главная > справочник > химическая энциклопедия: Йод

Йод (от греч. iodes - фиолетовый; лат Iodum) I, хим. элемент VII гр. периодич. системы, относится к галогенам; ат. н. 53, ат. м. 126,9045. В природе встречается только один стабильный изотоп 127 I. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5s 2 5p 5 ; степени окисления —1, +1, +3, +5 и +7; энергия ионизации I 0 :I + : I 2+ соотв. 10,45136 и 19,100 эВ; сродство к электрону —3,08 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,5; атомный радиус 0,136 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. число) I - 0,206 нм (6), I 5+ 0,058 нм (3), 0,109 нм (6), I 7+ 0,056 нм (4), 0,067 нм (6). Молекула двухатомна; длина связи 0,266 нм; энергия диссоциации 148,826 кДж/молъ; степень диссоциации 2,8% при 727 °С и 89,5% при 1727 °С. Содержание иод в земной коре 4.10 - 5 % по массе (10 14 -10 15 т). Собственные минералы - иодаргирит AgI, лаутарит Са(IO 3 ) 2 и др. крайне редки. Йод находится в природе в рассеянном состоянии в магматич. и осадочных горных породах (10 - 4 -10 - 5 % по массе). Он легко выщелачивается из них водами и концентрируется организмами, например водорослями, зола которых содержит до 0,5% иода Пром. кол-ва иода встречаются в подземных водах (0,01-0,1 кг/м 3 и выше) нефтяных и газовых месторождений, в селитренных отложениях (до 1%). Мировые запасы иод (без СССР) в пром. месторождениях 2,6 млн. т.

Свойства. Йод - черно-серые кристаллы с фиолетовым металлич. блеском; легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом; кристаллич. решетка ромбическая, а = 0,4792 нм, b = 0,7271 нм, с = 0,9803 нм, пространств. группа Cmca, z = 4 молекулы I 2 ; т. пл. 113,5°С, т. кип. 184,35 °С; плотн. твердого 4,940 г/см 3 , жидкого 3,960 г/см 3 при 120°С; t крит 546 °С, р крит 11,4 МПа, d крит 1,64 г/см 3 ; для твердого I 2 : С 0 p 54,44 Дж/(моль.К), DH 0 пл 15,67 кДж/моль (386,75 К), DH 0 исп 41,96 кДж/моль (457,5 К), S 0 298 116,13 Дж/(моль.К); для I (газ): C o p 20,79 Дж/(моль.К), DH 0 обр 106,762 кДж/моль, S 0 298 180,67 Дж/(моль.К); ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым иодом: lg p (в мм рт. ст.) = 3594,03/T + 0,0004434T - 2,9759 lg T + 21,91008; теплопроводность твердого 0,449 Вт/(м.К) при 300 К, жидкого 0,116 Вт/(м.К) при 386,8 К; r твердого 1,3.10 15 мкОм.см (293 К); e твердого 10,3 при 23 °С, жидкого 11,08 при 118°С; h жидкого 2,286.10 - 3 Па.с (126°С), газа 17,85.10 - 6 Па.с (126°С); g 36,88.10 - 3 Н/м 2 (126°С); n D 138 1,98. Стандартный электродный потенциал иод в водном растворе (I 2 /I - ) + 0,535 В. Йод раств. в большинстве орг. растворителей. Р-ры в углеводородах. их галогенопроизводных, нитросоединениях и CS 2 окрашены в фиолетовый цвет, в воде и орг. растворителях, содержащих N, S и О, - в коричневый. Р-римость (г в 1 кг) при 25 °С: в гексане 13,2, бензоле 164,0, СНСl 3 49,7, CS 2 197,0, ССl 4 19,2, этаноле 271,7, диэтиловом эфире 337,3, воде 0,34. В присут. иодидов металлов растворимость иод в воде сильно увеличивается. В водных растворах иод частично гидролизуется: I 2 + Н 2 О D НIO + Н + + I - (константа гидролиза 5.10 - 13 при 25°С). По реакц. способности иод уступает F 2 , Сl 2 и Вr 2 . Со мн. веществами (С, N 2 , O 2 , S, Se) непосредственно не взаимод., с Н 2 , Si и мн. металлами реагирует только при повыш. температурах. Из неметаллов иод легко взаимод. с Р и As, образуя иодиды, а также с др. галогенам., давая межгалогенные соединения. напр. IF 5 , ICl 3 , IBr. Металлы из-за образования на пов-сти защитной пленки иодида энергично реагируют с иод только в присутствии влагиод Ti, Та и их сплавы. Ag и, в меньшей степени, Рb стойки к действию влажного иода В водных растворах щелочей и карбонатов идут реакции: 3I 2 + 6NaOH : NaIO 3 + 5NaI + 3Н 2 О; 3I 2 + 3Na 2 CO 3 : NaIO 3 + 5NaI + 3СО 2 иод легко выделяется в своб. состоянии из растворов его солей даже при действии слабых окислителей. напр, солей Fe 3+ и Сu 2+ , а также HNO 2 . Сильные окислители, например хлор и гипохлориты. окисляют в водных растворах иод до йодноватой кислоты НIO 3 . иод легко восстанавливается сероводородом. Na 2 S 2 O 3 , N 2 H 4 и др. восстановителями до I - . С водным раствором NH 3 образует взрывчатый йодистый азот NI 3 . Иодиды одно- и двухвалентных металлов - соли. Все они, кроме Agl, Cu 2 I 2 и Hg 2 I 2 , хорошо раств. в воде. Мн. иодиды раств. в полярных орг. растворителях (спиртах, эфирах, кетонах). Иодиды металлов III, IV, V и VI гр., как и иодиды неметаллов (Si, P, As, Sb), легкоплавки и раств. даже в неполярных растворителях. В соед. с иод большинство металлов не проявляет своей высшей степени окисления. Для мн. иодидов характерно образование комплексных ионов (напр., [HgI 4 ] 2 - , [РbI 4 ] 2 - ). При растворении иода в растворах йодистых солей образуются полииодиды МI 3 , МI 5 и др. (см. Полигалогениды ) . См. также Галогениды. иода образует ряд кислородсодержащих соед. - оксидов, кислот и их солей. Пентаоксид дииода I 2 О 5 - бесцв. кристаллы; разлагается при 300 °С; получают обезвоживанием НIO 3 . Др. оксиды иода малостойки Иодноватистая кислота НIO существует только в очень разб. водных растворах. Диссоциирует как кислота (НIO D Н + + IO - ) и как основание (IOН + Н 2 О D IН 2 О + + ОН - ). Соли НIO - гипоиодиты известны только в водных растворах. Производные основания IOН относительно устойчивы (напр., ICN, ICNS), особенно комплексные соед. с пиридином (напр., [I(C 5 H 5 N)NO 3 ]). Соответствующая I 3+ кислота НIO 2 и ее соли не получены, но известны соли I 3+ - нитрат, перхлорат, фосфат, ацетат, сульфат. Йодноватая кислота НIO 3 - бесцв. стекловидные кристаллы; т. пл. 110°С; получают в водных растворах окислением иода хлором, конц. HNO 3 или др. сильными окислителями с послед. отгонкой воды в вакууме; материал, используемый для звукопроводов акустооптич. устройств (см. Акустические материалы ). Соли НIO 3 - иодаты разлагаются только выше 400 °С; обладают сильными окислит. свойствами. При взаимод. с иодидами в присутствии кислот иодаты выделяют элементный иод. Иодат калия КIO 3 бесцв. кристаллы; раств. в воде (8,13 г в 100 г при 20 °С); получают взаимод. иода с КОН; используют как реактив в иодатометрии. Йодная кислота НIO 4 известна в виде дигидрата бесцв. кристаллов; т. пл. 122°С; выше этой температуры разлагается с выделением О 2 ; слабая кислота. Образует соли: метапериодаты МIO 4 , ортопериодаты М 3 IO 5 , парапериодаты М 3 Н 2 IО 6 . Парапериодат калия К 3 Н 2 IO 6 получают окислением иода в щелочном растворе хлором или бромом; применяют в аналит. химии как окислитель. Известны оксифториды иода: IOF 3 (плотн. 3,95 г/см 3 , DH 0 обр — 555 кДж/моль, выше 100°С диспропорционирует на IO 2 F и IF 5 ), IO 2 F (DH 0 обр -246 кДж/моль) и IO 3 F (разлагается выше 100 °С до IO 2 F и О 2 ) - бесцв. кристаллы; (IO 2 F 3 ) 2 - желтые кристаллы (т. пл. 41 °С, т. кип. 147 °С, DH 0 обр —984 кДж/моль); FOIF 4 O - светло-желтая жидкость, в кристаллич. состоянии бесцв. (т. пл. — 33 °С, образуется в виде смеси цис-, транс -изомеров). Могут применяться как окислители и фторобразующие агенты.

Получение. Иод добывают из вод нефтяных и газовых месторождений, а также маточников селитренного произ-ва. Минерализованную воду, содержащую 0,001-0,01% иода. в виде иодидов, подкисляют серной или соляной кислотой до рН 2,5-3,5 и обрабатывают Сl 2 или раствором NaNO 2 для выделения элементного иода, который затем адсорбируют активным углем или анионитом. Из вод с повыш. температурой ( > 40 °С) выделившийся иод выдувают воздухом (воздушно-десорбц. способ). Насыщ. иод уголь промывают раствором NaOH, причем образуется раствор NaI и NaIO 3 . Из насыщ. анионита иод извлекают смесью растворов Na 2 SO 3 и NaCl. Из полученных такими способами растворов, содержащих 2-3% NaI, действием H 2 SO 4 и окислителя (напр., хлора) выделяют элементный иод По воздушно-десорбц. методу воздух, содержащий пары иод, смешивают с SO 2 . Из образовавшейся в присутствии влаги смеси HI (ок. 10%) и H 2 SO 4 выделяют элементный иод действием хлора. Получаемый из подземных вод иод, загрязненный орг. веществами, очищают сублимацией или плавлением под слоем H 2 SO 4 . Маточники селитренного произ-ва, содержащие иод в виде NaIO 3 , для выделения элементного иода обрабатывают SO 2 . В очень небольших кол-вах иод получали из морских водорослей, для чего их сжигали, золу выщелачивали водой и из полученного раствора выделяли иод под действием окислителей.

Определение. Для качеств. обнаружения I - раствор подкисляют серной кислотой, выделяют элементный иод действием NaNO 2 и добавляют крахмал (синее окрашивание) либо экстрагируют орг. растворителем, например СНСl 3 или ССl 4 . В присут. I 2 орг. слой окрашивается в розово-фиолетовый цвет. Своб. иод определяют количественно титрованием тиосульфатом Na. В отсутствие др. галогенид-ионов I - определяют аргентометрически (титрованием AgNO 3 ). В присут. Сl - или Вr - сначала окисляют I - до I 2 нитритом Na или др. окислителем, затем экстрагируют иод орг. растворителем и титруют экстракт тиосульфатом Na. По др. способу I - окисляют, например NaClO, до IO 3 - , добавляют KI и H 2 SO 4 и титруют выделившийся I 2 тиосульфатом Na.

Применение. Иод используют для получения неорг. и орг. иодсодержащих соед., как акцептор водорода при дегидрировании предельных углеводородов, катализатор в орг. синтезе, антисептик и антитиреоидное ср-во в медицине. Применяют для иодидного рафинирования металлов (напр., Ti, Zr, Hf), как реагент в иодометрии. Искусств. радиоактивные изотопы 125 I (T 1/2 60,2 сут), 131 I (T 1/2 8,05 сут), 132 I (T 1/2 2,26 ч) используют в медицине для диагностики заболеваний и лечения щитовидной железы. Мировое производство иода ок. 15 тыс. т/год (1981). Иод ядовит, его пары раздражают слизистые оболочки; ПДК в воздухе 1 мг/м 3 . При частом воздействии иод на кожу возможны дерматиты. Попавший на кожу иод смывают раствором Na 2 S 2 O 3 или Na 2 CO 3 . иод открыт Б. Куртуа в 1811. Лит.: Ролстен Р. Ф., Йодидные металлы и иодиды металлов, пер. с англ., М., 1968; Позин М. Е., Технология минеральных солей, т. 1, 4 изд., Л., 1974, гл. VIII; Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С., Химия и технология брома, иода и их соединений, М., 1979; Downs A. J., Adams С. J., The chemistry of chlorine, bromine, iodine and astatine, Oxf., 1975. © В. И. Ксензенко, Д. С. Стасиневич.