Иод

(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 127I. Конфигурация внеш. Электронной оболочки атома степени окисления Ч1, +1, +3, +5 и +7. Энергия ионизации I0 :I+. I2+ соотв. 10,45136 и 19,100 эВ. Сродство к электрону Ч3,08 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2,5. Атомный радиус 0,136 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. Число) I- 0,206 нм (6), I5+ 0,058 нм (3), 0,109 нм (6), I7+ 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 И. В земной коре 4.10-5% по массе (1014-1015 т).

Собственные минералы - иодаргирит AgI, лаутарит Са(IO3)2 и др. Крайне редки. И. 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, напр. Водорослями, зола к-рых содержит до 0,5% И. Пром. Кол-ва И. Встречаются в подземных водах (0,01-0,1 кг/м 3 и выше) нефтяных и газовых месторождений, в селитренных отложениях (до 1%). Мировые запасы И. (без СССР) в пром. Месторождениях 2,6 млн. Т. Свойства. И. - 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 I2.

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 I2. С 0p 54,44 Дж/(моль. К), DH0 пл 15,67 кДж/моль (386,75 К), DH0 исп 41,96 кДж/моль (457,5 К), S0298 116,13 Дж/(моль. К). Для I (газ). Cop 20,79 Дж/(моль. К), DH0 обр 106,762 кДж/моль, S0298 180,67 Дж/(моль. К). Ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым И. Lgp(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 1,3.1015 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). ND138 1,98. Стандартный электродный потенциал И. В водном р-ре (I2/I-) + 0,535 В. И. Раств. В большинстве орг. Р-рителей. Р-ры в углеводородах, их галогенопроизводных, нитросоединениях и CS2 окрашены в фиолетовый цвет, в воде и орг. Р-рителях, содержащих N, S и О, - в коричневый. Р-римость (г в 1 кг) при 25 °С. В гексане 13,2, бензоле 164,0, СНСl3 49,7, CS2 197,0, ССl4 19,2, этаноле 271,7, диэтиловом эфире 337,3, воде 0,34. В присут. Иодидов металлов р-римость И. В воде сильно увеличивается. В водных р-рах И. Частично гидролизуется. I2 + Н 2 О D НIO + Н + + I- (константа гидролиза 5.10-13 при 25°С). По реакц. Способности И. Уступает F2, Сl2 и Вr2. Со мн. В-вами (С, N2, O2, S, Se) непосредственно не взаимод., с Н 2, Si и мн.

Металлами реагирует только при повыш. Т-рах. Из неметаллов И. Легко взаимод. С Р и As, образуя иодиды, а также с др. Галогенами, давая межгалогенные соединения, напр. IF5, ICl3, IBr. Металлы из-за образования на пов-сти защитной пленки иодида энергично реагируют с И. Только в присут. Влаги. Ti, Та и их сплавы, Ag и, в меньшей степени, Рb стойки к действию влажного И. В водных р-рах щелочей и карбонатов идут р-ции. 3I2 + 6NaOH . NaIO3 + 5NaI + 3Н 2 О. 3I2 +3Na2CO3 . NaIO3 + 5NaI + 3СО 2 И. Легко выделяется в своб. Состоянии из р-ров его солей даже при действии слабых окислителей, напр, солей Fe3+ и Сu2+, а также HNO2. Сильные окислители, напр. Хлор и гипохлориты, окисляют в водных р-рах И. До йодноватой к-ты НIO3. И. Легко восстанавливается сероводородом, Na2S2O3, N2H4 и др.

Восстановителями до I-. С водным р-ром NH3 образует взрывчатый йодистый азот NI3. Иодиды одно- и двухвалентных металлов - соли. Все они, кроме Agl, Cu2I2 и Hg2I2, хорошо раств. В воде. Мн. Иодиды раств. В полярных орг. Р-рителях (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 р-рителях. В соед. С И. Большинство металлов не проявляет своей высшей степени окисления. Для мн. Иодидов характерно образование комплексных ионов (напр., [HgI4]2-, [РbI4]2-). При растворении И. В р-рах йодистых солей образуются полииодиды МI3, МI5 и др. (см. Полигалогениды).См. Также Галогениды. И. Образует ряд кислородсодержащих соед. - оксидов, к-т и их солей. Пентаоксид дииода I2 О 5 - бесцв.

Кристаллы. Разлагается при 300 °С. Получают обезвоживанием НIO3. Др. Оксиды И. Малостойки. Иодноватистая к-та НIO существует только в очень разб. Водных р-рах. Диссоциирует как к-та (НIO D Н + + IO-) и как основание (IOН + Н 2 О D IН 2 О + + ОН -). Соли НIO - гипоиодиты известны только в водных р-рах. Производные основания IOН относительно устойчивы (напр., ICN, ICNS), особенно комплексные соед. С пиридином (напр., [I(C5H5N)NO3]). Соответствующая I3+ к-та НIO2 и ее соли не получены, но известны соли I3+ - нитрат, перхлорат, фосфат, ацетат, сульфат. Йодноватая к-та НIO3 - бесцв. Стекловидные кристаллы. Т. Пл. 110°С. Получают в водных р-рах окислением И. Хлором, конц. HNO3 или др. Сильными окислителями с послед. Отгонкой воды в вакууме.

Материал, используемый для звукопроводов акустооптич. Устройств (см. Акустические материалы). Соли НIO3 - иодаты разлагаются только выше 400 °С. Обладают сильными окислит. Св-вами. При взаимод. С иодидами в присут. К-т иодаты выделяют элементный И. Иодат калия КIO3 бесцв. Кристаллы. Раств. В воде (8,13 г в 100 г при 20 °С). Получают взаимод. И. С КОН. Используют как реактив в иодатометрии. Йодная кислота НIO4 известна в виде дигидрата бесцв. Кристаллов. Т. Пл. 122°С. Выше этой т-ры разлагается с выделением О 2. Слабая к-та. Образует соли. Метапериодаты МIO4, ортопериодаты М 3IO5, парапериодаты М 3 Н 2IО 6. Парапериодат калия К 3 Н 2IO6 получают окислением И. В щелочном р-ре хлором или бромом. Применяют в аналит. Химии как окислитель. Известны оксифториды И.

IOF3 (плотн. 3,95 г/см 3, DH0 обр Ч 555 кДж/моль, выше 100°С диспропорционирует на IO2F и IF5), IO2F (DH0 обр -246 кДж/моль) и IO3F (разлагается выше 100 °С до IO2F и О 2) - бесцв. Кристаллы. (IO2F3)2 - желтые кристаллы (т. Пл. 41 °С, т. Кип. 147 °С, DH0 обр Ч984 кДж/моль). FOIF4O - светло-желтая жидкость, в кристаллич. Состоянии бесцв. (т. Пл. Ч 33 °С, образуется в виде смеси цис-, транс -изомеров). Могут применяться как окислители и фторобразующие агенты. Получение. И. Добывают из вод нефтяных и газовых месторождений, а также маточников селитренного произ-ва. Минерализованную воду, содержащую 0,001-0,01% И. В виде иодидов, подкисляют серной или соляной к-той до рН 2,5-3,5 и обрабатывают Сl2 или р-ром NaNO2 для выделения элементного И., к-рый затем адсорбируют активным углем или анионитом.

Из вод с повыш. Т-рой ( >. 40 °С) выделившийся И. Выдувают воздухом (воздушно-десорбц. Способ). Насыщ. И. Уголь промывают р-ром NaOH, причем образуется р-р NaI и NaIO3. Из насыщ. Анионита И. Извлекают смесью р-ров Na2SO3 и NaCl. Из полученных такими способами р-ров, содержащих 2-3% NaI, действием H2SO4 и окислителя (напр., хлора) выделяют элементный И. По воздушно-десорбц. Методу воздух, содержащий пары И., смешивают с SO2. Из образовавшейся в присут. Влаги смеси HI (ок. 10%) и H2SO4 выделяют элементный И. Действием хлора. Получаемый из подземных вод И., загрязненный орг. В-вами, очищают сублимацией или плавлением под слоем H2SO4. Маточники селитренного произ-ва, содержащие И. В виде NaIO3, для выделения элементного И. Обрабатывают SO2.

В очень небольших кол-вах И. Получали из морских водорослей, для чего их сжигали, золу выщелачивали водой и из полученного р-ра выделяли И. Под действием окислителей. Определение. Для качеств. Обнаружения I- р-р подкисляют серной к-той, выделяют элементный И. Действием NaNO2 и добавляют крахмал (синее окрашивание) либо экстрагируют орг. Р-рителем, напр. СНСl3 или ССl4. В присут. I2 орг. Слой окрашивается в розово-фиолетовый цвет. Своб. И. Определяют количественно титрованием тиосульфатом Na. В отсутствие др. Галогенид-ионов I- определяют аргентометрически (титрованием AgNO3). В присут. Сl- или Вr- сначала окисляют I- до I2 нитритом Na или др. Окислителем, затем экстрагируют И. Орг. Р-рителем и титруют экстракт тиосульфатом Na. По др. Способу I- окисляют, напр.

NaClO, до IO3-, добавляют KI и H2SO4 и титруют выделившийся I2 тиосульфатом Na. Применение. И. 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 125I (T1/2 60,2 сут), 131I (T1/2 8,05 сут), 132I (T1/2 2,26 ч) используют в медицине для диагностики заболеваний и лечения щитовидной железы. Мировое произ-во И. Ок. 15 тыс. Т/год (1981). И. Ядовит, его пары раздражают слизистые оболочки. ПДК в воздухе 1 мг/м 3. При частом воздействии И. На кожу возможны дерматиты.

Попавший на кожу И. Смывают р-ром Na2S2O3 или Na2CO3. И. 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. .