Этот удивительный йод!
Выполнила: Файзрахманова Айсина Анасовна Научный руководитель: Файзрахманова Г.З.
2013 г
Содержание
I. Введение 3-4
II. Основная часть
1.Немного из истории открытия йода 5-6
2.Описание элемента 7
3.Характеристика простого вещества
3.1. Получение йода 8
3.2. Физические свойства 9
3.3. Химические свойства 10-11
4. Йод в нашей жизни
4.1. Распространение йода в природе и йод 12-13
в живом организме
4.2. Йод в промышленности и в медицине 14-16
4.3. Болезни, связанные с недостатком йода 17-18
4.4. Содержание йода в пищевых продуктах 19-20
4.5. Радиоактивный и синий йод 21-22
5. Опыты с йодом 23-27
III. Заключение. Гипотеза 28
IV. Использованная литература 29
Приложения
I. Введение
Каждый химический элемент в Периодической таблице Д.И.Менделеева является удивительным явлением и достоин подробного изучения. К сожалению, в школьном курсе химии большинство химических элементов изучаются только по общим свойствам периодов и подгрупп. А ведь каждый химический элемент хранит в себе множество тайн. И я решила подробнее изучить один из них – йод.
Мой выбор не случайный. Потому что йод очень своеобразный элемент, и я своей работой и опытами попытаюсь доказать это.
Йод является крайне редким элементом и, несмотря на это, присутствует всюду. В.О. Мохнач, известный ленинградский ученый, которого по праву называют пропагандистом йодотерапии, охарактеризовал значение йода как микроэлемента следующими словами: “Этот элемент входит в состав тироксина - гормона щитовидной железы, являющегося жизненно необходимым в качестве регулятора роста организма и регулятора скорости процессов обмена веществ”.
Йод знают все. Порезав палец, мы тянемся к склянке с йодом, точнее с его спиртовым раствором. Но не все знают, насколько важно содержание йода в нашем организме. Йод является очень сильным антисептическим препаратом. Однако йод служит не только для смазывания ссадин и царапин. Хотя йода в человеческом организме всего 25 мг, он играет важную роль. Большая часть “человеческого йода” находится в щитовидной железе: он входит в состав вещества, которое регулирует обмен веществ в организме. При недостатке йода задерживается физическое и умственное развитие и возникает болезнь - эндемический зоб. Это случается в высокогорных районах, где естественное содержание йода в воздухе, воде и пище очень низкое.
В наши дни в России йододефицит является актуальной проблемой. В 70% территории России наблюдается недостаток йода в воде и почве.
В среднем на человека в нашей стране приходится потребление йода 40-80 мкг., в Америке – 400-800 мкг., в Японии - 1500 мкг. Исследования, проведённые в разных странах, показали, что в регионах с недостатком йода широко распространено заболевание эндемический зоб, 1-10% народа страдают кретинизмом, 5-30% от неврологических болезней, у 30-70% населения снижается умственное развитие. А если бы правительство этих государств и сами люди лучше изучили бы проблему йода, можно было бы снизить эти показатели.
Ещё одна причина изучения йода – он является незаменимым реагентом для многих лабораторных и практических работ и помогает изучить многие закономерности.
Цели и задачи исследовательской работы:
- познакомиться с историей открытия йода;
- дать характеристику химическому элементу;
- изучить физические и химические свойства;
- показать широкое применение йода в промышленности, технике, фотоделе и в медицине не только как антисептического средства, а как микроэлемента, который очень важен для поддержания здоровья щитовидной железы;
- ознакомиться со способами защиты от йододефицита;
- провести некоторые опыты с йодом;
- разработать рекомендации по проблеме йододефицита.
II. Основная часть
1. Немного из истории открытия йода
Конец XVII и начало XVIII века были отмечены в Европе непрекращающимися войнами. Требовалось много пороха и, следовательно, много селитры. Производство селитры приняло невиданные масштабы, наряду с обыкновенным растительным сырьём, в дело шли и морские водоросли. В них и обнаружили новый химический элемент.
Интересное открытие было сделано французским химиком Бернардом Куртуа (1777-1838). “Бойтесь людей, которые не любят кошек”, - гласит восточная мудрость. И в самом деле, как можно не любить этих маленьких, но столь независимых и загадочных зверьков?! К тому же - столь полезных. И не только в борьбе с мелкими грызунами. Эти ласковые и нежные “пушистики” нередко, к примеру, становились “соавторами” крупных научных открытий.
В 1812 году французский химик Бернар Куртуа сидел за рабочим столом. Перед ним стоял сосуд с настоем морских водорослей в спирте, а рядом - другой, со смесью серной кислоты и железа. На плече у Куртуа разместился его любимый кот, внимательно наблюдавший за манипуляциями хозяина.
Внезапно кот спрыгнул на стол и разбил колбы. Жидкости вытекли и смешались, произошла бурная реакция с выделением паров и бурого газа.
Когда они осели, на окружающих предметах ученый обнаружил налет каких-то кристаллов. Так был открыт новый элемент - йод. Имя кота – “соавтора” открытия история, к сожалению, не сохранила.
Есть и другая версия. Говорят, однажды Куртуа заметил, что медный котёл, в котором выпаривался щёлок, полученный из фукуса, ламинария и других бурых водорослей, быстро разрушается, как будто его разъедает какая-то кислота. Куртуа решил выяснить, в чём тут дело. Осадив и удалив из раствора соли натрия, он выпарил раствор, обнаружил в котле сульфид калия и чтобы разложить его, прилил к осадку концентрированную серную кислоту - и тут появился фиолетовый дым. Куртуа повторил опыт, на этот раз в реторте, и в приёмнике реторты осели блестящие чёрные пластинчатые кристаллы.
Йодид натрия из водорослей, взаимодействуя с серной кислотой, выделяет йод I2; одновременно образуется сернистый газ - диоксид серы SO2 и вода:
2NaI + 2H 2SO4 = I4 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O
При охлаждении пары йода превращались в темно-серые кристаллы с ярким блеском. Куртуа писал: “В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится довольно большое количество необычного вещества. Его легко выделить: для этого достаточно прилить серную кислоту к данному раствору и нагреть смесь в реторте... Новое вещество осаждается в приемнике в виде черного порошка, который при нагревании превращается в пары великолепного фиолетового цвета”. Но открытие нового элемента ничего не принесло Куртуа. Он умер в нищете.
Вскоре новый элемент был подробно изучен английским химиком Г. Дэви и французским ученым Ж. Гей-Люссаком (1778-1850). Они установили, что по своим химическим свойствам йод сходен с хлором. В 1813 году Гей-Люссак дал новому элементу название “йод” за фиолетовый цвет его паров (“jodes” - по-гречески “фиолетовый”). Он же получил многие производные нового элемента - йодоводород HI, йодноватую кислоту HIO3, оксид йода(V) I2O5, хлорид йода ICl и другие. Практически одновременно элементарную природу йода доказал и английский химик Г. Дэви (1778-1829).
2. Описание элемента
Йод (лат. Iodium), I - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам (в литературе встречается также символ J);
Электронная формула: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p5 .
Порядковый номер - 53.
Относительная атомная масса 126,9045.
Атомный радиус: 0,133 нм.
Радиус I־ иона: 0,220 нм.
Электроотрицательность: 2,6.
129I период полураспада 1,7 · 107 год.
Из имеющихся в природе галогенов - самый тяжёлый, если, конечно, не считать радиоактивный короткоживущий астат. Практически весь природный йод состоит из атомов одного - единственного изотопа с массовым числом 127I, его содержание в земной коре 4·10,5 % по массе. Радиоактивный йод 125I образуется в ходе естественных радиоактивных превращений. Из искусственных изотопов йода важнейшие - йод 131I и йод 133I. Их в основном используют в медицине. Конфигурация внешних электронов атома йода - 5s2 5p5. В соответствии с этим он проявляет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1 (в HI, КI); +1 (в НIO, КIO); +3 (в IСl3); +5 (в НIO3, КIO3); и +7 (в HIO4, KIO4).
3. Характеристика простого вещества
3.1. Получение йода
Сырьем для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды; за рубежом - морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% йода в виде йодата натрия. Для извлечения йода из нефтяных вод, на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выделившийся йод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На йод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный йод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например, дихромата калия. При выдувании воздухом, йод поглощают смесью двуокиси серы с водяным паром и затем вытесняют его хлором. Сырой кристаллический йод очищают возгонкой. Этапы возгонки:
1) буровая вода;
2) кислота;
3) башня подкисления и окисления (хлоратор);
4) хлор;
5) башня отдувки элементного йода (десорбер);
6) воздух;
7) сернистый газ;
8) уловитель (адсорбер);
9) йодоватистая и серная кислоты (сорбент);
10) сборник сорбента;
11) кристаллизатор (здесь йод выделяется из сорбента);
12) йод - сырец;
13) безйодная буровая вода.
Йод и его соединения применяют главным образом в медицине и в аналитической химии, а также в органическом синтезе и фотографии. В промышленности применение йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении иодидов основано получение высокочистых металлов.
3.2. Физические свойства
Плотность 4,94 г/см3, tпл 113,5°С, tкип 184,35°С. Уже при обычной температуре йод испаряется, при слабом нагревании возгоняется. Молекула жидкого и газообразного йода состоит из двух атомов (I2). Заметная диссоциация I2 наблюдается выше 700°С, а также при действии света. Уже при обычной температуре йод испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки йода в лаборатории и в промышленности. Йод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах йодидов.
Адсорбируясь на крахмале, йод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в йодометрии и качественном анализе для обнаружения йода.
Пары йода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу йод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. Пятна от йода смывают растворами соды или тиосульфата натрия.
Йод - единственный из галогенов - находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно - синие кристаллы йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток - все эти “металлические” свойства характерны для чистого йода.
3.3. Химические свойства
Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С углеродом, азотом, кислородом йод непосредственно не соединяется, но реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, металлами, неметаллами, щелочами, сероводородом. Образует соединения с другими галогенами. С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды.
Hg + I2 = HgI2
С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодистый водород.
I2 + H2 = 2НI
Элементный йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H 2S, тиосульфат натрия Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до I-
I2 + H2S = S + 2НI
Хлор и другие сильные окислители в водных растворах переводят его в IO3
При растворении йода в воде йод частично реагирует с ней:
I2 + H2O = HI + HIO
В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.
I2 + 2KOH = KI + KIO + H2O
3KIO = 2KI + KIO3
При нагревании йод взаимодействует с фосфором:
3I2 + 2P = 2PI3
А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:
2PI3 + H2O = 3HI + H2 (PHO3)
При взаимодействии H2SO4 и KI образуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается до H2S
8KI + 9H2SO4 = 4I2 + 8KHSO4 + SO2 + H2O
Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:
3I2 + 2AL = 2ALI3
Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + HI
H2S + I2 = 2HI + S
Йод взаимодействует с азотной кислотой:
I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O
При соединении кислоты со щёлочью образуется соль:
HIO3 + KOH = KIO3 + H2O
При окислении йодид-иона йодат-ионом в кислой среде образуется свободный йод:
5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O
При нагревании йодатной кислоты она распадается, с образованием наиболее стойкого оксида галогенов:
2HIO3 = I2O5 + H2O
Оксид йода (V) проявляет окислительные свойства. Его используют при анализе CO:
5CO + I2O5 = I2 + 5CO2
Перйодатная кислота H5IO6 - пятиосновная. Ее получают следующим образом:
5Ba (IO3)2 ---t-- Ba5 (IO6)2 + 4I2 + 9O2
Ba5 (IO6)2 + 5H2SO4 = 5BaSO4 + 2H5IO6
Это средняя по силе кислота. Может образовывать соли в ортоформе (Ag5IO6) и в метаформе (NaIO4). Перйодатная кислота и ее соли используют в органической и аналитической химии как сильные окислители.
Йод хорошо взаимодействует с серноватистокислым натрием (тиосульфатом):
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI
Это его свойство используется в аналитической химии.
4. Йод в нашей жизни
4.1. Распространение йода в природе и йод в живом организме
История йода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организмами (водорослями, губками). Известны 8 гипергенных минералов йода, образующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5·10,5 грамм йода). Из океана соединения йода, растворенные в каплях морской воды, попадают в атмосферу и переносятся ветрами на континенты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены йодом. Йод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и образовании осадочных горных пород происходит десорбция, часть соединений йода переходит в подземные воды. Так образуются используемые для добычи йода йодобромные воды, особенно характерные для районов нефтяных месторождений (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).
Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Йод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Са, Mn, Cu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее содержание йода в почвах около 3·10,4%, в растениях около 2·10,5%. В поверхностных питьевых водах йода мало (от 10,7 до 10,9%). В приморских областях количество йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных составляет 1 или даже 0,2 мкг.
Поглощение йода растениями зависит от содержания в почве его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы йода, например морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие йод, используются для его промышленного получения. В животный организм йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник йода - растительные продукты и корма. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг йода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щитовидной железе в норме 6 - 15 мг. С помощью радиоактивного йода (131I и 125I) показано, что в щитовидной железе йод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток. Выделяется йод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые железы, частично с желчью.
В различных биогеохимических провинциях содержание йода в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Содержание йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае-июне йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют небольшую амплитуду и до сих пор остаются загадкой.
Суточная потребность в йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы.
Организм человека не только не нуждается в больших количествах йода, но и с удивительным постоянством сохраняет в крови постоянную концентрацию (10,5 – 10,6 %) йода, так называемое йодное зеркало крови. Из общего количества йода в организме около 25 мг, больше половины, находится в щитовидной железе. Почти весь йод, содержащийся в этой железе, входит в состав различных производных тирозина - гормона щитовидной железы, и только незначительная часть его, около 1%, находится в виде неорганического йода.
Большие дозы элементного йода опасны: доза 2 - 3 г смертельна. В то же время в форме йодида допускается приём внутрь в больших дозах. Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей йода, концентрация его в крови повысится в 1000 раз, но уже спустя 24 часа йодное зеркало крови придёт в норму внутреннего обмена.
В медицинской практике йодорганические соединения используются для рентгенодиагностики. Достаточно тяжелые ядра атомов йода рассасывают рентгеновские лучи. При введении внутрь организма такого диагностического средства получают исключительно чёткие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов.
4.2. Йод в промышленности и в медицине
В промышленности применение йода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Сравнительно недавно йод стали использовать в производстве ламп накаливания, работающих по йодовольфрамовому циклу. Йод соединяется с частичками вольфрама, испарившегося со спирали лампы, образует соединение WI2, которое, попав на нагретую спираль, разлагается. Вольфрам при этом вновь возвращается на спираль, а йод опять соединяется с испарившимся вольфрамом. Йод как бы заботится о сохранении вольфрамовой спирали и тем самым значительно увеличивает время работы лампы.
Так же 0,6% йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижает трение в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали более чем в 50 раз.
Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло вводят кристаллы солей йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стёкла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов - это явление используют в кинотехнике и в театре. Так же йод применяется в фотоделе. Современный способ фотографирования был изобретён англичанином У.Толботом. В основе его способа фотографии лежит фотохимическая реакция разложения галогенидов серебра под действием света:
Ag (Галл) + hг = Ag + (Галл), где hг - квант света.
В современном фотографическом процессе для получения негативов используется слой фотографической эмульсии - смеси мельчайших кристалликов йодистого или бромистого серебра с желатином (белковым веществом, “животным клеем”), - нанесённый на прозрачную подложку из стекла или полимерной плёнки. Под действием света в этой эмульсии образуется лишь ничтожное количество металлического серебра. При последующем проявлении, т.е. при обработке фоточувствительного материала водным раствором органического восстановителя, реакция восстановления ускоряется под действием первичных частиц металлического серебра, она идёт преимущественно в тех местах, куда падал свет. Затем с помощью тиосульфта натрия (Na2S2O3·5H2O), образующего водорастворимую комплексную соль с галогенидом серебра, с фотографии удаляют невосстановленный избыток галогенида. Эта стадия называется закреплением или фиксацией изображения. Промывка, сушка - и негатив готов.
В аналитической химии и органическом синтезе йод и его соединения используются в лабораторной практике для анализа и в хемотронных приборах, действие которых основано на окислительно-восстановительных реакциях йода. Как катализатор (ускоритель реакций) йод используется в производстве всех видов искусственных каучуков. Подобно другим галогенам йод образует многочисленные йодоорганические соединения, которые входят в состав некоторых синтетических красителей.
В промышленности на термическом разложении йодидов основано получение высокочистых металлов - кремния, титана, гафния, циркония (йодидный способ). Йодные препараты используют в качестве сухой смазки для трущихся поверхностей из стали и титана. В Венгрии работает предприятие по изготовлению ламп накаливания мощностью до 10 кВт. Стеклянная колба ламп наполнена не инертным газом, а парами йода, которые сами излучают свет при высокой температуре.
Антисептические свойства йода в хирургии первым использовал врач Буанэ. Как ни странно, самые простые лекарственные формы йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя ещё в 1865 - 1866 гг. великий русский хирург Н.И.Пирогов применял йодную настойку при лечении ран.
Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода (микройод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку йод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашел применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови.
Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек Квинке, слезотечение, угревидная сыпь (йододерма). Препараты йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, хронической йодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.
Применение йода в официальной и народной медицине:
1.Края раны обрабатывают спиртовым раствором йода, так как он обладает хорошими антисептическими свойствами.
2. При разных опухолях, при ангине можно делать йодную сетку.
3. Недостаток йода в организме можно узнать следующим образом: ватной палочкой нанести на запястье пятно йода. Если оно исчезнет в течение 10 минут, то йода в организме не хватает. А если в течение 8 часов не исчезнет-то также йода не хватает.
4. При ангине можно полоскать рот раствором следующего состава: 0,5 чайной ложки соли, 0,5 чайной ложки соды, 2-3 капли раствора йода.
5. На домашних условиях можно приготовить препарат “Йодинол”. Чайную ложку крахмала и 2-3 капли йода растворяем в 100 г. воде. Помогает при дезинтерии, сальмонеллезе, конъюктивите, а также препаратом можно обрабатывать края ран.
4.3. Болезни, связанные с недостатком йода
Йод играет важную роль в жизнедеятельности организма. Он необходим для нормального функционирования щитовидной железы, от состояния которой зависит состояния других органов. Еще в 1854 г. Француз Шатен - превосходный химик-аналитик обнаружил, что распространенность заболевания зобом находится в прямой зависимости от содержания йода в воздухе, почве, потребляемой людьми пище. Коллеги опротестовали выводы Шатена; более того, Французская академия наук признала их вредными. Что же касается происхождения болезни, то тогда считали, что её могут вызвать 42 причины - недостаток йода в этом перечне не фигурировал.
Организм взрослого человека содержит примерно 30 мг йода. Ежедневная норма потребления йода взрослыми людьми должна составлять 150 мкг. Недостаток йода в начале приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь поражает многие системы организма. Гормоны щитовидной железы оказывают влияние на нервную, пищеварительную, сердечно-сосудистую, дыхательную, половую системы человека, а также на общее развитие организма, нарушается обмен веществ, замедляется рост. В отдельных случаях эндемический зоб может привести к глухоте, кретинизму… Эта болезнь больше всего распространена в горных районах и в местах, сильно удаленных от моря.
О широком распространении болезни можно судить даже по произведению живописи. Один из лучших портретов Рубенса – “Соломенная шляпка”. У красивой женщины, изображённой на портрете, заметна припухлость кожи (врач сразу сказал бы: увеличена щитовидка). Те же симптомы и у Андромеды с картины “Персей и Андромеда”. Признаки йодной недостаточности видны так же у некоторых людей, изображенных на портретах и картинах Рембрандта, Дюрера, Ван – Дейка...
Количество болевших зобом по Кукморскому району приведено в таблице №1 (см. приложение №1)
Интересно отметить, что история лечебного применения йода уходит в глубь веков. Целебные свойства веществ, содержащих йод, были известны за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Китайский кодекс 1567 г. до н. э. рекомендует для лечения зоба морские водоросли.
Благодаря включению в свой рацион морской капусты жители северо-восточной провинции Китая Мукден, несмотря на недостаток йода в этой географической зоне, не страдали эндемическим зобом. Об их здоровье в своё время позаботился император Канси. Он предписал местным жителям съедать по 5 тинь (2 кг) морской капусты в год. И вот уже почти 2 тыс. лет послушные мукденцы неукоснительно выполняют мудрый императорский указ.
4.4. Содержание йода в пищевых продуктах
О пользе такого микроэлемента, как йод, все знают с детства: он обеспечивает нормальную работу щитовидной железы, помогает бороться с инфекциями, повышает сопротивляемость организма, напрямую влияет на интеллектуальные способности человека. В связи с большим или меньшим недостатком йода в пище и воде применяют йодирование поваренной соли, содержащей обычно 10 - 25 г йодистого калия на 1 тонну соли. Применение удобрений, содержащих йод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах.
Проблема йодного дефицита стоит сейчас настолько остро, что поиск алиментарной коррекции с помощью то ли йодированной соли, то ли йодированных масла, хлеба, то ли добавления йода в корм скоту для получения продуктов с большим содержанием йода, уже идет в направлении разработки более совершенных технологий йодирования пищевых продуктов.
Йодированная соль сохраняет свои целебные свойства в течение трёх-четырёх месяцев. Поэтому, покупая соль, обязательно смотрите на дату ее изготовления - йод улетучивается из соли при неправильном хранении (например, если соль была подмочена или какое-то время находилась в открытой таре). Значит, не нужно покупать йодированную соль, слипшуюся в комки (признак того, что в ней содержится влага) или лежащую в открытом пакете. При нагревании, а тем более кипении продукта, в который добавлена йодированную соль, йод улетучится. Поэтому солить блюдо йодированной солью нужно непосредственно перед подачей на стол. Не рекомендуется использовать йодированную соль при засолке огурцов или квашении капусты. Соленья могут забродить, приобрести горький вкус.
Не менее двух раз в неделю необходимо включать в рацион морскую рыбу (треску, камбалу, скумбрию, окуня, сельдь). Высокое содержание йода в морской капусте - ламинарии. На редкость богаты йодом мидии, устрицы, креветки, морские гребешки.
Если за день съедать хотя бы две чайные ложки морской капусты, не будешь мерзнуть в холодное время, к тому же забудешь о йододефиците. И ещё: перегородки грецких орехов на водке или спирту — отличное средство для профилактики зоба.
Человеку в сутки достаточно 100-150 микрограммов. Так что при желании можно получить нужное количество через продукты питания. Целесообразно также употреблять в пищу обогащенные йодом продукты, к которым в первую очередь относятся хлеб и вода. С этой целью была разработана пищевая добавка йодказеин – на основе натурального, легко усвояемого молочного белка, в которой йод присоединили к аминокислотам казеина. Много йода содержат также яйца, молоко, рыба.
Вот некоторые данные о содержании йода в микрограммах на сто граммов следующих продуктов (см. приложение №2).
Составила диаграмму содержания йода в морских продуктах, овощах, фруктах (см. приложения № 3-5).
4.5. Радиоактивный и синий йод
Искусственно радиоактивные изотопы йода - 125I, 131I, 132I и другие широко используются в биологии и особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности -излучения радиоизотопов йода разрушать секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного йода (по 100 - 200 мг на прием). Радиоактивный йод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов йода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.
Синий йод - это амилойодин - соединение крахмала с йодом.
При длительном применении йодсодержащих препаратов (в том числе синего йода) может возникнуть йододерма - непереносимость йода, проявляющаяся в поражении кожи, и ряде других осложнений. В то же время слишком маленькие дозы йода просто неэффективны.
Рецепт приготовления синего йода достаточно широко распространен в рунете: в 50 мл теплой воды развести 10 г картофельного крахмала (ч. ложку с верхом), размешать, добавить 10 г сахарного песка (ч. ложку) и 0,4 г лимонной кислоты (буквально несколько кристалликов).
В это время вскипятить 150 мл воды и в кипяток влить полученный раствор крахмала, то есть заварить его. И только после охлаждения полученной смеси влить чайную ложку 5 %-го спиртового раствора йода. Раствор получает интенсивный синий цвет. Это и есть синий йод. Синий йод несколько повышает эластичность сосудов, улучшает кровообращение, снижает уровень холестерина в крови, нормализует артериальное давление. Эти свойства позволяют использовать его для профилактики атеросклероза.
Противопоказаниями к приему синего йода являются: менструации, наружные и внутренние кровотечения (они могут усилиться), тромбофлебит, тиреотоксикоз, повреждение или отсутствие щитовидной железы (после оперативного лечения), непереносимость йода.
Синий йод рекомендуют принимать для профилактики йодной недостаточности. Принимать его достаточно 2 раза в неделю (например, понедельник - пятница) по одной чайной ложке один раз в день. При весе свыше 65 кг дозу можно увеличить до 2 чайных ложек.
10. Опыты с йодом
10.1. Йод из морских водорослей
(исторический опыт, проведённый Эйдрю Г. Хип, 1933 г.)
Богатые йодом морские водоросли сушат на воздухе и затем озоляют при температуре красного каления. Полученный продукт обрабатывают азотной кислотой или перекисью водорода, благодаря чему выделяется свободный йод, не содержащий примесей брома или хлора. Раствор перегоняют с водяным паром и получают йод.
Отобрать водоросли Laminaria (обычно называемые ленточными водорослями), часто находящиеся в большом количестве на отмелях среди бурых водорослей. Слегка промыть растения и высушить их на воздухе. Для того чтобы получить количество йода, достаточное для демонстрации его классу как в виде газообразного, так и твердого вещества, необходимо взять по меньшей мере 100 г воздушносухих водорослей.
В железном лотке по частям озолить сухие водоросли, а затем, для того, чтобы уменьшить их объем, измельчить хрупкую массу в порошок. Нагреть золу в большом тигле (можно и на железном лотке) до полного удаления углерода. Экстрагировать полученную массу горячей водой, раствор профильтровать и выпаривать фильтрат, пока его объем не уменьшится в достаточной степени. Перелить жидкость в небольшую колбочку, подкислить ее разведенной соляной кислотой и добавить к жидкости несколько мл перекиси водорода. Перелить жидкость в реторту и использовать в качестве приемника небольшую охлаждаемую водой колбочку. Нагреть находящуюся в реторте жидкость до кипения. Появляются фиолетовые пары йода, и в колбе конденсируется твёрдый йод.
Примечание: в 100 г воздушносухих Laminaria stenophylla содержится 0,42 г йода.
Опыты, проведённые мной
Мною были проделаны некоторые опыты в домашних и в лабораторных условиях, например, получение йода из морской капусты, качественная реакция на крахмал в пищевых продуктах и др.
10.2. Получение йода
Получила йод из морской капусты путём воздействия на неё концентрированной серной кислотой. Йод выделился в виде пара.
10.3.Взаимодействие железа с йодом
В 100 миллилитровый цилиндр с пробкой поместила несколько кристаллов йода и прибавила 50 мл воды. Хорошенько взболтала жидкость, дала жидкости успокоиться. Получился раствор бледно-жёлтой окраски.
Затем добавила к раствору десертную ложку (“без верха”) железных опилок (можно порошкообразного железа). Вскоре жидкость окрасилась в тёмный красно-коричневый цвет, и весь йод перешёл в раствор. (Опыт повторила несколько раз. Когда прибавила избыточное количество железа, жидкость стала бледно-зелёной). К части раствора прибавила раствор гидроокиси натрия, таким образом, открывается ион двухвалентного железа.
Этот метод перевода йода в раствор лежит в основе промышленного способа получения йодистого калия.
10.4.Взаимодействие фосфорной кислоты и йодистого калия (в лабораторных условиях)
К небольшой колбе подобрала пробку с проходящей сквозь неё отводной трубкой и поместила в колбу 30 г йодистого калия и 15 г сиропообразной фосфорной кислоты. Осторожно нагрела смесь до расплавления. Затем усилила нагревание. Начал выделяться йодистый водород. (При использовании фосфорной кислоты (d=1,75) выделился слегка влажный газ).
10.5. Как удалить пятна от йодной настойки
Оборудование: раствор тиосульфата натрия Na2S2O3 (соль тиосерной кислоты H2S2О3), йодная настойка, кусок белой ткани, блюдце.
Нанесла на кусок белой ткани пятно от йодной настойки. Промыла ткань водой из-под крана. Пятно не смывается. Поместила кусок ткани в раствор тиосульфата (гипосульфита) натрия. Очень скоро пятно исчезло.
Обесцвечивание пятна от йода является следствием окислительно-восстановительного процесса. Йод в этой реакции окисляет тиосульфат натрия (ион S2O3-2) в тетратионат натрия Na2S4O6 (соль тетратионовой кислоты H2S4O6), восстанавливаясь при этом до бесцветных ионов:
2Na2S2 O3 + I2=Na2S4O6 + 2NaI
Эта реакция имеет большое значение для аналитической химии, так как служит основой одного из важнейших методов объемного анализа — иодометрии.
2-й способ: Прогладила пятно горячим утюгом через промокательную бумагу и оставила на несколько дней. Пятно исчезло.
10.6.”Фокус”
На вечере занимательной химии я показала следующий опыт: вынесла на листе фанеры листочки бумаги, дотрагивалась до них стеклянной палочкой – раздался выстрел при прикосновении к каждому листочку.
А в чём же секрет? Узкие полоски фильтровальной бумаги я заранее смачивала в 25 % ном растворе йода в гидрате окиси аммония; полоски раскладывала на листе фанеры и оставила сохнуть до вечера. (Выстрел получается тем сильнее, чем лучше пропитана бумага раствором и чем концентрированнее раствор йодистого азота).
10.7.Определение крахмала в пищевых продуктах
1. 5 % спиртового раствора йода из аптечки разбавила водой и капнула пипеткой на разрезанный кусочек картофеля. Наблюдала синее окрашивание, что доказывает наличие крахмала.
2. Такой же опыт провела на кусочке разрезанного белого хлеба. Окрашивание получилось очень интенсивное.
3. Аналогичный опыт помогает определять на разных сортах колбасных изделий определять соотношение белковой части и углеводных примесей. Чем интенсивнее окрашивание, тем больше содержание соевого крахмала и меньше белков и мяса, и тем хуже качество колбасы. (см.приложения №6)
10.8.Определение крахмала в косметических изделиях
Небольшое количество нескольких разных образцов пудры положила в колбы и капнула на них разбавленным раствором йода, и с помощью этого опыта узнала, какую лучше пудру использовать, чтобы иметь бархатистую и здоровую кожу. Чем больше содержится крахмала в пудре, тем она эффективнее (см.приложения №7-8)
10.9. Действие амилазы слюны на крахмал
Прополоснула рот тщательно водой. Набрала 2-4 мл слюны в маленький мерный цилиндр. Добавила воды в цилиндр до объёма в 10 мл. Этот раствор содержит фермент амилазу.
Смешала 5 мл раствора крахмала и 1 мл раствора фермента в маленькой мензурке или пробирке. Через 30 с после перемешивания взяла каплю полученного раствора и проверила её на содержание крахмала, перемешав её с каплей раствора йода на предметном стекле. Спустя ещё 30 с., проверила следующую каплю смеси на содержание крахмала. (Опыт повторяла через каждые 30 с. до тех пор, пока в смеси крахмала не стало. Записала общее время, необходимое для того, чтобы исчез весь крахмал, в моём опыте-2 мин.).
Две новые порции смеси растворов фермента и крахмала (2,5 мл раствора крахмала и 0,5 мл раствора фермента) в двух пробирках поместила в стаканчики с водой: в одном воду охладила с помощью смеси льда и снега до температуры 10оС, а другой – при 40оС. Каждые 30 с отбирала по 1 капле смеси растворов крахмала и фермента и смешивали с каплей раствора йода на предметном стекле. Повторила это, пока не исчез весь крахмал. Общее время-3 мин. при t=10 оС и 1,5 мин. при t=40оС
10.10. Опыт по доказательству ненасыщенности жиров
В одну пробирку налила 2 мл подсолнечного масла, в другую – оливкового, а в третью – кусочек животного жира. В каждую пробирку добавила немного разбавленного раствора йода (животный жир до опыта немного нагрела).
Мои наблюдения: в пробирках с растительными маслами окраска раствора йода исчезла, а в третьей – нет. Это доказывает наличие кратных связей в молекулах растительных жиров, что обуславливает возможность присоединения атомов йода.
10.11. Действие йода на крахмал
Приготовила крахмальный клейстер по следующей методике: довела до кипения и налила в стакан 20 мл воды, добавила 2 г крахмала, хорошо размешала образовавшуюся суспензию до образования прозрачного коллоидного раствора – крахмального клейстера. Затем налила в пробирку 2-3 мл охлаждённого клейстера и добавила несколько капель спиртового раствора йода. Отметила изменение цвета. Нагрела смесь в пробирке. После нагревания окрашивание стало более интенсивным. Значит, при более высокой температуре реакция протекает быстрее.
Много опытов и в школьном курсе естественных наук, которые проводятся при участии йода и его соединений. Например, в курсе биологии 6, 8, 9, 11 классов (темы: “Пищеварение”, “Пищеварение в организме человека”, “Органические вещества клетки”), в курсе органической химии 9-11 классов раствор йода применяется во многих лабораторных и практических работах. Один из этих опытов я провела в лабораторных условиях.
10.12. Получение и свойства этилена
В пробирку поместила 2 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл этилового спирта и несколько крупинок оксида алюминия (Al2O3) с маленьким куском пемзы для равномерного кипения смеси при нагревании. Закрыла пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагрела пробирку в пламени горелки. Выделяющийся газ пропустила в отдельную пробирку с раствором йода. С помощью этого опыта убедилась в том, что йодный раствор быстро обесцвечивается.
IV. Заключение
В заключение хочу сказать, что эта тема является очень интересной, актуальной и важной для научных исследований. При изучении данной темы я получила большую информацию. Хотя в одной работе невозможно изложить весь материал об этом элементе, я довольна тем, что изучила много интересного и провела разные эксперименты за рамками школьного курса химии.
Сделала следующие выводы по исследовательской работе:
1. Йод очень своеобразный химический элемент. Невозможно изучить свойства йода и его соединений, опираясь только на общие свойства галогенов.
2. Йод – важнейший элемент для человеческого организма. Недостаток йода приводит к нарушению обмена веществ и появлению многих заболеваний, в том числе эндемического зоба. Очевидна необходимость профилактики данного заболевания среди населения нашего географического района, и особенно детей.
3. Йод и его соединения широко применяются в аналитической химии. С помощью йода можно определить качество многих продуктов. При проведении опытов по школьному курсу химии вместо брома можно использовать йод. Это безопаснее и удобнее для учеников и преподавателей.
4. Йод в наше время нашёл широкое применение в промышленности, технике и фотоделе. Трудно даже себе представить, какую форму приняла бы жизнь позвоночного животного, если бы в природе отсутствовал этот элемент.
Действительно, поистине космическую роль йода в появлении, развитии и сохранении жизни на Земле не мог и не может взять на себя никакой другой элемент.
Я надеюсь, что этот интереснейший элемент таит в себе ещё не использованные возможности. Гипотеза:
1. Я думаю, что в ближайшем будущем йод будет больше применяться в качестве реагента во многих опытах.
2. Население будет больше информировано о необходимости этого элемента для организма.
3. Правительства государств стран будут считать эту проблему одной из актуальных.
Список использованной литературы
1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: пособие для учителей / М.: “Просвещение”, 1980.
2. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей / М.: АСТ-ПРЕСС, 1994.
3. Аликберова Л.Ю., Степин Б.Д. Книга по химии для домашнего чтения. - 2-е изд. / М.: Химия, 1995.
4. Воскресенский П.И., Цветков Л.А. и др. Справочник по химии / М., 1974.
5. Гаврусейко Н.П., Дебалтовская В.И. Химические викторины / Минск: “Народная асвета”, 1982. стр.199. Статья “Кот – соавтор”.
6. Доценко В.А. Овощи и плоды в питании / “Лениздат”, 1988г.
7. Ермолаев М.В. Биологическая химия / М.: Медицина, 1983г.
8. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии / М.: “Просвещение”, 1974. с.313-317.
9. Крицман В.А., Станцо В.В. Энциклопедический словарь юного химика / М.: Педагогика, 1982г.
10. Фиалков Ю. В клетке номер... / М.: “Детская литература”, 1969.
11. Хисамиев Г.Г. Гомуми химия / Казань: “Магариф”, 1998. с.203-219.
12. Большая советская энциклопедия. Том 18 , с.345.
13. Газета “Ашыгыч ярдәм” // № 1, 2005, с.13.
14. Газета “Татарстан яшьләре” // №36, 2009, с.4.
15. Журнал “Мәгариф” // № 2, 2005, с.69.
16. Журнал “Химия. Методика преподавания” // № 5, 2004, с.35.
17. Журнал “Химия в школе” // 1997, №1, январь-февраль.
18. Интернет-ресурсы.
19. Опыты по химии / М.: “Просвещение”, 1962.
20. Популярная библиотека химических элементов / М.: “Наука”, 1973г.
21. Справочник по химии для поступающих в ВУЗы. Неорганическая химия в реакциях / М.: 1995, с.34, 41.
22. Химия. Энциклопедия для детей. Под редакцией Виктора Володина – “Аванта+” Москва, 2000г.
32
Получите свидетельство
Вход
Йод и его свойства. Опыты с йодом (0.17 MB)
1
4694
314
Нравится
0
