgyakon lecsapódott, sötét kristályok formájában. Ezeket összegyűjtötte, és gyanította, hogy egy új anyagot fedezett fel, de nem voltak anyagi lehetőségei a folytatásra. Ezért küldött mintát két barátjának, Charles Bernard Desormes (1777 – 1862) és Nicolas Clément (1779 – 1841), hogy folytassák a kutatást. A kristályokból küldött Joseph Louis Gay-Lussac-nak (1778 – 1850), jól ismert vegyész abban az időben, és André-Marie Ampère-nek (1775 – 1836). 1813. november 29-én Dersormes és Clément nyilvánosságra hozták Courtois felfedezését, és bemutatták az új anyagot a Francia Császári Intézet előtt. December 6-án Gay-Lussac kijelentette hogy az új anyag, vagy egy új elem, vagy az oxigénnek egy vegyülete. Ampère küldött a saját mintájából Humphry Davy-nak (1778 – 1829). Davy végzett egy pár kísérletet az anyaggal, és hasonloságot észlelt a viselkedésében a klórral. December 10-i dátummal írt levelében a Londoni Királyi Társasághoz Davy bejelenti az új elem felfedezését. Vita támadt a két tudós, Davy és Gay-Lussac között az elsőbbségért. Végül tudomásul vették, hogy a felfedezés és az előállitás tulajdonképpen Courtois-t illeti.

[szerkesztés] Előfordulása

A jód nagyon kis menyiségben (0,05 mg/l) jelen van a tengerek vizében. Egyes algák, korallok és szivacsok halmozzák fel a szervezetükben szerves vegyületekben kötve, és ezeknek a hamujából fedezték fel. Jód található még (kb. 0,1%) nátrium-jodátként (NaIO3) a chilei salétromban, jodidként nagyon kis mennyiségben egyes gyógyvizekben és váltakozó mennyiségben (7-46 g/m3) a vízben, ami kőolajjal együtt kerül a felszínre.

[szerkesztés] Előállítása

Jód előállítható jodidokból oxidálással, vagy a jodátokból redukálással. Oxidálószerként használni lehet klórt (Cl2), ózont (O3), oxigénesvizet (H2O2), kálium-bikromátot (K2Cr2O7) savas közegben. Nagyon tiszta jód állítható elő kálium-jodidból és réz-szulfátból. A jodátokból való előállításra nátrium-hidrogén-szulfitot használnak. A jodát előbb jodiddá redukálódik, majd ez, a fölös jodátot elemi jóddá redukálja, míg ő maga is jóddá oxidálódik.

IO-3+3HSO-3=I-+3HSO-4

IO-3+5I-+6H+=3I2+3H2O

[szerkesztés] Izotópjai

Ismert 37 izotópja, de csak egy stabil: 127I

  • A 129I maghasadásos reakciókban keletkezik; a 130Xe-ból a légkörben, urán és plutóniumból, atom reaktorokban. A felezési ideje 15.7 millió év, bomlás terméke a 129Xe és nagyon kis menyiségben fordul elö, ezért a koncentrácioját mint arányt a 127I-hoz visszonyitva adják meg. Normálisan ez az arány nagyon kicsi (10−14 és 10−10 között), de a hatvanas, hetvenes években a sok atom kisérlet miatt ez az arány elérte a: 129I/I=10−7. Egyes közetekben ha ismerjük az arányt a 129I / 129Xe, következtethetünk életkorára. Ezt használják a nap rendszer fejlödésének tanulmányozásában, ami lefedi az első 50 milió évet. (A nap rendszer egy gáz és por felhöből keletkezett, ami egy szupernova robbanásának a maradványa volt. Ebben a robbanásban keletkezett a 129I. Az eredeti 129I-ból 15.7 millió év mulva fele lebomlik és keletkezik a 129Xe).
  • 131I egy béta sugárzó, a felezési ideje 8.0207 nap, és a pajzsmirigy kezelésében (dagantos és más eredetű betegségekben)
  • 123I és 125I a vese és pajzsmirigy müködésének vizsgálatára használják

[szerkesztés] Kémiai tulajdonságok

A jód a nátrium-tioszulfáttal kvantitativen reagál és ezt a tulajdonságott használják a jódometriában, ahol a jódot tartalmazó oldatot(sárgás-barna) ismert töménységü nátrium-tioszulfát oldattal titrálják, halvány sárga szinig. Ekkor hozzá adják a keményítő indikátort (az oldat kék szinü lesz) és folytatják a titrálást a kék szin eltünéséig.

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI

Reagál egyes elemekel igy a foszforral, higannyal de lassabban mint a brom. A hidrogénnel, hevitve reagál, de kialakul egy egyensuly. Igy 300 °C-on a reakció 19%-os arányban megy végbe, magasabb hömérsékleten az egyensuly hamarabb áll be, de az arány kisebb. Katalizátor jelenlétében az egyensuly jobbra tolható és kisebb hömérsékleten lehet dolgozni (200 °C), mint katalizátort platinát használnak azbeszt hordozon. A jód egy gyenge oxidálószer. A H2S-ból ként szabadit fel és oxidálja az arzénes savat (ezt a tulajdonságot használják az arzénes sav meghatározására és a rekciót nátrium-bikarbona jelenlétében vezetik le):

AsO33- + I2 + H2O = AsO43- + 2I- + 2H-

A salétromsav oxidálja a jódot és jódsav keletkezik:

3I2 +10HNO3 = 6HIO3 + 10NO + 2H2O

A jódsav egy satbil vegyület, kristályai fényesek, hevitve 110 °C-on megolvadnak, parciálisan vizet veszitve és 200 °C-on teljesen vizet veszitnek és jód-pentoxid keletkezik:

6HIO3 = 2(HI3O8) + 2H2O

2(HI3O8) = 3I2O5 + H2O

A kálium-jódát előállitásánál jódot oxidálnak kálium-kloráttal:

KClO3 +I2 = KIO3 + Cl2

A jód-pentoxid a jód oxidjai közül a legfontosabb, fehér kristály formában ismert, amely 300 °C felet elemeire bomlik. A kevés vegyületek közé tartozik melyek szoba hömérsékleten oxidálják a szén-monoxidot és a reakció kvantitativ. A keletkezett jódot tioszulfáttal titrálják és igy meg lehet határozni a CO concentráciot egy bizonyos menyiségü gázból.

I2O5 + 5CO = I2 + 5CO2

[szerkesztés] Felhasználása

[szerkesztés] Ipari célokra

Kis menyiségben jelen van a halogén izzólámpákban. A wolfram izzószál a magas hőmérséklet hatására lassan párolog és lerakódik a búra belső falára. Egy idő után annyira elvékonyodik, hogy bekapcsoláskor megolvad és megszakad (kiég). Hogy a fénye fehérebb legyen és nőjön a hatásfok, túlhevítik a szálat (kisebbre méretezik) így a párolgás gyorsabb és az élettartam rövidebb kéne hogy legyen. Ha a hőmérséklet elég magas (250 °C) a fal mellett a halogén reagál az elpárolgott wolframatomokkal. Ezért a halogén égők búrája kisebb, hogy elég magas legyen a hömérséklet a közelében. Hogy ellenáljon a maró gázoknak, kvarcból van. A bura fala mellett keletkezett wolfram-jodid, mikor a szál közelébe kerül, meghatározott hőmérsékleten elbomlik és a wolfram visszaépül a szálba. Így a bura feketedését okozó wolfram visszakerül a szálba és igy meghosszaboddik az élettartam. A folyamatot halogén körfolyamatnak nevezik. A fényképészetben, a fényérzékeny ezüst vegyületek elöállitásánál használják. Ugyancsak ezüst-jodidot porlasztanak felhőkbe, hogy elinditsák az esőt. Analitikai laborokban mint reagenst használják (jodometria).

[szerkesztés] Egészségügyben

  • 3%-os vizes oldata (mivel vizben gyengén oldodik, alkoholos oldatát higítják vizzel) jelen van az elsősegély dobozokban, sebek fertötlenitésére és szükség helyzetekben viz fertötlenitésére használjuk (3 csep/l és hagyjuk félorát állni).
  • Mivel elnyeli a Röntgen sugarakat mint kontraszt anyagot használják egyes vizsgálatoknál.
  • Két, gamma sugarakat kibocsájtó izotópját (131I vagy 123I) a pajzsmirigy müködésének vizsgálatára használják (scintigrafia).

[szerkesztés] Biológiai szerepe

A jód, egy fontos nyomelem az emberi szervezet működésében. Jelen van a pajzsmirigy által termelt két hormonban, de ebből 90% a tiroxin, ami az emberi szervezet normális fejlődéséhez elengedhetetlen. (Pl. serkenti a növekedést, fokozza az alapanyagcserét, alapja a csontosodási folyamatnak, az agyszövet fejlődésének). Az ősfejlődés során a pajzsmirigy hormonok nagyon korán megjelentek, mivel jelen vannak a legtöbb többsejtű szervezetekben, de szerepet játszanak egyes egysejtűek esetében is. A pajzsmirigy a jódot a véráramból szűri ki, és raktározza el, ezért nagyon fontos hogy a táplálékkal és ivóvízzel elegendőt vigyünk be a szervezetbe. Azokon a területeken ahol az ivóvíz nem tartalmaz jódot szükséges a jódozót só fogyasztása. Hiánya a pajzsmirigy megnagyobbodásához golyva és tiroxin alul termeléséhez vezet. A tiroxin alul termelése esetén az alapanyagcsere 50%-kal is csökkenhet, ami fiatalkorban aránytalan törpeséget, szellemi visszamaradottságot eredményez, felnőttkorban testhőmérséklet csökkenést, beszéd, mozgás, gondolkodás lassulást, elhízást, és étvágytalanságot eredményez. Túltermelés esetén 100%-kal nőhet az alapanyagcsere ( Bazedow-kór ) és a tünetek az ellentételei a fentieknek: a beteg sokat eszik, mégis fogy, ingerlékeny, túlzottan élénk, a szemgolyók kidüllednek. A napi szükséglet felnőttkorban 0,15 milligramm naponta. Az elemi jód mérgező minden élő szervezetre (ezen a tulajdonságán alapszik fertőtlenítő hatása), nagy adagban (2-3 gramm) halálos méreg.

[szerkesztés] Védekezés a radioaktív jód ellen

Atomerőművekben használt urán, maghasadásakor keletkezik 131I, amely nukleáris katasztrófa esetén kikerül a levegőbe. Mivel a pajzsmirigy raktározza a jódot, ilyen esetekben fennáll a veszély hogy nagy koncentrációban gyűl meg a radioaktív jód a pajzsmirigyben ami daganatos betegséghez vezet. Ilyen esetben a pajzsmirigyet telíteni kel jóddal, hogy megakadályozzuk a radioaktív jód raktározását. Napi 130 milligramm kálium-jodid tabletta elegendő a pajzsmirigy telítődéséhez. Mivel a 131I felezési ideje igen rövid (8.0207 nap), a tabletta szedést pár hét után abba lehet hagyni.