Jód (IPA: /ˈʌɪə(ʊ)ˈdiːn/, řečtina: iodes
, což znamená „fialová“), je chemický prvek, který má symbol I a atomové číslo 53. Chemicky je jód nejméně reaktivní z halogenů a nejvíce elektropozitivní halogen po astatinu. Jód se používá především v lékařství, fotografii a barvivech. Většina živých organismů jej vyžaduje ve stopovém množství.
Stejně jako všechny ostatní halogeny (členové skupiny VII v Periodické tabulce) tvoří jód diatomické molekuly, a proto má molekulární vzorec I2.
Jód se přirozeně vyskytuje v životním prostředí především jako rozpuštěný jodid v mořské vodě, i když se vyskytuje i v některých minerálech a půdách. Prvek může být připraven v ultračisté formě reakcí jodidu draselného se síranem měďnatým. Existuje také několik dalších metod izolace tohoto prvku. I když je tento prvek ve skutečnosti poměrně vzácný, řasa a některé další rostliny mají schopnost koncentrovat jód, což pomáhá zavést prvek do potravního řetězce a také udržet jeho cenu na nízké úrovni.
Jód se používá ve farmaciích, antiseptikách, medicíně, doplňcích stravy, barvivech, katalyzátorech, halogenových světlech a fotografii.
Existuje 37 izotopů jodu a pouze jeden, 127I, je stabilní.
V mnoha ohledech se 129I podobá 36Cl. Je to rozpustný halogen, poměrně nereaktivní, existuje hlavně jako nessorbující anion a je produkován kosmogenními, termonukleárními a in-situ reakcemi. V hydrologických studiích jsou koncentrace 129I obvykle uváděny jako poměr 129I k celkovému I (což je prakticky všech 127I). Stejně jako v případě 36Cl/Cl jsou poměry 129I/I v přírodě poměrně malé, 10−14 až 10−10 (vrchol termonukleární 129I/I během 60. a 70. let dosáhl asi 10−7). 129I se od 36Cl liší tím, že jeho poločas je delší (15,7 oproti 0,301 milionu let), je vysoce biofilní a vyskytuje se ve vícečetných iontových formách (běžně I− a IO3−), které mají odlišné chemické chování. To 129I poměrně snadno vstupuje do biosféry, když se začlení do vegetace, půdy, mléka, živočišné tkáně atd.
Bylo prokázáno, že nadbytek stabilního 129Xe v meteoritech je důsledkem rozpadu „prvotního“ 129I, který byl nově vytvořen supernovami, jež vytvořily prach a plyn, z nichž se zformovala sluneční soustava. 129I byl prvním zaniklým radionuklidem, který byl identifikován jako přítomný v rané sluneční soustavě. Jeho rozpad je základem systému radiometrického datování I-Xe, který pokrývá prvních 83 milionů let vývoje sluneční soustavy.
Účinky různých izotopů radiojódu v biologii jsou popsány níže.
Jód je tmavě šedá/purpurově černá pevná látka, která se při standardních teplotách sublimuje do fialovo-růžového plynu, který má dráždivý zápach. Tento halogen tvoří sloučeniny s mnoha prvky, ale je méně aktivní než ostatní členové jeho skupiny VII (halogeny) a má některé kovové vlastnosti. Jód se snadno rozpouští v chloroformu, tetrachlormethanu nebo sirouhlíku za vzniku fialových roztoků (Ve vodě je rozpustný jen mírně, dává žlutý roztok). Tmavě modrá barva komplexů škrob-jód vzniká pouze volným prvkem.
Mnoho studentů, kteří viděli ukázku ve třídě, kde jsou krystaly jódu jemně zahřívány ve zkumavce, odchází s dojmem, že tekutý jód nemůže za atmosférického tlaku existovat. Tato mylná představa vzniká proto, že k sublimaci dochází bez prostřednictví kapaliny. Pravdou je, že pokud jsou krystaly jódu opatrně zahřívány na bod tání 113,7 °C, krystaly se spojí v kapalinu, která bude přítomna pod hustou vrstvou par.
Jód lze nalézt v Mineral Caliche, který se nachází v Chile, mezi Andami a mořem. Lze jej nalézt také v některých mořských řasách a také extrahovat z mořské vody, nicméně extrakce jódu z minerálu je jediným ekonomickým způsobem extrakce látky.[Jak na odkaz a odkaz na shrnutí nebo text]
Elementární jód je špatně rozpustný ve vodě, jeden gram se rozpouští v 3450 ml při 20 °C a 1280 ml při 50 °C. Na rozdíl od chloru je tvorba hypohalitového iontu (IO–) v neutrálních vodných roztocích jódu zanedbatelná.
Rozpustnost ve vodě se výrazně zlepší, pokud roztok obsahuje rozpuštěné jodidy, jako je kyselina jodovodíková, jodid draselný nebo jodid sodný. Rozpuštěné bromidy také zlepšují rozpustnost jodu ve vodě. Jod je rozpustný v řadě organických rozpouštědel, včetně ethanolu (20,5 g/100 ml při 15 °C, 21,43 g/100 ml při 25 °C), diethyletheru (20,6 g/100 ml při 17 °C, 25,20 g/100 ml při 25 °C), chloroformu, kyseliny octové, glycerolu, benzenu (14,09 g/100 ml při 25 °C), tetrachlormethanu (2,603 g/100 ml při 35 °C) a disulfidu uhlíku (16,47 g/100 ml při 25 °C). Vodné a ethanolové roztoky jsou hnědé. Roztoky v chloroformu, tetrachlormethanu a disulfidu uhličitém jsou fialové.
Elementární jód lze připravit oxidací jodidů chlorem:
nebo s oxidem manganičitým v kyselém roztoku:
Jod se oxiduje na jodičnan kyselinou dusičnou:
Jod se přeměňuje ve dvoustupňové reakci na jodid a jodičnan v roztocích alkalických hydroxidů (jako je hydroxid sodný):
Jód objevil Bernard Courtois v roce 1811. Narodil se výrobci ledku (dusičnanu draselného, životně důležité součásti střelného prachu). V době, kdy byla Francie ve válce, byl ledek, složka střelného prachu, velmi žádaná. Saltpeter vyráběný z francouzských niterových ložisek vyžadoval uhličitan sodný, který mohl být izolován z mořských řas vyplavených na pobřeží Normandie a Bretaně. K izolaci uhličitanu sodného byly mořské řasy spáleny a popel poté omyt vodou. Zbývající odpad byl zničen přidáním kyseliny sírové. Jednoho dne Courtois přidal příliš mnoho kyseliny sírové a zvedl se mrak fialové páry. Courtois si všiml, že pára krystalizuje na chladném povrchu a vytváří tmavé krystaly. Courtois měl podezření, že se jedná o nový prvek, ale chyběly mu peníze na sledování jeho pozorování.
Nicméně dal vzorky svým přátelům, Charlesi Bernardu Desormesovi (1777 – 1862) a Nicolasi Clémentovi (1779 – 1841), aby pokračovali ve výzkumu. Část látky dal také Josephu Louisi Gay-Lussacovi (1778 – 1850), v té době známému chemikovi, a André-Marii Ampèrovi (1775 – 1836). Dne 29. listopadu 1813 Dersormes a Clément zveřejnili Courtoisův objev. Popsali látku na setkání Císařského institutu Francie. Dne 6. prosince Gay-Lussac oznámil, že nová látka je buď prvek, nebo sloučenina kyslíku. Ampère dal část svého vzorku Humphrymu Davymu (1778 – 1829). Davy provedl několik experimentů s touto látkou a zaznamenal její podobnost s chlorem. Davy poslal dopis z 10. prosince Royal Society of London, ve kterém uvedl, že identifikoval nový prvek. Mezi Davym a Gay-Lussacem vypukla velká hádka o to, kdo identifikoval jód jako první, ale oba vědci uznali Barnarda Courtoise jako prvního, kdo izoloval chemický prvek.
Významné anorganické sloučeniny jódu
Jód je základním stopovým prvkem; jeho jediné známé role v biologii jsou jako složky hormonů štítné žlázy, tyroxinu (T4) a trijodothyroninu (T3). Ty jsou vyrobeny z produktů adiční kondenzace aminokyseliny tyrosinu a jsou skladovány před uvolněním v molekule podobné bílkovině zvané thryroglobulin. T4 a T3 obsahují čtyři, respektive tři atomy jódu na molekulu. Štítná žláza aktivně absorbuje iont jodidu z krve za účelem tvorby a uvolnění těchto hormonů do krve, což je činnost, která je regulována druhým hormonem TSH z hypofýzy. Hormony štítné žlázy jsou fylogeneticky velmi staré molekuly, které jsou syntetizovány většinou mnohobuněčných organismů a které mají dokonce určitý vliv na jednobuněčné organismy.
Hormony štítné žlázy hrají velmi základní roli v biologii, působí na genovou transkripci, která reguluje bazální metabolickou rychlost. Celkový nedostatek hormonů štítné žlázy může snížit bazální metabolickou rychlost až o 50%, zatímco při nadměrné produkci hormonů štítné žlázy může být bazální metabolická rychlost zvýšena o 100%. T4 působí převážně jako předchůdce T3, což je (až na malé výjimky) biologicky aktivní hormon.
V oblastech, kde je ve stravě málo jódu – typicky odlehlé vnitrozemské oblasti a polovyprahlé rovníkové podnebí, kde se nejí žádné mořské potraviny – vede nedostatek jódu k hypotyreóze, jejíž příznaky jsou extrémní únava, struma, mentální zpomalení, deprese, přibývání na váze a nízká bazální tělesná teplota.
Nedostatek jódu je také hlavní příčinou preventabilní mentální retardace, což je jev, ke kterému dochází především tehdy, když se dětem a malým dětem z nedostatku tohoto prvku udělá hypotyreóza. Přidání jódu do kuchyňské soli tento problém v bohatších státech do značné míry odstranilo, ale nedostatek jódu zůstává vážným problémem veřejného zdraví v rozvojovém světě.
Nadbytek jódu má příznaky podobné příznakům nedostatku jódu. Běžně se setkáváme s příznaky abnormálního růstu štítné žlázy a poruch fungování a růstu organismu jako celku. Elementární jód, I2, je smrtelný jed, pokud se užije ve větším množství; pokud se ho zkonzumují 2-3 gramy, je pro člověka smrtelný. Toxicita jódů je podobná jako u bromidů.
Radiojód a štítná žláza
Umělý radioizotop 131I (beta zářič), známý také jako radiojód, jehož poločas rozpadu je 8,0207 dne, se používá při léčbě rakoviny a dalších patologií štítné žlázy. 123I je radioizotop, který se nejčastěji používá při nukleárním zobrazování ledvin a štítné žlázy a při snímcích vychytávání štítné žlázy (používá se pro hodnocení Gravovy choroby). Nejčastějšími sloučeninami jodu jsou jodidy sodíku a draslíku (KI) a jody (KIO3).
129I (poločas rozpadu 15,7 milionu let) je produktem spalace 130Xe v atmosféře a štěpení uranu a plutonia, a to jak v podpovrchových horninách, tak v jaderných reaktorech. Přirozený signál pro tento izotop nyní zaplavily jaderné procesy, zejména přepracování jaderného paliva a atmosférické testy jaderných zbraní. 129I byl použit ve studiích dešťových vod po černobylské havárii. Byl také použit jako sledovač podzemní vody a jako indikátor rozptylu jaderného odpadu do přírodního prostředí.
Pokud jsou lidé vystaveni radioaktivnímu jódu, štítná žláza jej absorbuje, jako by se jednalo o neradioaktivní jód, což vede ke zvýšenému riziku vzniku rakoviny štítné žlázy. Izotopy s kratším poločasem rozpadu, jako je 131I, představují větší riziko než izotopy s delším poločasem rozpadu, protože vytvářejí více záření za jednotku času. Užívání velkého množství pravidelného jódu štítnou žlázu nasytí a zabrání vychytávání. Jódové pilulky jsou někdy distribuovány osobám žijícím v blízkosti jaderných zařízení pro použití v případě nehod, které by mohly vést k úniku radioaktivního jódu.
Radiojód a ledviny
V 70. letech byly v Kalifornii vyvinuty zobrazovací techniky pro využití radiojódu v diagnostice renální hypertenze.
Jiné než hormonální aplikace jódu
Opatření pro stabilní jód
Přímý kontakt s kůží může způsobit léze, proto by se s ním mělo zacházet opatrně. Výpary jodu velmi dráždí oko a sliznice. Koncentrace jodu ve vzduchu by neměla překročit 1 mg/m³ (osmihodinový časově vážený průměr). Při smíchání s amoniakem může vytvářet trijodid dusíku, který je extrémně citlivý a může neočekávaně explodovat.
Ve Spojených státech považuje Protidrogový úřad (DEA) jód a sloučeniny obsahující jód (jodidy iontové, jodoform, jodid ethylu atd.) za činidla užitečná pro tajnou výrobu metamfetaminu. Osoby, které se pokusí nakoupit významné množství takových chemických látek, aniž by prokázaly jejich oprávněné použití, se pravděpodobně stanou terčem vyšetřování protidrogového úřadu. Osoby, které takové sloučeniny prodávají, aniž by provedly náležitou péči, aby zjistily, že materiály nejsou zneužívány k tajnému použití, mohou být vystaveny přísným pokutám.
Najít tuto stránku na Wiktionary:
jód