Йодът (химичен символ I) е един от най-важните химични елементи за живите организми и за човешката цивилизация. Той заема ключово място в групата на халогените – химични елементи, известни със своята висока реактивност и широк спектър от приложения.
| Йод | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Йод |
| Латинско / международно наименование | Iodum (Iodine) |
| Химичен символ | I |
| Атомно число | 53 |
| Период и група в таблицата | 5 период, 17 група |
| Блок | p-блок |
| Категория / тип елемент | Халоген |
| Атомна маса | 126,90 u |
| Изотопи | 1 стабилен: I-127, радиоактивни: I-131, I-129 |
| Плътност | 4,93 g/cm³ |
| Температура на топене | 113,7 °C |
| Температура на кипене | 184,3 °C |
| Кристална структура | Орторомбична |
| Цвят / външен вид | Тъмносиви-виолетови кристали |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател | Бернар Куртоа |
| Година на откриване | 1811 г. |
| Етимология на името | От гр. “ἰώδης” – виолетов |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵ |
| Окислителни степени | -1, +1, +3, +5, +7 |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 2,66 |
| Йонизационна енергия (1-ва) | 1008 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 139 pm |
| Атомен радиус | 140 pm |
| Топлопроводимост | 0,449 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Отличен проводник при нагряване |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Честота в земната кора | ~0,00005% от масата |
| Основни минерали | Йодати (напр. лаутарит) и подземни разтвори |
| Начини за получаване | Екстракция от нитратни руди и морски водорасли |
| Основни производители | Чили, Япония, САЩ |
| Приложения | Антисептици, лекарства, контрастни вещества, хранителни добавки |
| Биологично значение | Незаменим микроелемент за синтеза на хормоните на щитовидната жлеза |
| Токсичност и безопасност | Токсичен в свободна форма; безопасен в йонна форма |
| Интересни факти | Представя интересен процес на сублимация; важен за общественото здраве |
В периодичната система йодът е с атомен номер 53 и се намира в седми група на p-блока. Това е единственият халоген, който при стайна температура е твърдо вещество – тъмносиви кристали с метален блясък – и който преминава от твърдо в газообразно състояние чрез сублимация, отделяйки характерни виолетови пари. Тази особеност го прави лесно разпознаваем в лабораторни условия.
Независимо че е сравнително рядък в земната кора, йодът играе решаваща роля в биологичните процеси. Той е незаменим микроелемент за хората и животните, тъй като регулира метаболизма, растежа и функциите на нервната система чрез участие в синтеза на хормоните на щитовидната жлеза.
През последните два века йодът се превръща в основен медицински инструмент, а днес от него се произвеждат лекарства, контрастни вещества, антисептици, хранителни добавки и индустриални химикали. Той е един от елементите, свързани с общественото здраве, културната и научната история на човечеството.
Откриване и историческа роля
Йодът е открит през 1811 година от френския химик и производител на селитра Бернар Куртоа, докато обработваше водорасли за производство на калиев нитрат. Куртоа забелязва, че при реакция на остатъчната пепел с оцетна киселина се отделят пурпурни пари, които се кондензират като тъмни кристали.
Новото вещество бива проучено от Жозеф Гей-Люсак, който през 1814 г. официално го идентифицира като нов химичен елемент и му дава името "йод" от гръцката дума "ἰώδης" (iôdēs), което означава „виолетов“. Откриването на йода не само разширява периодичната система, но и поставя началото на големи научни и медицински промени.
В края на XIX век лекарите откриват връзката между недостига на йод и заболяването гуша. Това води до масово въвеждане на йодиране на солта в храненето, което е едно от най-успешните обществени здравни постижения в историята. Йодът се превръща в символ на превантивната медицина с глобално значение.
Физични и химични свойства
Йодът е един от най-интересните елементи от семейството на халогените. При стайна температура е твърдо вещество с метален блясък. Кристалите му са тъмносиви или почти черни, а при нагряване преминава в газообразна фаза, отделяйки характерни виолетови пари.
Тази субстанция е силно летлива и има специфична остра миризма. Йодът е средно реактивен халоген; той реагира с металите, за да образува йодиди, а с водород при висока температура образува водороден йодид (HI), който е силна киселина.
Химично йодът може да проявява няколко степени на окисление – от -1 до +7. Той образува различни оксиди, хидриди и комплексни съединения. Йодните соли са разтворими във вода и в органични разтворители, като много от тях имат важни медицински и промишлени приложения.
Има способността да образува комплекси със скорбяла, които се използват като индикатор в химически анализи. Йодният разтвор в спирт – известен като йодна тинктура – е един от най-лесно разпознаваемите антисептични разтвори в медицината.
Спектралните свойства на йода са интересни за физиците. Той силно поглъща светлина във видимия и инфрачервения спектър. Йодните молекули се използват в лазери и в оптични инструменти за стабилизиране на честотата.
Природен произход и разпространение
Йодът е рядък елемент в земната кора, но е широко разпространен в морската вода и водораслите. Морските екосистеми са главният му източник на образуване, тъй като водораслите извличат йодни йони от морската вода и ги натрупват в тъканите си.
Геоложки йодът се среща и в нитратни залежи, подземни води, солни куполи и изпарителни минерали. Интересен е фактът, че някои подземни термални води съдържат повишени концентрации на йод, поради което се използват за медицински цели.
Най-големите световни производители на йод са Чили, Япония и САЩ. Повечето йод се добива чрез преработка на нитратни руди и чрез извличане от солни разтвори. Поради сравнителната му рядкост и значимост в различни индустрии, йодът се смята за стратегически минерал.
Биологично значение
Йодът е незаменим микроелемент, необходим за синтезата на хормоните на щитовидната жлеза – тироксин (T₄) и трийодтиронин (T₃). Тези хормони регулират метаболизма, растежа, развитието на мозъка и нервната система.
Недостигът на йод води до заболявания като хипотиреоидизъм, кретенизъм, гуша и нарушения в когнитивното развитие при децата. Йодният дефицит е глобален здравен проблем, особено в планинските региони и места, отдалечени от морето.
Затова много страни провеждат програми за йодиране на трапезната сол – широко успешна практика, която е спасила милиони хора от тежки ендокринни заболявания. Йодът се съдържа естествено в морските дарове, водораслите, рибата, млечните продукти, яйцата и някои видове зърнени култури.
Приложения
Йодът има изключително важно значение в съвременната медицина, химия, енергетика и индустрия. В медицината се използва в антисептични разтвори, в контрастни вещества за рентгенови и CT изследвания, в лекарства за щитовидната жлеза и в диагностични тестове. Йодните съединения се използват в синтез на органични вещества, особено във фармацевтичната химия.
В ядрената индустрия йодът е ключов елемент, защото радиоактивният изотоп йод-131 се използва за лечение на тиреоидни заболявания. Той има къс полуживот и се концентрира в щитовидната жлеза, правейки го терапевтично ефективен.
В химията и индустрията йодът се използва като катализатор, окислител, багрило, стабилизатор в полимерни материали, в производството на LED лампи, LCD дисплеи и специални стъкла. Йодните соли имат значение и за фотографията, тъй като сребърният йодид е бил ключов компонент във фотографската емулсия.