Jód

1. Jód

2. Főbb adatok Név: Jód Vegyjel: I Rendszám: 53 Elemi sorozat: halogének Sűrűség: 4,933 g/cm³ Halmazállapot: szilárd Olvadáspont: 113,7 °C Forráspont: 184,3 °C Kristályszerkezet: rombos Mágnesesség: nem mágneses

3. Jellemzői Vegyileg a jód a legkevésbé reaktív a halogének közül. Elemi állapotban kétatomos molekulákból áll I2, barnásfekete, fémesen csillogó, szilárd anyag. Könnyen párolog, és gőze irritáló szagú, ibolyaszínű. Jól oldódik egyes szerves oldószerekben, mint kloroform, szén-tetraklorid, szén-diszulfid (ezeknek színe ibolya), etilalkohol, éter, aceton (ezeknek 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 igen jól oldódik kálium-jodid oldatban I2+I-=I-3, és az oldat színe barna (nagyon híg oldatok színe sárga). Keményítő jelenlétében az oldat színe kék, és ezt a tulajdonságot használják az analitikai kémiában a nagyon kis mennyiségű jód kimutatására. 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 melegítésre ez szublimál anélkül, hogy megolvadna. Az igazság az: hogy ha lassan hevítjük az olvadáspontnál, (113,7 °C) a sűrű gőztakaró alatt, megjelennek a jódcseppek.

4. A jód felfedezése A jódot Bernard Courtois fedezte fel 1811-ben. Egy salétromgyártó családban született. A salétrom fontos alkotórésze a puskapornak, és azokban az időkben (napóleoni háborúk) nagy volt a kereslet eziránt. A salétrom előállítására szükség volt nátrium-karbonátra, amit tengeri algák hamujából oldottak ki. A hamumaradékot kénsavval semmisítették meg. Egy napon Courtois véletlenül túl sok savat adagolt a hulladékhoz, és egy vörös füst áradt, ami hideg tárgyakon lecsapódott, sötét kristályok formájában. Ezeket összegyűjtötte, és gyanította, hogy egy új anyagot fedezett fel, de nem voltak anyagi lehetőségei a folytatásra. Ezért küldött mintát két barátjának, Charles Bernard Desormes (1777 – 1862) és Nicolas Clément (1779 – 1841), hogy folytassák a kutatást. A kristályokból küldött Joseph Louis Gay-Lussac-nak (1778 – 1850), 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-nak (1778 – 1829). Davy végzett egy pár kísérletet az anyaggal, és hasonlóságot észlelt a viselkedésében a klórral. December 10-i dátummal írt levelében a Londoni Királyi Társasághoz 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 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.

5. Kémiai tulajdonságai 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): AsO33- + I2 + H2O = AsO43- + 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: KClO3 +I2 = KIO3 + 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

6. Felhasználása Ipari célokra 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).

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

8. Biológiai szerepe A jód fontos nyomelem az emberi szervezet működésében. Jelen van a pajzsmirigy által termelt két hormonban, de ebből 90% a 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 pajzsmirigy hormonok 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 alultermeléséhez 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 naponta. Az elemi jód minden élő szervezet számára mérgező (ezen a tulajdonságán alapszik fertőtlenítő hatása), nagy adagban (2-3 gramm) halálos méreg.

9. Védekezés a radioaktív jód ellen I. Atomerőművekben használt urán maghasadásakor 131I keletkezik, amely nukleáris katasztrófa esetén kikerül 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. 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 ugy a hevenyés mint a krónikus formája (jodismus acutus és chronicus) előfordul. Az első alaknál, mely jodkálium nagyobb mennyiségének bevételekor is szokott jelentkezni, a mérgezésnek jelei következők: erős nátha (jódnátha) és kötőhártyagyulladás, könyezés, nyálfojás, fulladozás mint az asztmánál, esetleg hangrésgörcs következtében halál, v. ha a mérgezett tovább él, akkor légcsőhurut és tüdőgyulladás.

10. Védekezés a radioaktív jód ellenII. Gyakran orrvérzés, fehérjevizelés, hemoglobinuria és jellemző bőrkiütés, u. n. jódakne is észlelhető. Mindezen gyuladásos jelenségeket a szabad jód okozza; mert igaz, hogy a vérnátriumbikarbonátja a jódot jódnátriummá és jódsavas nátriummá alakítja, de e kettő a szervezetnek savanyu nedvei által (p. az agykéregben és az orr nyálkahártyáján Ehrlich szerint jelenlevő salétromsav által) elbontatnak és ekkor szabad jód hasad le. A hevenyés mérgezésben elhaltak bontásakor a levegőutakban és a tápláló csőben nevezetesen a nyelőcsőben és a gyomorban a nyálkahártya duzzadtsága, gyulladása, sőt kezdőd elhalása mutatkozik, a májban és a vesében pedig elzsirosodás. A gyógykezelés fehérjés italoknak (tojás), alkénessavas nátriumnak, jégpiluláknak és ópiumos szereknek adásában áll. A hevenyés mérgezés (melynek állatokon történt első beható tanulmányozása Rózsahegyitől származik), utóbbi időben gyakran onnan származott, hogy petefészektömlők üregébe sok jódtinkturát föcskendeztek. 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 jódtartalmu gyógyszerek szedésének azonnal való abbahagyása.

11. Vége