Круговорот йода в природе сообщение

Обновлено: 05.07.2024

ИОД (ЙОД) В ПРИРОДЕ. У Иосифа Бродского есть такие строки:

Горизонт улучшается. В воздухе соль и йод.

Откуда взяться в воздухе йоду?

Йод – элемент довольно редкий: в земной коре его очень мало – всего 0,00005%, это вчетверо меньше, чем мышьяка, в пять раз меньше, чем брома. Йод относится к галогенам (по-гречески hals – соль, genos – происхождение). Действительно, в природе все галогены встречаются исключительно в виде солей. Но если минералы фтора и хлора весьма распространены, то собственные минералы иода (лаутарит Ca(IO₃)₂, иодаргирит AgI) – чрезвычайная редкость. Обычно йод встречается среди других солей в виде примеси. Примером может служить природный нитрат натрия – чилийская селитра, в которой есть примесь иодата натрия NaIO₃. Залежи чилийской селитры начали разрабатывать еще в начале 19 века. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося после кристаллизации раствора добывали йод. В 19 веке Чили стало главным поставщиком этого редкого элемента.

Иодат натрия неплохо растворим в воде: 9,5 г на 100 г воды при 25 о С. Значительно лучше растворяется иодид натрия NaI: 184 г на 100 г воды! Йод в породах находится чаще всего именно в виде легкорастворимых неорганических солей и потому может выщелачиваться из них подземными водами. И далее попадает в реки, моря и океаны, где накапливается некоторыми организмами, в том числе водорослями. Например, в 1 кг высушенной морской капусты (ламинарии) содержится 5 г йода, тогда как в 1 кг морской воды – всего лишь 0,025 мг, то есть в 200 тысяч раз меньше! Недаром в некоторых странах из ламинарии до сих пор добывают йод, а у морского воздуха (его-то и имел в виду Бродский) – особый запах; в морской соли тоже всегда есть немного йода. Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и йод. В приморских областях количество йода в 1 куб. м воздуха может достигать 50 мкг, тогда как в континентальных и горных – всего 1 или даже 0,2 мкг.

Сейчас йод добывают в основном из вод нефтяных и газовых месторождений, и потребность в нем довольно велика. Во всем мире ежегодно добывают более 15 000 тонн йода.

Открытие и свойства йода.

Йод в аптечке.

Иод ядовит. Даже такая привычная иодная настойка при вдыхании ее паров поражает верхние дыхательные пути, а при попадании внутрь вызывает тяжелые ожоги пищеварительного тракта. Длительное введение йода в организм, а также повышенная чувствительность к нему может вызвать насморк, крапивницу, слюно- и слезотечение, угревидную сыпь.

Йод в организме.

Вот строки другого поэта – Беллы Ахмадулиной:

. То ль сильный дух велел искать исхода,

То ль слабость щитовидной железы

выпрашивала горьких лакомств иода?

Щитовидная железа была уже известна врачам глубокой древности, которые заслуженно приписывали ей важную роль в организме. По форме она похожа на галстук-бабочку, т.е. состоит из двух долей, соединенных перешейком. Щитовидная железа выделяет в кровь гормоны, оказывающие очень разностороннее влияние на организм. Два из них содержат йод – это тироксин (Т4) и трииодтиронин (Т3). Щитовидная железа регулирует развитие и рост как отдельных органов, так и всего организма в целом, настраивает скорости обменных процессов.

В пищевых продуктах и в питьевой воде йод содержится в виде солей иодоводородной кислоты – иодидов, из которых он легко всасывается в передних отделах тонкого кишечника. Из кишечника йод переходит в плазму крови, откуда жадно поглощается щитовидной железой. Там он и превращается в ней в важнейшие для организма тиреоидные гормоны (от греческого thyreoeides – щитовидный). Процесс этот сложный. Сначала ионы I – ферментативно окисляются до I + . Эти катионы реагируют с белком тиреоглобулином, в котором много остатков аминокислоты тирозина. Под действием фермента иодиназы происходит иодирование бензольных колец тирозина с последующим образованием тиреоидных гормонов. В настоящее время их получают синтетически, причем по строению и действию они ничем не отличаются от природного.

Если синтез тиреоидных гормонов замедляется, человек заболевает зобом. Болезнь вызывается недостатком йода в почве, воде и, следовательно, в растениях, животных и производимых в этой местности пищевых продуктах. Такой зоб называется эндемическим, т.е. свойственным данной местности (от греч. endemos – местный). Районы с недостатком йода встречаются довольно часто. Как правило, это местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами. Таким образом, значительная часть почвы земного шара бедна йодом, соответственно, бедны йодом пищевые продукты. В России дефицит йода встречается в горных районах; крайне выраженная иодная недостаточность выявлена в Республике Тува, а также в Забайкалье. Мало его на Урале, Верхней Волге, Дальнем Востоке, Марийской и Чувашской республиках. Не все благополучно в йодом в ряде центральных районов – Тульской, Брянской, Калужской, Орловской, других областях. В питьевой воде, растениях и животных в этих районах содержание йода понижено. Щитовидная железа, как бы компенсируя недостаточное поступление йода, разрастается – иногда до таких размеров, что деформируется шея, сдавливаются кровеносные сосуды, нервы и даже бронхи и пищевод. Эндемический зоб легко предотвратить, если восполнять дефицит йода в организме.

При нехватке йода во время беременности у матери, а также в первый период жизни ребенка у него замедляется рост, снижается умственная деятельность, могут развиться кретинизм, глухонемота и другие тяжелейшие отклонения в развитии. Своевременная диагностика помогает избежать этих несчастий путем простого введения тироксина.

Нехватка йода у взрослых приводит к снижению частоты сердечных сокращений и температуры тела – больные зябнут даже в жаркую погоду. У них снижается иммунитет, выпадают волосы, замедляются движение и даже речь, отекают лицо и конечности, отмечается слабость, быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, безучастность к окружающему миру. Заболевание также лечат препаратами Т3 и Т4. При этом все перечисленные симптомы исчезают.

Где взять йод.

Для профилактики эндемического зоба йод вводится в продукты питания. Самый распространенный метод – иодирование поваренной соли. Обычно в нее вводят иодид калия – примерно 25 мг на 1 кг. Однако KI во влажном теплом воздухе легко окисляется до иода, который улетучивается. Именно этим объясняется малый срок хранения такой соли – всего 6 месяцев. Поэтому в последнее время иодид калия заменяют иодатом KIO₃. Помимо поваренной соли, йод добавляют в ряд витаминных смесей.

Еще в Древнем Китае морскими водорослями успешно лечили заболевания щитовидной железы. В прибрежных районах Китая существовала традиция – после родов женщинам давали морскую капусту. При этом материнское молоко было полноценным, а ребенок рос здоровым. В 13 в. там даже был издан указ, обязывающий всех граждан есть морские водоросли для укрепления здоровья. Восточные врачеватели утверждают, что после 40 лет продукты из морской капусты обязательно должны присутствовать в рационе даже здоровых людей. Употреблением в пищу ламинарии некоторые объясняют долголетие японцев, а также тот факт, что после ядерных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки количество погибших в результате загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами было сравнительно небольшим.

Йод и радиация.

В природе йод представлен единственным стабильным изотопом 127 I.

Искусственные радиоактивные изотопы йода – 125 I, 131 I, 132 I 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 больные клетки железы.

Йод в технике.

Значительные количества добываемого йода используются для получения металлов высокой степени чистоты. Этот метод очистки основан на так называемом галогенном цикле, открытом в 1915 американским физикохимиком Ирвингом Ленгмюром (1881–1957). Сущность галогенного цикла можно пояснить на примере современного способа получения металлического титана высокой чистоты. При нагревании порошка титана в вакууме в присутствии йода до температуры выше 400 о C образуется газообразный иодид титана (IV). Его пропускают над титановой проволокой, нагреваемой током до 1100–1400 о C. При такой высокой температуре TiI₄ существовать не может и распадается на металлический титан и йод; чистый титан конденсируется на проволоке в виде красивых кристаллов, а выделившийся йод снова может реагировать с титановым порошком, превращая его в летучий иодид. Иодидный метод можно использовать для очистки различных металлов – меди, никеля, железа, хрома, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др.

Этот же цикл осуществляется и в галогенных лампах. В обычных лампах коэффициент полезного действия крайне низок: в горящей лампочке почти вся электроэнергия превращается не в свет, а в теплоту. Чтобы увеличить светоотдачу лампы, необходимо как можно сильнее повысить температуру ее спирали. Но при этом существенно уменьшается срок жизни лампы: спираль в ней быстро перегорает. Если же ввести в колбу лампы очень небольшое количество йода (или брома), то в результате галогенного цикла вольфрам, испарившийся со спирали и осевший на внутренней поверхности стеклянной колбы, снова переносится на спираль. В такой лампе можно значительно – на сотни градусов – повысить температуру спирали, доведя ее до 3000 о C, что увеличивает светоотдачу вдвое. Мощная галогенная лампа выглядит лилипутом по сравнению с обычной лампой такой же мощности. Например, галогенная лампа мощностью 300 ватт имеет диаметр меньше 1,5 см.

Соединения йода применяются и для того, чтобы вызвать дождь. Дождь, как и снег, начинается с образования в облаках мельчайших кристалликов льда из паров воды. Далее эти кристаллики-зародыши быстро растут, становятся тяжелыми и выпадают в виде осадков, превращаясь, в зависимости от погодных условий, в снег, дождь или град. Если воздух абсолютно чистый, зародыши льда могут образоваться только при очень низкой температуре (ниже –30 o С). В присутствии же некоторых веществ зародыши льда образуются при значительно более высокой температуре. Так можно вызвать искусственный снегопад (или дождь).

Агрохимикаты , статья из раздела: Питательные элементы

Йод – химический элемент, не имеющий значительного распространения в литосфере. Играет важную роль в протекании жизненно важных процессов в организме человека и животных. Является компонентом (действующим веществом) специальных йодсодержащих комплексных удобрений, добавляется в минеральные удобрения. Применяется для обработки семян и некорневых подкормок.

В наибольшей степени йод известен нам в качестве медицинского средства. Его спиртовая настойка применяется как антисептик для обработки свежих ран, йодид калия назначают в качестве средства профилактики эндемического зобы, он же является лекарством при дефицитных состояниях, а йод, меченый радиоактивной меткой, используется для лечения аденом и рака щитовидной железы. Необходимость в йоде настолько высока, что это вещество способно беспрепятственно проникать через неповрежденную кожу и практически полностью усваиваться из поглощаемой пищи.

Представляется, что для других живых организмов данный элемент необходим в той же степени, что и для нас. Однако, например, для растений он не считается незаменимым. Впрочем, применение удобрений с его содержанием повышает урожайность некоторых культур и обусловливает высокое содержание йода в плодах, что позитивно сказывается на здоровье человека.

Кристаллы йода

Физические и химические свойства

Йод (Iodum), I – химический элемент главной подгруппы VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 53, атомная масса – 126,904. Природный йод состоит из одного стабильного изотопа. Галоген. В нормальных условиях имеет вид кристаллов черно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском. [1] Обладает резким запахом. Температура кипения – 113,6°C, температура плавления – 185,5°C.

Вследствие большой химической активности в природе йод находится исключительно в связанном состоянии.

При нагревании при атмосферном давлении йод сублимируется (возгоняется) и превращается в пары фиолетового цвета со специфическим запахом. При охлаждении эти пары кристаллизуются сразу, минуя жидкое состояние.

Молекулы простых веществ, образованные атомами йода, как и у всех прочих галогенов, двухатомны.

Йод малорастворим в воде, значительно лучше растворяется в органических растворителях: сероуглероде, этиловом спирте, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе.

Как свободный галоген, элемент проявляет высокую химическую активность и вступает во взаимодействие со всеми простыми веществами. Быстро с выделением большого количества теплоты протекает реакция взаимодействия галогенов с металлами.

Йод – энергичный окислитель. Это свойство проявляется и при взаимодействии со сложными веществами. [3]

Содержание в природе

Концентрация йода в большинстве горных пород варьирует в пределах от 0,1 до 6 мг/кг. Максимальное количество этого элемента содержится в богатых органическим веществом сланцах. Йод образует мало самостоятельных минералов, но присутствует во многих в виде изоморфных примесей. К распространенным минералам йода относятся йодиды серебра, меди, а также полигалиды, йодаты и периодаты.

Большое количество йода содержится в нитратных отложениях. Например, в чилийской селитре его среднее содержание составляет 200 мг/кг, максимальное – до 400 мг/кг.

Соединения йода легкорастворимы, и при выветривании горных пород данный элемент высвобождается в значительных количествах. Йод интенсивно выносится поверхностными водами в океаны и моря, однако активная сорбция углеродом, глинами и органикой оказывает значительное воздействие на круговорот йода в природе.

Геохимия йода во многом обусловлена его участием в биологических процессах. Значительное содержание элемента в донных отложениях связано с содержанием органического углерода. Осадки в восстановительной среде содержат больше йода, чем в окислительной. [4]

Основным источником поступления и накопления вещества в почвах является йод атмосферы. В атмосферу йод поступает в основном из морей и океанов. Этому способствуют не только химические процессы, но и разбрызгивание и распыление воды океанов и морей. Поскольку водная поверхность занимает почти 70 % поверхности земного шара, то постоянное поступление йода в атмосферу и выпадение его на поверхность суши в составе осадков имеет большое значение в процессе его миграции в природе. [5]

Содержание йода в почвах СНГ, (мг/кг), согласно данным: [5]

Почвы

Среднее содержание

Пределы колебаний

Почвы тундры торфянистые

Подзолистые

Серые лесные

Черноземные и каштановые

Cероземные

Красноземные

Содержание йода в различных типах почв

Присутствие йода в почвах в виде минералов не установлено. Он обнаруживается в почвенных горизонтах в основном в составе органических веществ. В связи с этим йод аккумулируется в верхних почвенных горизонтах. Установлено, что значительная его часть находится в почве в связанных формах, сорбированных гумифицированной или свежей органикой и глинами, или входит в кристаллические решетки минералов. [4]

Почвы значительно отличаются друг от друга по содержанию йода. Его количество в почвах колеблется от 0,1 до 50 мг/кг. Среднее значение – 5 мг/кг. Почвы содержат в 20–30 раз больше йода по сравнению с собственными материнскими породами.

Содержание йода зависит и от механического состава почвы. Установлено, что легкие пески и супеси значительно беднее тяжелых почв – глин и суглинков. В связи с этим, йодная недостаточность встречается в зонах распространения почв, легких по механическому составу.

Чем больше органической составляющей содержится в почве, чем больше в ней коллоидной и мелкой фракции, тем богаче она йодом. Кислые почвы беднее йодом по сравнению с менее кислыми либо нейтральными. Это происходит по причине вымывания йода из почвы в кислой среде.

Распределение по профилю отличается следующей закономерностью: верхний слой более богат йодом, а материнская порода содержит гораздо меньшее количество данного элемента. Исключение – осадочные породы морского происхождения, как правило, содержащие очень большое количество йода.

Подзолы, серые лесные, сероземные почвы содержат малое количество йода.

Солонцы Завольжья, буроземы Ферганского хребта – низкое содержание йода.

Торфянистые почвы тундры – высокое содержание йода. Однако здесь связи йода с органическим веществом прочны настолько, что элемент становится недоступным или малодоступным для растений.

Черноземы – высокое содержание йода. Почти вдвое богаче йодом, чем почвы нечерноземья (подзолы и серые лесные).

Каштановые почвы – высокое содержание йода.

Горные и равнинные почвы одной и той же местности содержат разное количество йода. Больше его в равнинных почвах.

Пойменные почвы содержат йода больше, чем в почвы водораздельных пространств. [5]

Морские водоросли

Морские водоросли – отличаются высоким содержанием йода.

Роль в растении

Биохимические функции

На сегодняшний день считается, что йод не является жизненно необходимым элементом для развития растений. Однако в литературе приводятся многочисленные примеры его благотворного влияния на их рост. Это явление пока не имеет точного объяснения. [4]

Скорее всего, йод принимает участие в регулировании деятельности ферментных систем. [1]

Стимулирующее действие йода на растения отмечается при его содержании 0,1 мг/кг в питательном растворе. Токсический эффект наблюдался при концентрации йода 0,5–1,0 мг/кг.

Взаимосвязь между содержанием данного элемента в растениях и его состоянием в почве – вопрос спорный. Вероятнее всего, изменчивость концентрации йода в растениях мало зависит от характера и типа почв. Однако установлена зависимость концентрации йода в ветвях лиственницы и ели от типа почв.

Как уже указывалось, наиболее доступны растениям растворимые формы галогена. Именно поэтому морские виды растений содержат гораздо большие концентрации йода. Его наличие в килограмме сухой массы морских растений варьирует от 53 до 8800 мг.

Механизм поглощения йода растениями изучен плохо. Установлено, что органические формы элемента растениями не усваиваются. Данный галоген становится доступным растительности только после разложения органических веществ бактериями.

Количественное содержание йода в некоторых растениях может значительно изменяться, но порядок его содержания зависит от вида растения. В овощах и мясистых грибах йода содержится больше, чем в других растениях суши. Более высокие концентрации йода обнаруживаются в наземных частях растений, гораздо меньше – в корнях. Установлена сезонная изменчивость содержания йода. Летом она наиболее низка.

Растения обладают способностью адсорбировать йод из атмосферы. Атмосферный йод является важным источником поступления данного элемента в растения. [4]

Недостаток (дефицит) йода.

Считается, что йод не является жизненно необходимым элементом для растений, и на его недостаток растения явно не реагируют. [4]

Роль йода в жизни животных и человека

Наличие и концентрация йода в растениях важны для человека и животных. Он входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы, который играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках живого организма. Суточная потребность человека в йоде – 100–200 мг. [2]

Йодная недостаточность у человека и животных в настоящее время распространена очень широко и выражается в заболевании эндемическим зобом (болезнь щитовидной железы, возникающая при недостатке йода). [6]

Избыток йода

Данных о влиянии избытка йода в результате техногенного загрязнения также немного. Внесение в почву большого количества золы бурых водорослей вызывает симптомы йодовой токсичности, сходные с таковыми у брома: краевой хлороз взрослых листьев, изменение окраски молодых листовых пластинок до темно-зеленой. [4]

Вегетационные опыты с томатами и гречихой на различных почвах показали, что доза йода в 1,1 кг/га не влияла на растения, а доза в 11 кг/га на некоторых почвах оказалась токсичной. [2]

При поступлении избытка йода в организм человека ослабляется синтез йодистых соединений щитовидной железы. [6]

Содержание йода в удобрениях, (мг/кг), согласно данным: [2]

Удобрение

Содержание йода

Содержание йода в различных соединениях

Йод получают окислением йодоводорода (НI) различными окислителями. В промышленности его получают из бромидов и йодидов, действуя на их растворы хлором.

Соединения йода имеются в морской воде, но в очень малых количествах. Поэтому непосредственное выделение их из воды довольно затруднительно. Существуют некоторые водоросли, накапливающие йод в своих тканях. Их зола служит сырьем для получения данного галогена.

Значительное количество йода (10–50 мг/л) содержится в подземных буровых водах. В России именно они являются основным источником получения йода. Встречается этот элемент в виде солей калия – иодата KIO₃ и периодата KIO₄. Данные соединения сопутствуют залежам нитрата натрия (селитры) в Чили и Боливии. [3]

Способы применения удобрений с содержанием йода

При применении йодсодержащих удобрений наиболее экономически оправдана предпосевная обработка семян, а для обогащения урожая йодом – некорневая обработка.

В отдельных регионах, например, Забайкалье, рекомендовано в первую очередь применение йодистого калия, как отдельно, так и в комплексе с сернокислым цинком (2:1) на серых лесных, каштановых и лугово-аллювиальных почвах, на посевах кормовых культур. [1]

Эффект от применения йодсодержащих удобрений

Исследованиями, проведенными в 1930–1936 гг. в Уманском с/х институте, было подтверждено, что предпосевная обработка семян различных культур раствором йодного калия заметно обогащает пищевые продукты йодом. [2]

Сахарная свекла на среднеподзолистом суглинке под влиянием йодистого калия повышала урожай корней и увеличивала их сахаристость. Морские водоросли, содержащие йод, также увеличивали урожай корней данного корнеплода.

Картофель на легких дерново-подзолистых почвах под влиянием йода повышал урожай клубней и увеличивал их крахмалистость. Кроме того, в нем возрастало содержание калия.

Удобрения , содержащие Йод

Хлопчатник, обработанный йодиднафтенатом (отходы йодного завода), быстрее растет, и увеличивается его урожайность.

Кукуруза под влиянием внекорневой подкормки йодистым калием увеличивает урожай зерна. При этом содержание азота в неусвояемой животными фракции белков в зерне кукурузы снизилось, а содержание хлорофилла в листьях повысилось. [2] Предпосевная обработка и некорневая подкормка растворами солей йода повышает содержание каротина в растении на 30–40 %, при этом сохранность каротина в витаминной муке в течение 9–10 месяцев повышается в 3–4 раза. В ходе производственных опытов было установлено, что урожай кукурузы за 12 лет возрос в среднем на 30 %. [1]

Овес. При обработке семян йодистым калием увеличилась урожайность зеленой массы, [2] а также содержание каротина.В ходе производственных опытов было установлено, что урожай овса за 12 лет возрос в среднем на 34 %. [1]

Подсолнечник. При обработке семян йодистым калием увеличилась урожайность зеленой массы и одновременно повысилось содержание масла в семенах. Однако при увеличении концентрации йодистого калия наблюдалось снижение урожайности. [2]

Томат, лук, капуста, огурец. Под влиянием йодистого калия отмечено повышение урожая в результате внекорневой подкормки. Не меньший эффект оказывает и предпосевная обработка семян. [1]

Удобрения, содержащие йод, значительно увеличивают концентрацию йода в растениях. Например, использование йодистого калия в смеси с карбоаммофоской, а также карбоаммофоски, промышленным способом обогащенной йодистым калием (KI – 300 г/га), привело к увеличению содержания йода в сене клевера-тимофеевки в 3 раза, а в овсе – в 5–6 раз. [1]

Внесение слабого водного раствора элементарного йода в почву и опрыскивание листьев данным раствором оказывает положительное влияние на ускорение развития различных видов растений и повышает их устойчивость к болезням и вредителям.

Установлено, что йод предохраняет салат от проволочника, томаты – от мозаичной болезни и корневой гнили, гладиолусы и львиный зев – от ржавчины, хризантемы становятся устойчивыми к воздействию нематод. [2]

Кроме того, обработка почвы перед посевом раствором йода и последующее опрыскивание рассады этим же раствором один раз в две недели приводит к более раннему созреванию томатов, салата и огурцов. [1]

Йод – химическое вещество, с повадками шпиона. Он присутствует везде, но обнаружить его совсем не просто. Выделить йод, научиться его добывать, правильно использовать помогли специальные технологии, кропотливая работа и, немного везения.

Круговорот в природе

Йод – химически активный неметалл группы галогенов. Доступность на бытовом уровне, разнообразие йодосодержащих медицинских препаратов создает впечатление обилия природных запасов йодидов.

Однако, этот химический элемент относится к группе чрезвычайно редких. Природные запасы оцениваются всего в 15 миллионов тонн. При этом, соединения йода присутствуют почти во всех объектах живой и неживой природы: химический анализ подтверждает наличие этого микроэлемента даже в чистейшем горном хрустале.

Повсеместную распространенность при ограниченных природных запасах, объясняет чрезвычайная рассредоточенность микроэлемента. Морская вода, основной поставщик йода, содержит всего 20 – 30 мг вещества на одну тонну.

Чистый йод в нормальных условиях выглядит как твердое вещество темного цвета с металлическим блеском. Он хорошо растворяется в воде, органических растворителях, легко переходит в газообразное состояние.

Обращение микроэлемента в природе образует замкнутую систему:

основное количество растворено в океане, пресной воде рек, озер
под воздействием солнечных лучей йод преобразуется в элементарный (J2), летучие соединения поднимаются в атмосферу
воздушные массы перемешиваются, перемещаются над земной поверхностью
дождевая вода возвращает йод на землю, он впитывается грунтом, активно поглощается объектами живой природы (растениями, животными, птицами)
замыкая цикл, йодиды с водой возвращаются в Мировой океан, смешиваются с грунтовыми водами

Повышенная концентрация отличает почвы и магматические породы на отдельных участках земли, грунтовые воды, морепродукты.

Открытие нового химического элемента

Редкость, невысокая концентрация в объектах окружающей среды препятствовали идентификации йода. Катализатором, ускорившим процесс, стала война.

Бесконечная череда сражений, ознаменовавшая конец XVII, начало XVIII, повысила спрос на взрывчатые вещества. Потребность в порохе возросла неимоверно, соответственно, выросло потребление селитры - одного из компонентов пороха.

Изготовление селитры раньше было максимально приближено к естественному процессу ее образования, при этом использовали:

органические остатки (отбросы животного и растительного происхождения, навоз)
строительный мусор, известняк

К вываренному из перегнившей смеси нитрату кальция добавляли раствор щелочи, выпариванием добивались образования кристаллов селитры.

Производством калиевой селитры занимался и Бернар Куртуа. На его заводе процесс изготовления селитры включал использование золы морских водорослей.

Медные котлы для выпаривания зольных растворов быстро приходили в негодность, Куртуа предположил, что причиной этому может быть некое неизвестное вещество.

Случайно или в ходе планомерных исследований, к раствору щелока, полученному из золы морских водорослей, был добавлен раствор серной кислоты.

Последовавшая химическая реакция сопровождалась выделением паров красивого фиолетового цвета, конденсирующихся в виде блестящих кристаллических пластинок.

Бернар Куртуа не был простым ремесленником, он посещал лекции по химии, занимался в лаборатории Политехнической школы Антуана Франсуа де Фуркруа, был знаком со многими учеными своего времени. Куртуа продолжил свои исследования, в 1813 году были опубликованы первые научные данные о новом веществе, к его изучению подключились исследователи с мировыми именами.

Йод в современных условиях

Открытие йода научно подтвердило интуитивно подобранные методики прошлых веков. Еще в древнем Китае, законом было установлено обязательное употребление в пищу ламинарии, что избавило население этой страны от хронических заболеваний щитовидной железы.

Ввиду своей летучести, йодиды практически отсутствуют в горных районах, их дефицит характерен для всей поверхности земли. Чем дальше от моря, тем меньше содержание йода в земле и продуктах выращенных на ней.

У человека недостаток йода вызывает эндокринные заболевания, внешними признаками которых являются: выпучивание глаз, зоб в области шеи. Основными последствиями дефицита йода признаны:

умственное недоразвитие, кретинизм
приостановка роста
повышенная утомляемость, нервозность
для женщин возрастает опасность невынашивания плода

Помимо медицины, йод широко используют:

в криминалистике
радиоэлектронной промышленности
геологии
он необходим ботаникам, химикам, металлургам

Во врем я просмотра видео вы узнаете о пользе йода.

Сегодня, усилия ученых направлены на повышение эффективности добычи йода, разработку способов его сохранения и поставки населению в удобном, легко усваиваемом виде. Ведется просветительская работа (в том числе, рекламные компании), с целью объяснить последствия недостатка этого микроэлемента в организме.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Глобальные циклы брома и йода

Общая характеристика брома Бром (лат. Bromum), Вг, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Бром – галоген, химически активный неметалл, с атомным номером 35 и молекулярной массой 79,904. Атомный номер 35 Атомная масса 79,904 Плотность, кг/м³ 3120 Температура плавления, °С -7,2 Температура кипения, °С 59,2 Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 0,293

Историческая справка Бром был открыт в 1825 году французским химиком А.Баларом, который, действуя хлором на водный раствор, полученный после промывания золы морских водорослей, выделил темно-бурую дурно пахнущую жидкость. Новому элементу дали название бром (от греч. bromos – зловоние).

Физические и химические свойства Бром - единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Простое вещество представляет собой красно-бурую жидкость с неприятным запахом, пары брома имеют желто-бурый цвет При температуре -7,25°C бром затвердевает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском.Кипит бром при температуре +59,2°C.

В воде бром растворим лучше других галогенов (3,58 г/100 г Н2О при 20°С) - "бромная вода". Бром - сильный окислитель. Так, он окисляет сульфиты и тиосульфаты в водных растворах до сульфатов, нитриты до нитратов, аммиак до свободного азота. Например, 3Br2 + 8NH3 = N2 + NH4Br Бром вытесняет иод из его соединений, но сам вытесняется хлором и фтором. Br2+ 2KI = I2+ 2KBr. Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl.

Распространение в природе В земной коре - 0,37·10–4 % (примерно 50-е место); Бромистые соли (NaBr, KBr, MgBr2) встречаются в отложениях хлористых солей: в поваренной соли до 0,03 % Вr; в калийных солях - до 0,3% Вr); в морской воде (0,065 % Вr), рапе соляных озер (до 0,2% Вr) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0,1% Вr). в растениях - в среднем 7·10-4 %. в животных - 1·10-4 %

Бром мигрирует в виде легко растворимых соединений, очень редко образуя твердые минеральные формы, представленные: бромиритом (AgBr); эмболитом Ag (смешанный хлорид и бромид серебра)й и одэмболитом Ag (Cl, Вr, I).

Получение и применение Исходным сырьем для получения брома служат морская вода, озерные и подземные рассолы и щелока калийного производства, содержащие бром в виде бромид-иона Вr- (от 65 г/м3 в морской воде до 3-4 кг/м3 и выше в щелоках калийного производства).

Бром (а также – пары брома)– токсичное и ядовитое вещество.При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. ПДК паров брома 0,5 мг/м3. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001% (по объему) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. При попадании в организм токсическая доза составляет 3 г, летальная — от 35 г.

Бром применяют довольно широко: как исходный продукт для получения ряда бромистых солей и органических производных; применяют в фотографии, как светочувствительное вещество; при производстве ряда красителей; как инсектициды (бромистый метил и некоторые другие соединения брома); для создания антипиренов - добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам; используют при химических анализах для определения веществ; в медицине (бромиды натрия, калия, аммония) при лечении неврозов, истерии, повышенной раздражительности, бессонницы, гипертонической болезни, эпилепсии и хорее. при изготовлении боевых отравляющих веществ

Признаки избытка брома: воспаления и высыпания на коже; сбои в работе пищеварительной системы; общая вялость и подавленность; постоянные бронхиты и риниты, не связанные с простудами и вирусами. Признаки нехватки брома: бессонницей; замедлением роста у детей и подростков; часто из-за нехватки брома повышается риск самопроизвольного прерывания беременности (выкидыш на разных сроках, вплоть до третьего триместра).

Бромный цикл Бром наиболее опасен для озонового слоя. Однако, влияние этого цикла на озоновый слой меньше, чем влияние других циклов. Это связано с меньшими концентрациями брома в стратосфере. Основными источниками брома в стратосфере являются бромсодержащие органические соединения, так называемые галоны, используемые для тушения пожаров. Галоны устойчивы в тропосфере, имеют большое время жизни и, попадая в стратосферу, разлагаются под действием жесткого ультрафиолетового излучения. Br + O3 → BrO + O2 BrO + BrO → 2Br + O2 BrO + ClO → Br + Cl + O2

Общая характеристика йода Йод (Jodum), I (встречается так же символ J) – химический элемент VII группы периодической системы Д.И. Менделеева. Относится к галогенам, так же как и бром. Атомный (порядковый) номер – 53, относительная атомная масса –126,90447

Историческая справка Йод открыл в 1811 году французский химик Б. Куртуа. Нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой, он наблюдал выделение фиолетового пара (отсюда название йод - от греч. iodes, ioeides - похожий цветом на фиалку, фиолетовый), который конденсировался в виде темных блестящих пластинчатых кристаллов. В 1813-1814 годах французский химик Ж. Л. Гей-Люссак и английский химик Г. Дэви доказали элементарную природу йода.

С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды. Hg + I2 = HgI2 Сероводород H2S, тиосульфат натрия Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до I- . I2 + H2S = S + 2HI В горячих водных растворах щелочей образуются иодид и иодат. 3I2 + 6NaOH = 5NaI + NaIO3 + 3H2O

Распространение и круговорот йода в природе в земной коре 4·10-5% по массе. Основным резервуаром йода для биосферы служит Мировой океан (в 1 л в среднем содержится 5·10-5г 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. морские водоросли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% йода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине).

Получение йода переработка природных накопителей йода - морских водорослей и получение йода из их золы. Получение йода из отходов селитряного производства – маточных растворов натриевой селитры, содержащей до 0,4% йода в виде йодата и йодида натрия. Получение йода в природных йодсодержащих растворов, например, воды некоторых соленых озер или попутных (буровых) нефтяных вод, содержащих обычно 20-40 мг/л йода в виде йодидов (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода). Ионитный способ, основанный на избирательном поглощении йода особыми химическими соединениями – высокомолекулярными ионообменными смолами

Применение йода В медицине В аналитической химии и органическом синтезе, В фотографии и кинопромышленности (приготовление специальных фотоэмульсий и фотопластинок).

Биологическое влияние йода на организм человека В организме человека содержится от 20 до 35 мг йода. Суточная потребность в йоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении) При длительном применении препаратов йода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление йодизма - насморк, крапивница, отек Квинке, слюно- и слезотечение, угревидная сыпь (иододерма) и пр. Препараты йода нельзя принимать при туберкулезе легких, беременности, при заболеваниях почек, крапивнице.

Читайте также: