Jód

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
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
Iodine-sample.jpg
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
Hármaspont 386,65 K, 12 070 Pa
Olvadáspont 386,85 K
(113,7 °C, 236,66 °F) (szublimál)
Forráspont 457,4 K
(184,3 °C, 363,7 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus (I2) 15,52 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus (I2) 41,57 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) (I2) 54,44 J/(mol·K)
Gőznyomás (rombos)
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 260 282 309 342 381 457
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet rombos
Oxidációs szám ±1, 3, 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
Mágnesség nem mágneses
Elektromos ellenállás (0 °C) 1,3×107 Ω·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 0,449 W/(m·K)
Kompressziós modulusz 7,7 GPa
CAS-szám 7553-56-2
ATC-kód D08AG03
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A jód izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
127I 100% I stabil 74 neutronnal
129I mest. 1,57E7év β 0,194 129Xe
131I mest. 8,02070 nap β 0,971 131Xe
Hivatkozások

A jód (INN: iodine) a halogének csoportjába tartozó kémiai elem, a vegyjele I és a rendszáma 53. Neve a görög ιώδης-ből (jodész) ered[1], ami ibolyaszínűt jelent. Nyelvújításkori magyar nevei: iblany, ibolyó.

Jellemzői[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jód gőze

Vegyileg a jód a legkevésbé reaktív a halogének közül (az asztáciumot leszámítva). Elemi állapotban kétatomos I2 molekulákból áll, barnásfekete, fémesen csillogó, szilárd anyag. Könnyen párolog, gőze irritáló szagú, ibolyaszínű. Jól oldódik egyes szerves oldószerekben, mint kloroform, szén-tetraklorid, szén-diszulfid (ezekben színe ibolya), etilalkohol, éter, aceton (ezekben 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 trijodid-ion (és más polijodidok) képződése révén igen jól oldódik kálium-jodid oldatban: I2 + II3, az így kapott oldat barna színű (nagyon híg oldaté sárga). Keményítő jelenlétében a jódoldat színe kék, ezt a tulajdonságot az analitikai kémiában a nagyon kis mennyiségű jód kimutatására használják fel. 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 előállítani, mivel melegítés hatására megolvadás nélkül szublimál. Azonban lassan melegítés hatására az olvadáspontnál (113,7 °C) a sűrű gőztakaró alatt megjelennek a folyékony jódcseppek.

A jód felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jódot Bernard Courtois fedezte fel 1811-ben. Courtois egy salétromgyártó családban született. A salétrom fontos alkotórésze a puskapornak, és azokban az időkben (napóleoni háborúk) nagy volt iránta a kereslet. A salétrom előállításához nátrium-karbonátra volt szükség, amit tengeri algák hamujából oldottak ki. A hamumaradékot kénsavval semmisítették meg. Egy napon Courtois véletlenül túl sok savat adagolt a hulladékhoz, és ibolya színű gőz keletkezett, ami hideg tárgyakon sötét kristályok formájában lecsapódott. Ezeket összegyűjtötte, és gyanította, hogy egy új anyagot fedezett fel, de nem voltak anyagi lehetőségei a további megfigyelésekre. Ezért mintát küldött két barátjának, Charles Bernard Desormes-nak (1777–1862) és Nicolas Clément-nek (1779–1841), hogy folytassák a kutatást. A kristályokból küldött Joseph Louis Gay-Lussac-nak (1778–1850) is, aki 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-nek (1778–1829). Davy végzett egy pár kísérletet az anyaggal, és hasonlóságot észlelt a viselkedésében a klórral. December 10-i dátummal a Londoni Királyi Társasághoz írt levelében 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 előállítás tulajdonképpen Courtois-t illeti.
Émile Zola a jód felfedezésének történetét vette alapul Az élet öröme [2] című könyvéhez. Egyik szereplője, Lazare szájába adja a mondást: Valahányszor a tudomány egy lépést tesz előre, csak azért van, mert egy bolond akaratlanul egy lökést adott neki.[3]

Előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jód nagyon kis menyiségben (0,06 mg/l)[4] jelen van a tengerek vizében. Egyes algák, korallok és szivacsok szerves vegyületekbe kötve felhalmozzák a jódot, felfedezése is ezeknek a hamujából történt. Jód található még nátrium-jodátként (NaIO3) a chilei salétromban (kb. 0,1%), jodidként nagyon kis mennyiségben egyes gyógyvizekben és váltakozó mennyiségben (7–46 g/m³) a vízben, ami kőolajjal együtt kerül a felszínre[forrás?].

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jód előállítható jodidokból oxidálással, vagy a jodátokból redukcióval. Oxidálószerként használni lehet klórt (Cl2), ózont (O3), hidrogén-peroxidot (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.

IO3 + 3 HSO3 = I- + 3 HSO4
IO3 + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
Jodoform

Izotópjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jódnak 37 izotópja ismert, melyek közül csak egy stabil: a 127I.

  • A 129I maghasadásos reakciókban keletkezik; a 130Xe-ból a légkörben, urán és plutóniumból, atomreaktorokban. A felezési ideje 15,7 millió év, bomlásterméke a 129Xe és nagyon kis mennyiségben fordul elő, ezért a koncentrációját mint arányt a 127I-hoz viszonyítva adják meg. Normálisan ez az arány nagyon kicsi (10−14 és 10−10 között), de a hatvanas, hetvenes években a sok kísérleti atomrobbantás miatt ez az arány elérte a 129I/I=10−7 értéket. Egyes kőzetekben ha ismerjük a 129I / 129Xe arányt, következtethetünk életkorára. Ezt használják a naprendszer fejlődésének tanulmányozásában, ami lefedi az első 50 millió évet. (A naprendszer egy gáz és por felhőből keletkezett, amely egy szupernóva robbanásának a maradványa volt. Ebben a robbanásban keletkezett a 129I. Az eredeti 129I-ból 15,7 millió év múlva fele lebomlik és keletkezik a 129Xe).
  • A 131I vegyesen gamma és béta sugárzó, a felezési ideje 8,0207 nap, és a pajzsmirigy (daganatos és más eredetű) betegségeinek kezelésében alkalmazzák. Nagy mennyiségben keletkezik energiatermelő-, és kutatóreaktorokban, a hasadási láncreakcióban, illetve a reaktorokban keletkező Xe-izotópok besugárzódása során. Előállítása Te-izotóp direkt besugárzásával is történhet. A második legnagyobb mennyiségben felhasznált orvosi radioizotóp. (A legnagyobb mennyiségű orvosi radioizotóp: 18F).
  • A 123I és 125I izotópokat a vese és pajzsmirigy működésének vizsgálatára használják. Előállítása nagy tisztaságú 124Xe izotóp besugárzásával történik, nagy neutronfluxussal rendelkező reaktorokban (kutatóreaktorok). A 131I izotópnál alacsonyabb sugárzási energiával rendelkezik, lágy-gamma sugárzó, felezési ideje 60,14 nap.

Kémiai tulajdonságok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jód a nátrium-tioszulfáttal kvantitatíven reagál, ezt a tulajdonságot használják a jodometriában, ahol a jódot tartalmazó sárgásbarna oldatot ismert töménységű nátrium-tioszulfát oldattal titrálják, halvány sárga színig. Ekkor hozzáadják a keményítő indikátort (az oldat kék színű lesz), és folytatják a titrálást a kék szín eltűnéséig.

I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI

Reagál egyes elemekkel így a foszforral, higannyal, de lassabban mint a bróm. A hidrogénnel hevítve reagál, de egyensúly alakul ki. Így 300 °C-on a reakció 19%-os arányban megy végbe, magasabb hőmérsékleten az egyensúly hamarabb áll be, de az arány kisebb. Katalizátor jelenlétében az egyensúly jobbra tolható, és kisebb hőmérsékleten lehet dolgozni (200 °C). Katalizátorként platinát használnak azbeszt hordozón. A jód gyenge oxidálószer. A H2S-ból ként szabadít fel és oxidálja az arzénessavat (ezt a tulajdonságot használják az arzénessav meghatározására, a reakciót nátrium-hidrogénkarbonát jelenlétében vezetik le):

AsO3−3 + I2 + H2O → AsO3−4 + 2I + 2H+

A salétromsav oxidálja a jódot és jódsav keletkezik:

3I2 + 10HNO3 → 6HIO3 + 10NO + 2H2O

A jódsav stabil vegyület, kristályai fényesek, hevítve 110 °C-on részleges vízvesztés közben megolvadnak, 200 °C-on teljesen vizet veszítenek és jód-pentoxid keletkezik:

6HIO3 → 2(HI3O8) + 2H2O
2(HI3O8) → 3I2O5 + H2O

A kálium-jodát előállításánál jódot oxidálnak kálium-kloráttal:

2KClO3 + I2 → 2KIO3 + Cl2

A jód-pentoxid a jód oxidjai közül a legfontosabb, fehér kristály formában ismert, amely 300 °C felett elemeire bomlik. Azon kevés vegyületek közé tartozik, melyek szobahőmérsékleten oxidálják a szén-monoxidot és a reakció kvantitatív. A keletkezett jódot tioszulfáttal titrálva meg lehet határozni a CO-koncentrációt egy bizonyos mennyiségű gázból:

I2O5 + 5CO → I2 + 5CO2

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ipari célokra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kis mennyiségben jelen van a halogén izzólámpákban. A volfrám izzószál a magas hőmérséklet hatására lassan párolog és lerakódik a bura 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 kellene hogy legyen. Ha a hőmérséklet elég magas (250 °C), a fal mellett a halogén reagál az elpárolgott volfrámatomokkal. Ezért a halogén égők burája kisebb, hogy elég magas legyen a hőmérséklet a közelében. Hogy ellenálljon a maró gázoknak, kvarcból van. A bura fala mellett keletkezett volfrám-jodid, mikor a szál közelébe kerül, meghatározott hőmérsékleten elbomlik és a volfrám visszaépül a szálba. Így a bura feketedését okozó volfrám visszakerül a szálba és így meghosszabbodik az élettartam. A folyamatot halogén körfolyamatnak nevezik.

A fényképészetben a fényérzékeny ezüst vegyületek előállításánál használják.

Ugyancsak ezüst-jodidot porlasztanak felhőkbe, hogy elindítsák az esőt.

Analitikai laborokban mint reagenst használják (jodometria).

Egészségügyben[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • 3%-os vizes oldata (mivel vízben gyengén oldódik, alkoholos oldatát hígítják vízzel) jelen van az elsősegélydobozokban, sebek fertőtlenítésére és szükséghelyzetekben víz fertőtlenítésére használjuk (3 csepp/l és hagyjuk fél órát állni).
  • Mivel elnyeli a röntgensugarakat, kontrasztanyagként használják egyes vizsgálatoknál.
  • Két, gammasugarakat kibocsátó izotópját (131I vagy 123I) a pajzsmirigy működésének vizsgálatára használják (szcintigráfia).
  • A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Iodum néven hivatalos.

Biológiai szerepe[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A jód fontos nyomelem az emberi szervezet működésében. Jelen van a pajzsmirigy által termelt két hormonban, ebből 90% tiroxin, amely az emberi szervezet normális fejlődéséhez elengedhetetlen. (Például serkenti a növekedést, fokozza az alapanyagcserét, alapja a csontosodási folyamatnak, az agyszövet fejlődésének). Az ősfejlődés során a pajzsmirigyhormonok 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 elegendő mennyiségben vigyük be a szervezetbe. Azokon a területeken, ahol az ivóvíz nem tartalmaz jódot, szükséges a jódozott só fogyasztása. Hiánya a pajzsmirigy megnagyobbodásához (golyva) és tiroxin alultermeléshez vezet. A tiroxin alultermelése esetén az alapanyagcsere 50%-kal is csökkenhet, ami fiatalkorban aránytalan törpeséget, szellemi visszamaradottságot eredményez, felnőttkorban testhőmérséklet-csökkenést, a beszéd, mozgás és gondolkodás lassulását, elhízást, valamint 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. Az elemi jód minden élő szervezet számára mérgező (ezen a tulajdonságán alapszik fertőtlenítő hatása), nagy adagban (2-3 gramm) halálos méreg.

A jóddal való mérgezés a gyakrabban előforduló, bár csak ritkán halálos mérgezések közé tartozik, minthogy ezen szernek (különösen a jódkáliumnak és a jódtinkturának) orvosi alkalmazása igen gyakori. Jódgyárakban, hol a munkások folytonosan klórral és brómmal meg salétromsavval keveredett jódgőzöknek vannak kitéve, a mérgezésnek úgy a heveny, mint a krónikus formája (jodismus acutus és chronicus) előfordul. Az első alaknál, mely Kálium-jodid nagyobb mennyiségének bevételekor is szokott jelentkezni, a mérgezés jelei a következők: erős nátha („jódnátha”) és kötőhártyagyulladás, könnyezés, nyálfolyás, fulladozás (mint az asztmánál), esetleg hangrésgörcs következtében halál, vagy ha a mérgezett tovább él, akkor légcsőhurut és tüdőgyulladás. Gyakran orrvérzés, fehérjevizelés, hemoglobinuria és jellemző bőrkiütés, ún. jódakne is észlelhető. Mindezen gyulladásos jelenségeket a szabad jód okozza; mert igaz, hogy a vér nátrium-bikarbonátja a jódot nátrium-jodiddá és nátrium-jodáttá alakítja, de e kettő a szervezetnek savanyú nedvei által (p. az agykéregben és az orr nyálkahártyáján Ehrlich szerint jelenlevő salétromsav által) elbontatnak és ekkor szabad jód hasad le. A heveny mérgezésben elhaltak bontásakor a légutakban és a tápcsatornában - nevezetesen a nyelőcsőben és a gyomorban - a nyálkahártya duzzadtsága, gyulladása, sőt kezdődő elhalása mutatkozik, a májban és a vesében pedig elzsírosodás. A gyógykezelés fehérjés italoknak (tojás), alkénessavas nátriumnak, jégpiluláknak és ópiumos szereknek adásában áll. A heveny mérgezés (melynek állatokon történt első beható tanulmányozása Rózsahegyitől származik), utóbbi időben gyakran onnan származott, hogy petefészektömlők üregébe sok jódtinkturát fecskendeztek. A krónikus mérgezés általános rosszulléttel, lesoványodással, kachexiával jár, mely makacs tüdőhuruttal és gyomorkatarussal, álmatlansággal, a kezek reszketegségével, a fogak zománcának megromlásával kapcsolatos; sőt elmebajok is származhatnak belőle. Gyógyításának első feltétele természetesen a jóddal való foglalkozásnak (gyárakban) és a jódtartalmú gyógyszerek szedésének azonnali abbahagyása.

Védekezés a radioaktív jód ellen[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Atomerőművekben használt urán maghasadásakor 131I keletkezik, amely nukleáris katasztrófa esetén kikerülhet a levegőbe. Mivel a pajzsmirigy raktározza a jódot, ilyen esetekben fennáll a veszély, hogy nagy koncentrációban gyűlik fel a radioaktív jód a pajzsmirigyben, ami daganatos betegséghez vezet. Ilyen esetben a pajzsmirigyet telíteni kell 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 szedését pár hét után abba lehet hagyni.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw – Az elemek kémiája
  2. Émile Zola: La Joie de vivre 1884 http://fr.wikisource.org/wiki/La_Joie_de_vivre (francia)
  3. Jaime Wisniak: Bernard Courtois – The discoverer of iodine http://www.fquim.unam.mx/sitio/edquim/133/133-wis.pdf (angol)
  4. http://books.google.hu/books?id=GerdDmwMTLkC&pg=PA62&dq=%22Some+constituents+of+seawater%22&hl=en

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Jód témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]