Jod | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Utseende | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gass: fiolett, svart; solid: svart-lilla, med et skinnende, glitrende utseende | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektral linje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generelt | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Navn, symbol, atomnummer | jod, I, 53 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | halogener | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe , punktum , blokk | 17 (VIIA) , 5 , s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tetthet | 4 940 kg / m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfigurasjon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektroskopisk begrep | 2 P eller 3/2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomiske egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomvekt | 126.90447 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius (kalkulert) | 140 (115) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalent radius | 133 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals radius | 198 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfigurasjon | [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
og - etter energinivå | 2, 8, 18, 18, 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksydasjonstilstander | ± 1, 3, 5, 7 ( sterk syre ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystallinsk struktur | ortorombisk | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fysiske egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Når det gjelder | fast | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusjonspunkt | 386,85 K (113,70 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kokepunkt | 457,4 K (184,3 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar volum | 25,72 × 10 −6 m³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpi av fordampning | 20,752 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusjonsvarme | 7,824 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre eiendommer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-nummer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitet | 2,66 ( Pauling-skala ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spesifikk varme | 145 J / (kg K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrisk ledningsevne | 8,0 × 10 −8 / (m Ω ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termisk ledningsevne | 0,449 W / (m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energi fra første ionisering | 1 008,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre ioniseringsenergi | 1 845,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tredje ioniseringsenergi | 3 180 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mer stabile isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
iso: isotop NA: overflod i naturen TD: halveringstid DM: forfallsmodus DE: forfallsenergi i MeV DP: forfallsprodukt |
Jod (eller, i arkaisk form, jod ) er det kjemiske elementet med atomnummer 53 og symbolet er I. Navnet stammer fra det gamle greske ἰοειδής , ioeidēs , som betyr lilla eller syrin , på grunn av fargen på elementets damp. [ 1] Den tilhører halogengruppen . Kjemisk sett er jod det minst reaktive og det minst elektronegative av halogenene etter astatin . Den elementære formen ble oppdaget av den franske kjemikeren Bernard Courtois i 1811. Navnet ble valgt to år senere av Joseph-Louis Gay-Lussac .
Jod finnes i mange oksidasjonstilstander , inkludert jodid (I- ) , jodat ( IO )-3), og de forskjellige periodatanionene. Det er det minst rikelig med stabile halogener, rangert som det 61. mest rikelig element i naturen, men det er det tyngste essensielle elementet. Det er et element som i spormengder er involvert i metabolismen til mange levende vesener, inkludert mennesker. Jod finnes i skjoldbruskkjertelhormoner . Jodmangel påvirker omtrent to milliarder mennesker og er den ledende årsaken til intellektuell funksjonshemming som kan forebygges.
De største jodprodusentene i dag er Chile og Japan . Jod og dets forbindelser brukes hovedsakelig i ernæring . Takket være det høye atomnummeret og den enkle bindingen til organiske forbindelser, er den mye brukt i radiologi som et ikke-giftig kontrastmiddel . Gitt spesifisiteten til dets absorpsjon av menneskekroppen, kan radioaktive isotoper av jod også brukes til å behandle kreft i skjoldbruskkjertelen . Jod brukes også som katalysator i industriell produksjon av eddiksyre og noen polymerer .
Jod er et antiseptisk middel og kan også brukes i små doser for å rense vann, selv om praksisen kun anbefales i nødstilfeller, også tatt i betraktning den dårlige smaken som vann får etter bruk.
Jod er et mørkt, blåfiolett stoff med en nesten metallisk glans som selv ved romtemperatur sublimeres til en fiolett damp med en irriterende lukt. Dette halogenet danner forbindelser med mange grunnstoffer, men er mindre reaktivt enn andre halogener og viser noen semi-metalliske egenskaper. Jod løses lett opp i kloroform , karbontetraklorid, karbonsulfid og generelt i ikke-protiske organiske løsningsmidler og danner intenst fargede løsninger i fiolett. Det er lite løselig i vann ; med vandige stivelsesgeler , den såkalte stivelsesveisen , produserer en intens blå farge som brukes som indikator ved redokstitrering .
Jod, om enn i minimale mengder, spiller en viktig biologisk rolle i levende vesener. Hormonene som produseres av skjoldbruskkjertelen , tyroksin og trijodtyronin , inneholder jod.
Hos personer med lavt jodinntak i kosten, ofte avsidesliggende områder i innlandet hvor inntak av fisk eller annen marinbasert mat er sjelden, gir jodmangel utbruddet av struma . I mange av disse områdene utføres forebygging gjennom spredning av salt med tilsetning av små mengder jodsalter ( jodsalt og/eller jodsalt ). Jodmangel er også blant årsakene til mental retardasjon .
Blant andre bruksområder:
Jod (fra gresk ioeidēs , fiolett) ble oppdaget av Bernard Courtois i 1811 . Han var sønn av en produsent av salpeter (kaliumnitrat), en essensiell komponent i krutt . På den tiden var Frankrike i krig og det var stor etterspørsel etter krutt : Kaliumnitratet ble isolert ved å brenne tangen på stranden ved kysten av Normandie og Bretagne og vaske asken som ble oppnådd med vann, og resten ble deretter ødelagt ved å tilsette svovelsyre .
En dag tilsatte Courtois for mye svovelsyre og en tett sky av fiolett damp dukket opp: Courtois la merke til at dampen krystalliserte på kalde overflater og dannet mørke krystaller. Ut fra dette mistenkte han at det var et nytt element, men hadde ikke økonomiske midler til å undersøke sine observasjoner nærmere. Deretter ga han prøver til to av vennene sine, Charles Bernard Desormes ( 1777 - 1862 ) og Nicolas Clément ( 1779 - 1841 ) for å fortsette forskningen. Han ga også noe av stoffet til Joseph Louis Gay-Lussac ( 1778 - 1850 ), en kjent kjemiker på den tiden, og til André-Marie Ampère ( 1775 - 1836 ).
Den 29. november 1813 offentliggjorde Desormes og Clément oppdagelsen av Courtois. De beskrev stoffet på en kongress av det keiserlige instituttet i Frankrike. 6. desember kunngjorde Gay-Lussac at det nye stoffet enten var et element eller en forbindelse av oksygen . Ampère hadde gitt noen av prøvene sine til Humphry Davy (1778-1829 ) , som utførte noen eksperimenter på disse og bemerket at de lignet klor . Davy sendte et brev datert 10. desember til Royal Society i London hvor han kunngjorde at han hadde identifisert et nytt element. En stor kontrovers oppsto mellom Davy og Gay-Lussac om hvem av de to som først hadde identifisert jod, men til slutt innså begge forskerne at det var Bernard Courtois som først isolerte elementet .
Jod kan fremstilles i ultraren form ved å reagere kaliumjodid med kobber(II)sulfat . Det er også mange andre metoder for å isolere dette elementet.
De vanligste jodforbindelsene er natrium- og kaliumjodider (KI), og jodater (KIO 3 ).
Store jodprodusenter i 2019 [2] | ||
---|---|---|
Stilling | Landsby | Produksjon (tonn) |
1 | Chile | 20200 |
2 | Japan | 9100 |
3 | Turkmenistan | 600 |
4 | Aserbajdsjan | 190 |
5 | Indonesia | 40 |
6 | Russland | 2 |
MERK: Data for USA er ikke publisert.
Det er 30 isotoper av jod, hvorav bare 127 I imidlertid er stabile og tilstede i naturen med en overflod på 100%. De andre, med unntak av 129 I og 131 I , er alle ganske vanskelige å oppsummere.
Den kunstige radioisotopen 131 I er et produkt av spaltningen av uran og plutonium . Tiår i 131 Xe med mindre beta-forfall , der et nøytron forfaller til proton, elektron og antinøytrino. Halveringstiden er bare 8 dager, derfor er aktiviteten veldig høy, med sterk utslipp av beta-stråler .
Det brukes i metabolsk strålebehandling for behandling av kreft og andre skjoldbruskkjertelsykdommer ( hypertyreose ) og også, i mindre doser, for diagnostiske tester som skjoldbruskkjertelscintigrafi eller opptakstester .
129 I ( halveringstid på 15,7 millioner år) er både et produkt av kjernefysisk spalling av kosmiske stråler på 129 Xe i jordens atmosfære , og resultatet av spaltningen av uran og plutonium . 129 Jeg ble brukt i regnvannsstudier etter atomulykken i Tsjernobyl , som sporstoff for grunnvann og som en indikator på avfallsspredning i det naturlige miljøet. Andre applikasjoner kan undergraves av den konstante produksjonen av 129 I i litosfæren gjennom en rekke forfallsmekanismer.
I mange henseender ligner 129I på 36Cl : det er et løselig, relativt ureaktivt halogen, eksisterer hovedsakelig som et ikke-adsorberende anion og produseres av kosmiske, termonukleære og in situ kjernereaksjoner . I hydrologiske studier er konsentrasjonene av 129 I ofte uttrykt i forhold til total jod som praktisk talt er 127 I. Som tilfellet er for 36 Cl / Cl, er 129 I / I-forholdet i naturen spesielt lite, mellom 10 −14 og 10 - 10 med en topp på 10-7 observert mellom seksti- og syttitallet på grunn av tester av atomvåpen fra forskjellige nasjoner. 129 I skiller seg fra 36 Cl for lengre halveringstid (15,7 mot 0,3 millioner år), har en tendens til å akkumuleres lett i levende vev og vises i form av forskjellige ioner, hovedsakelig jodid og jodat, som har ulik kjemisk oppførsel.
Et altfor uvanlig innhold av 129 Xe i meteoritter har vist seg å skyldes forfallet av 129 I, den første utdødde radionukliden som ble funnet i det tidlige solsystemet . Dens forfall er grunnlaget for I-Xe-dateringssystemet, som dekker de første 50 millioner årene av solsystemets levetid.
123 I er en radioaktiv isotop som brukes i nukleærmedisin for merking av enkelte radiofarmasøytiske stoffer . Det er spesielt fordelaktig, spesielt på grunn av sin ganske lave halveringstid (13,2 timer) og for sin nedbrytningsenergi ( forfall γ a159 keV ), noe som gjør det ganske bra med tanke på pasientens strålebeskyttelse . Videre gjør den ikke for høye energitoppen, veldig lik den til metastabilt technetium-99 eller 99m Tc som er hovedelementet i nukleærmedisin, mulige bilder med et godt signal/støyforhold .
Den største ulempen med denne isotopen er den høye kostnaden både på grunn av produksjonen og behovet for å transportere den raskt (på grunn av lav halveringstid) fra produksjonsstedet til bruksavdelingen (den må ofte reise med fly for å nå sykehus som har det nødvendig). Produksjonen av jod-123 skjer i atomreaktorer ved hjelp av følgende reaksjoner: 121 Sb (α, 2n) 123 I, 123 Te (p, n) 123 I, 122 Te (d, n) 123 I og 124 Te (p , 2n) 123 I. Kan brukes i form av natriumjodid ved opptak av skjoldbruskkjertelen og avbildning av skjoldbruskkjertelen . I andre tilfeller er det bundet til radiofarmaka ved hjelp av chelatorer : det brukes til fremstilling av MIBG , Datscan og IBZM .
Kjemiske faresymboler | |
---|---|
Merk følgende | |
setninger H | 332 - 312 - 400 |
R-setninger | R 20 / 21-50 |
råd P | 273 - 302 + 352 [3] |
S-setninger | S 2-23-25-61 |
Kjemikalier må håndteres med forsiktighet | |
Advarsler |
Direkte kontakt av denne gjenstanden med huden kan forårsake skade, så den må håndteres med forsiktighet. Joddamp er svært irriterende for øyne og slimhinner ; den maksimalt tillatte konsentrasjonen av joddamp i luften bør ikke overstige1 mg / m³ ( TLV-TWA : eksponering på 8 timer per dag i totalt 40 timer per uke).
Jod er det tyngste kjemiske elementet som har en etablert biologisk rolle hos mennesker. Imidlertid er den totale mengden jod (I) i menneskekroppen fortsatt kontroversiell, og i 2001 publiserte MT Hays i Thyroid at "det er overraskende at det totale jodinnholdet i menneskekroppen forblir usikkert etter mange års interesse for metabolismen av menneskekroppen Jod Bare jodinnholdet i skjoldbruskkjertelen har blitt målt nøyaktig ved fluorescensskanning, og estimatet på 5-15 mg i normal menneskelig skjoldbruskkjertel er først nå godt etablert. Imidlertid er lignende metoder ikke tilgjengelige for andre vev og organer. ekstrathyroid. Mange forskere har rapportert varierende mengder på 10-50 mg av det totale jodinnholdet i den normale menneskekroppen " [4] [5] . Jod utgjør 65 % av molekylvekten til tyroksin (T 4 ) og 59 % av trijodtyronin (T 3 ). Bare den5–15 mg jod er konsentrert i skjoldbruskkjertelen og relaterte hormoner, mens 70 % av jodet i menneskekroppen distribueres til annet vev, inkludert øyne , brystkjertler , mageslimhinner , livmorhals , spyttkjertler og arterievegger . Jod kommer direkte inn i cellene i disse vevene takket være en natriumsymport (NIS). [6] .
Jod og tyroksin er avgjørende for regulering av stoffskiftet og vekst i hele dyreriket. Hos amfibier kan for eksempel administrering av et skjoldbruskhormonblokkerende middel som propyltiouracil (PTU) forhindre den evolusjonære transformasjonen av den akvatiske rumpetrollen til en voksen frosk; tvert imot, ved å administrere tyroksin eller jod i tilstrekkelige mengder, vil metamorfosen aktiveres. Ved amfibiemetamorfose utøver tyroksin og jod apoptose (programmert celledød) av gjelle-, hale- og finnecellene til rumpetroll, og dette representerer også en godt studert eksperimentell modell for studiet av apoptose. Jod har favorisert utviklingen av landdyrearter og har trolig sammen med de flerumettede fettsyrene ( omega-3 og omega-6 ) som både finnes i fisk og i matvarer av marin opprinnelse, kombinert i spesifikke jodlipider, spilt en avgjørende rolle i utviklingen av den menneskelige hjerne [7] . Jod og tyroksin stimulerer metamorfosen som forvandler rumpetrollen fra akvatisk og vegetarisk til en voksen og kjøttetende terrestrisk frosk og derfor med bedre nevrologiske, visuelt-romlige, lukte- og kognitive evner som er nødvendige for å jakte, som er typisk for rovdyr. Det samme skjer i neoteny i tilfellet med salamanderen som uten tilstrekkelig tilførsel av jod ikke forvandles til en voksen på land, men kan like gjerne formere seg i den lille larveformen og akvatiske formen av axolotl . På denne måten er axolotlen i stand til å overleve i larvetilstand i et miljø fattig på næringsstoffer [8]
Jod og tyroksin stimulerer den spektakulære apoptosen til larvecellene i gjellene, halen og finnene til rumpetroll under metamorfosen til amfibier og stimulerer også utviklingen av nervesystemet deres ved å forvandle den akvatiske og vegetariske rumpetrollen til en terrestrisk og kjøttetende frosk. Faktisk fungerer den amfibiske frosken Xenopus laevis som en ideell modell for å studere mekanismen for apoptose. [8] [9] [10] [11]
Jodmangel påvirker omtrent to milliarder mennesker og er den ledende årsaken til intellektuell funksjonshemming som kan forebygges . I områder av verden hvor det er mangel på jod i kosten, kan skjoldbruskkjertelvolumet øke dramatisk, en tilstand som kalles endemisk struma . Gravide kvinner med alvorlig jodmangel føder babyer med skjoldbruskhormonmangel ( medfødt hypotyreose ) som viser seg i fysisk vekst og utviklingsforsinkelser ( dvergvekst ) og hjernen som kalles kretinisme .
Jodmangel kan ha følgende effekter: [12]
Begrepet begynnende jod (I •) identifiserer jodradikalet som oppnås ved å bryte dobbeltbindingen som forener to jodatomer i formen I 2
I2 → 2 I•I skjoldbruskkjertelen gjennomgår jodidionet følgende reaksjon av enzymet jodidperoksidase , og lar dermed jodet inkorporeres i tyrosinet for å danne MIT (monojodtyrosin) og DIT (dijodtyrosin).
2 I− + H2O2 + 2 H+ → 2 I• + 2 H2OVoksende jod (I •) må ikke forveksles med trijodid (I-3).