תמיסת אלכוהול של יוד … מילדות, עוזר ידוע לשריטות, שפשופים וחתכים לכל הילדים והוריהם. זהו חומר מהיר ויעיל שצורב ומחטא את פני הפצע. עם זאת, היקף החומר אינו מוגבל לרפואה, כי התכונות הכימיות של יוד מגוונות מאוד. מטרת המאמר שלנו היא להכיר אותם ביתר פירוט.
מאפיינים פיזיים
חומר פשוט נראה כמו גבישים סגולים כהים. כאשר מחומם, בשל המוזרויות של המבנה הפנימי של סריג הגביש, כלומר נוכחות של מולקולות בצמתים שלה, התרכובת אינה נמסה, אלא מיד יוצרת אדים. זו סובלימציה או סובלימציה. זה מוסבר על ידי קשר חלש בין המולקולות בתוך הגביש, המופרדות בקלות זו מזו - נוצר שלב גזי של החומר. מספר היוד בטבלה המחזורית הוא 53. ומיקומו בין שאר היסודות הכימיים מעידהשייכים לא-מתכות. בואו נתעכב על הנושא הזה עוד יותר.
מקום של יסוד בטבלה המחזורית
יוד נמצא בתקופה החמישית, קבוצה VII ויחד עם פלואור, כלור, ברום ואסטטין יוצר תת-קבוצה של הלוגנים. בשל העלייה במטען הגרעיני וברדיוס האטומי, לנציגי הלוגנים יש היחלשות של תכונות לא מתכתיות, ולכן יוד פחות פעיל מכלור או ברום, והאלקטרושליליות שלו נמוכה יותר. המסה האטומית של יוד היא 126, 9045. חומר פשוט מיוצג על ידי מולקולות דו-אטומיות, כמו הלוגנים אחרים. להלן נכיר את מבנה האטום של היסוד.
תכונות של הנוסחה האלקטרונית
חמש רמות אנרגיה והאחרונה שבהן מלאה כמעט לחלוטין באלקטרונים מאשרות שליסוד יש סימנים בולטים של אי-מתכות. כמו הלוגנים אחרים, יוד הוא חומר מחמצן חזק, המרחיק ממתכות ומיסודות לא מתכתיים חלשים יותר - גופרית, פחמן, חנקן - האלקטרון החסר לפני השלמת הרמה החמישית.
יוד הוא לא-מתכת, שבמולקולות שלה יש זוג משותף של p-אלקטרונים הקושר אטומים זה לזה. הצפיפות שלהם במקום החפיפה היא הגבוהה ביותר, ענן האלקטרונים המשותף אינו זז לאף אחד מהאטומים וממוקם במרכז המולקולה. נוצר קשר קוולנטי לא קוטבי, ולמולקולה עצמה יש צורה לינארית. בסדרת הלוגן, מפלואור ועד אסטטין, עוצמת הקשר הקוולנטי פוחתת. יש ירידה בערך האנטלפיה, שבה תלויה התפרקות מולקולות היסוד לאטומים. אילו השלכות יש לכך על התכונות הכימיות של יוד?
למה יוד פחות פעיל מהלוגנים אחרים
התגובתיות של לא-מתכות נקבעת על ידי כוח המשיכה לגרעין של אטום האלקטרונים הזרים שלהם. ככל שהרדיוס של אטום קטן יותר, כך כוחות המשיכה האלקטרוסטטיים של החלקיקים הטעונים שלילי של אטומים אחרים גבוהים יותר. ככל שמספר התקופה בה נמצא היסוד גבוה יותר, כך יהיו לו יותר רמות אנרגיה. יוד נמצא בתקופה החמישית, ויש לו יותר שכבות אנרגיה מאשר ברום, כלור ופלואור. זו הסיבה שמולקולת היוד מכילה אטומים בעלי רדיוס גדול בהרבה מזה של ההלוגנים הרשומים קודם לכן. זו הסיבה שחלקיקים I2 מושכים אלקטרונים חלשים יותר, מה שמוביל להיחלשות של התכונות הלא מתכתיות שלהם. המבנה הפנימי של חומר משפיע בהכרח על המאפיינים הפיזיים שלו. הנה כמה דוגמאות ספציפיות.
סובלימציה ומסיסות
הפחתת המשיכה ההדדית של אטומי יוד במולקולה שלו מובילה, כפי שאמרנו קודם, להחלשת חוזק הקשר הקוולנטי הלא-קוטבי. יש ירידה בעמידות התרכובת לטמפרטורה גבוהה ועלייה בניתוק התרמי של המולקולות שלה. תכונה ייחודית של הלוגן: המעבר של חומר כאשר הוא מחומם ממצב מוצק באופן מיידי למצב גזי, כלומר סובלימציה היא המאפיין הפיזי העיקרי של יוד. מסיסותו בממיסים אורגניים, כגון פחמן דיסולפיד, בנזן, אתנול, גבוהה יותר מאשר במים. אז ב-100 גרם מים ב-20 מעלות צלזיוס, רק 0.02 גרם יכול להתמוססחומרים. תכונה זו משמשת במעבדה להפקת יוד מתמיסה מימית. מנער אותו עם כמות קטנה של H2S, אתה יכול לראות את הצבע הסגול של מימן גופרתי עקב המעבר של מולקולות הלוגן לתוכו.
מאפיינים כימיים של יוד
באינטראקציה עם מתכות, היסוד תמיד מתנהג באותו אופן. הוא מושך את אלקטרוני הערכיות של אטום המתכת, הממוקמים או על שכבת האנרגיה האחרונה (יסודות s, כגון נתרן, סידן, ליתיום וכו'), או על השכבה הלפני אחרונה המכילה, למשל, ד-אלקטרונים. אלה כוללים ברזל, מנגן, נחושת ואחרים. בתגובות אלו, המתכת תהיה הגורם המצמצם, ויוד, שהנוסחה הכימית שלו היא I2, יהיה הגורם המחמצן. לכן, פעילות גבוהה זו של חומר פשוט היא הסיבה לאינטראקציה שלו עם מתכות רבות.
ראויה לציון האינטראקציה של יוד עם מים בעת חימום. במדיום אלקליין, התגובה ממשיכה עם היווצרות של תערובת של יודיד וחומצות יוד. החומר האחרון מפגין תכונות של חומצה חזקה ועם התייבשות הופך ליוד פנטאוקסיד. אם התמיסה מחומצת, אז תוצרי התגובה לעיל מקיימים אינטראקציה זה עם זה ויוצרים את החומרים ההתחלתיים - מולקולות חופשיות I2 ומים. תגובה זו שייכת לסוג החיזור, היא מציגה את התכונות הכימיות של יוד כחומר מחמצן חזק.
תגובת עמילן איכותי
גם בכימיה אנאורגנית וגם בכימיה אורגנית, יש קבוצה של תגובות, בעזרתאשר ניתן לזהות בתוצרי האינטראקציה סוגים מסוימים של יונים פשוטים או מורכבים. כדי לזהות מקרומולקולות של פחמימה מורכבת - עמילן - נעשה שימוש לעתים קרובות בתמיסת אלכוהול 5% של I2. לדוגמה, כמה טיפות ממנו מטפטפים על פרוסת תפוח אדמה נא, וצבע התמיסה הופך לכחול. אנו רואים את אותה השפעה כאשר חומר נכנס לכל מוצר המכיל עמילן. תגובה זו, המייצרת יוד כחול, נמצאת בשימוש נרחב בכימיה אורגנית כדי לאשר את נוכחותו של פולימר בתערובת בדיקה.
התכונות המועילות של המוצר של האינטראקציה של יוד ועמילן ידועות זה מכבר. הוא שימש בהיעדר תרופות אנטי-מיקרוביאליות לטיפול בשלשולים, כיבי קיבה בהפוגה, מחלות של מערכת הנשימה. משחת עמילן, המכילה כ-1 כפית של תמיסת אלכוהול יוד לכל 200 מ ל מים, הייתה בשימוש נרחב בשל זולות המרכיבים וקלות ההכנה.
עם זאת, יש לזכור שיוד כחול הוא התווית נגד בטיפול בילדים צעירים, אנשים הסובלים מרגישות יתר לתרופות המכילות יוד וכן חולים במחלת גרייבס.
איך לא-מתכות מגיבות זו לזו
בין היסודות של תת-הקבוצה הראשית של קבוצה VII, יוד מגיב עם פלואור, הלא-מתכת הפעילה ביותר עם דרגת החמצון הגבוהה ביותר. התהליך מתרחש בקור ומלווה בפיצוץ. עם מימן, I2 יוצר אינטראקציה עם חימום חזק, ולא לגמרי, תוצר התגובה - HI - מתחיל להתפרק לחומרי המוצא.חומצה הידרו-יודית די חזקה ולמרות שדומה במאפייניה לחומצה הידרוכלורית, היא עדיין מראה סימנים בולטים יותר של חומר מפחית. כפי שניתן לראות, התכונות הכימיות של יוד נובעות מהשתייכותו לא-מתכות פעילות, אולם היסוד נחות ביכולת החמצון לברום, כלור וכמובן פלואור.
תפקיד היסוד באורגניזמים חיים
התכולה הגבוהה ביותר של יונים I- ממוקמת ברקמות של בלוטת התריס, שם הם חלק מההורמונים מעוררי בלוטת התריס: תירוקסין וטריודוטירונין. הם מווסתים את הצמיחה וההתפתחות של רקמת העצם, את הולכת דחפים עצביים ואת קצב חילוף החומרים. מסוכן במיוחד הוא היעדר הורמונים המכילים יוד בילדות, שכן תיתכן פיגור שכלי והופעת תסמינים של מחלה כמו קרטיניזם.
הפרשה לא מספקת של תירוקסין במבוגרים קשורה למחסור ביוד במים ובמזון. זה מלווה בנשירת שיער, היווצרות בצקת וירידה בפעילות הגופנית. עודף של אלמנט בגוף הוא גם מסוכן ביותר, כאשר מתפתחת מחלת גרייבס, שתסמיניה הם התרגשות של מערכת העצבים, רעד בגפיים וירידה חמורה במשקל.
התכולה הגבוהה של תרכובות יוד מצויה בחלק מנציגי עולם הצומח. צמחים תחתונים - אצות חומות ואדומות - צוברים אותם בתלוס שלהם. בין הצמחים הגבוהים, דובדבנים חמוצים, אפרסמון, תמרים וסלק הם בעלי השיא של הצטברות יוד. פירות ים ודגי ים מכילים כמות גדולה של האלמנט.
הפצת יודידים בטבע ושיטות להשגת חומרים טהורים
חלק הארי של היסוד קיים באורגניזמים חיים ובקונכיות כדור הארץ - ההידרוספירה והליתוספירה - במצב קשור. ישנם מלחים של היסוד במי הים, אך ריכוזם אינו משמעותי, ולכן לא משתלם להפיק מהם יוד טהור. הרבה יותר יעיל להשיג חומר מהאפר של אצות חומות: פוקוס, אצה, סרגאסום.
בקנה מידה תעשייתי, I2 מבודד ממי תהום במהלך תהליכי הפקת נפט. במהלך העיבוד של כמה עפרות, כמו מלפטר צ'יליאני, נמצאים בו יוד אשלגן והיפואיודטים, מהם מופק לאחר מכן יוד טהור. זה די חסכוני להשיג I2 מתמיסה של יוד מימן על ידי חמצון עם כלור. התרכובת המתקבלת היא חומר גלם חשוב לתעשיית התרופות.
בנוסף לתמיסת אלכוהול 5% של יוד שכבר הוזכרה, המכילה לא רק חומר פשוט, אלא גם מלח - אשלגן יודיד, כמו גם אלכוהול ומים, באנדוקרינולוגיה, מסיבות רפואיות, תרופות כגון בתור "פעיל יוד" ו"יודומרין".
באזורים עם תכולה נמוכה של תרכובות טבעיות, בנוסף למלח שולחן עם יוד, ניתן להשתמש בתרופה כמו Antistrumine. הוא מכיל את החומר הפעיל - אשלגן יודיד - ומומלץ כתרופה מונעת המשמשת למניעת תסמיני זפק אנדמי.
