Iodul (în , însemnând „violet”Iodine: historical information (în engleză). WebElements. Accesat la 18 decembrie 2009.) este un element chimic, notat cu simbolul I, cu numărul atomic 53. Are un singur izotop natural stabil, cu masa atomică relativă 127, al cărui nucleu conține 74 de neutroni.
Iodul este al patrulea element din grupa halogenilor, posedă o reactivitate slabă și o electronegativitate relativ mare, dar mai mică decât a celorlalți halogeni. Ca substanță elementară, la fel ca toți halogenii, iodul prezintă moleculă diatomică (I2).
Datorită proprietăților sale chimice, iodul este un agent bactericid, sporicid, protocid, cisticid și virucid, aspecte care îi conferă aplicabilitate în diverse domenii științifice și tehnice. Iodul și compușii lui sunt folosiți în medicină, fotografie și industria vopselelor. Este un element chimic cu o abundență relativ redusă în sistemul Solar și în scoarța terestră. Iodurile sunt foarte slab solubile în apă, totuși, elementul este prezent într-o concentrație mai mare în apa mărilor, aspect ce explică dependența de iod a metabolismului animalelor și a unor plante, fiind cel mai greu element asimilabil de către organismele vii (doar wolframul este mai greu, fiind întâlnit în enzimele unor bacterii). A fost descoperit în 1811 de către Courtois în cenușa plantelor marine. Gay-Lussac constată analogia lui cu clorul și îl numește iod, datorită vaporilor săi violeți.
Iodul este un oligoelement esențial pentru organismul uman, fiind indispensabil pentru sinteza hormonilor tiroidieni. Carența sau excesul de iod au efecte nocive asupra organismului. Carența cronică de iod determină scăderea sintezei de hormoni tiroidieni, cu gușă endemică și manifestări clinice de hipotiroidie (mixedem, nanism tiroidian, cretinism etc.), iar excesul de iod determină manifestări de hipertiroidie (exoftalmie, iritabilitate, hiperfagie, tulburări de ritm cardiac etc.).
Descoperire Iodul a fost descoperit din întâmplare în anul 1811 de către Bernard Courtois (1777–1838), un farmacist al armatei franceze. Ulterior, se va alătura companiei tatălui său, ce fabrica salpetru de Chile, una din componentele prafului de pușcă, foarte solicitat la aceea dată, fiind folosit în cadrul Războaielor napoleoniene.
thumb|150px|left|O bucată de iod cristalizat Courtois prepara salpetru prin adăugarea acidului sulfuric în cenușa algelor marine. Într-o zi, acesta a adăugat acid sulfuric în exces, cauzând formarea unor vapori violeți care în contact cu obiecte reci desublimau, formând cristale închise la culoare. Ulterior acestei întâmplări, a efectuat numeroase experimente asupra cristalelor, iar rezultatele obținute le-a publicat în anul 1813.
thumb|right|100px|Vapori de iod Courtois a împărțit mostre din noul element chimic prietenilor săi, Charles-Bernard Desormes și Nicolas Clement, ambii chimiști, care au întreprins o serie de investigații sistematice. În anul 1813, la data de 29 noiembrie, aceștia au prezentat iodul la Institutul Imperial Francez. Faptul că acesta era un nou element a fost dovedit de către Joseph-Louis Gay-Lussac și confirmat de către Humphry Davy. La 10 decembrie 1813, Davy a trimis un raport Societății Regale din Londra, care a fost citit la reuniunea din data de 20 ianuarie 1814.
Astfel, inițial, britanicii au crezut că Davy a fost primul care a demonstrat că iodul este un element nou, neștiind de dovada paralelă a lui Gay-Lussac. Polemica asupra priorității descoperirii a continuat până la împlinirea centenarului descoperirii în 1913. Mostre autentice de iod ale lui Courtois au fost expuse la eveniment, iar contribuția sa la descoperire a fost în final recunoscută. Chiar și așa, Gay-Lussac a fost primul care avea să afirme că iodul este un element chimic nou, fiind cel care i-a dat numele actual, de la grecescul iodes, ce înseamnă „violaceu”.
Structura atomică
{| align=left border="1" class="wikitable" |- ! Strat !!Număr de electroni!!Configurația electronică
thumb|140px|Modelul planetar al atomului de iod Structura atomului de iod este determinată de numărul nucleonilor din nucleul atomic, astfel că pentru izotopul său natural, 127I, iodul are 53 de protoni și 74 de neutroni. Numărul neutronilor poate varia de la 55 până la 91, în funcție de izotop.T. Roșu, „Curs de Chimia nemetalelor”. Universitatea din București, 2009.Beral și Zapan, op. cit, pag. 211. Raza atomică medie este de 140Å, iar volumul molar al iodului chimic pur, în condiții fizice normale, este de 25,74 cm³/mol.Iodine (în engleză). ChemiCool. Accesat la 18 octombrie 2009. Raza covalentă este de 1,33Å.Iodine (în engleză). The Third Millennium Online. Accesat la 18 octombrie 2009. Configurația electronică a atomului de iod este prezentată in tabelul din stânga.
Izotopi
Iodul are 37 de izotopi, dintre care doar unul este stabil, 127I.Iodine 127 (în engleză). Encyclopædia Britannica. 2010. Encyclopædia Britannica Online. Accesat la 2 noiembrie 2009.Iodine - Izotopes (în engleză). The Third Millennium Online.com. Accesat la 2 noiembrie 2009.
Izotopul 129I este similar celui de clor, 36Cl. Este un halogen solubil, nereactiv, existând ca anion și produs de reacții cosmogenice și termonucleare. În studiile hidrologice, concentrațiile de 129I sunt raportate la cantitatea totală de iod (care ar fi cea de izotop natural 127I). Asemenea raportului 36Cl/Cl, 129I/I este întâlnit în proporții mici în mostrele naturale. 129I diferă de 36Cl prin timpul de înjumătățire, care este mai lung decât cel al clorului (15,7 milioane de ani față de 0,301 milioane de ani).Iodine-129 in human thyroids and seaweed in China (în engleză). ScineceDirect. Accesat la 2 noiembrie 2009.Iodine - Izotopes (în engleză). SAHRA. Accesat la 2 noiembrie 2009. Izotopul natural are un caracter biofilic pronunțat, apărând în multiple forme ionice (în mod obișnuit, I− și ionul iodat IO3−) ce au caractere chimice diferite. Acest lucru face ca 129I să fie asimilat mai ușor în biosferă prin asimilarea acestuia în vegetație, sol, lapte, țesuturi animale etc.
Excesul de 129Xe stabil din meteoriți a fost clasificat ca rezultat al dezintegrării izotopului 129I, produs de supernove, ce a creat praful interstelar și gazele din care este alcătuit sistemul solar. 129I a fost primul radionuclid dispărut care a fost identificat în sistemul solar timpuriu. Stadiul dezintegrării sale se află la baza datării radiometrice a sistemului de izotopi I-Xe (Iod-xenon), care acoperă o perioadă de 85 de milioane de ani din evoluția sistemului solar. Stabilirea raportului izotopic iod-xenon permite stabilirea vârstei aproximative a mineralelor din scoarța terestră sau din meteoriți.
Răspândire pe Pământ Iodul este relativ răspândit în natură, fiind al 47-lea element chimic ca abundență în scoarța terestră,Singh, op. cit., pag. 69. însă este foarte dispersat în aceasta, aspect care îngreunează extragerea sa. Principalele surse naturale de iod sunt zăcămintele de salpetru de Chile (NaNO3) și salpetru de India (KNO3), fiind întâlnit chiar și în proporție de 1%.Zapan, op. cit., pp. 375–377 Iodurile însoțesc clorurile și bromurile, însă în acestea sunt prezente în concentrații mai mici. Cantități mari de iod se întâlnesc în apa mărilor, deși concentrația medie de iod în apă este de numai 2–3 mg I2/l. Concentrarea iodului din apă de către algele marine explică prezența elementului în cenușa acestora (sub formă de iodură de potasiu în concentrație de până la 0,4%). Apele sondelor petroliere conțin 25–60 g I2/m³; unele ape minerale conțin de asemenea iod.
Compușii organoiodici sunt sintetizați de formele de viață marine, cel mai răspândit compus fiind iodometanul. Cantitatea totală de iodometan produsă anual de mediul biogenerator marin este de 214 kilotone. Iodometanul volatil este descompus prin reacții de oxidare în atmosferă, instaurându-se astfel un circuit natural al iodului. Deși este un element prezent în concentrații reduse, varecul și alte plante stochează iodul, introducându-l astfel în lanțul trofic.
Circuitul iodului în natură În jur de 400.000 de tone de iod sunt produse de către ocean sau organismele marine pe an.Iodine (în engleză). Lenntech. Accesat la 14 octombrie 2009. Cea mai mare parte din această cantitate este depozitată pe sol, unde devine o parte a ciclului biologic. Microorganismele din sol au un rol semnificativ în această activitate, iar ciupercile sunt cunoscute pentru acumularea iodului, deși o parte din el se reîntoarce în oceane prin râuri. S-a arătat că plantațiile de orez emit iodură de metil — CH3I — și că acestea conferă 4% din iodul atmosferic.Emsley, op. cit., pag. 200.
În unele regiuni, precum Stepa Baraba din Rusia, nivelul iodului din sol poate să fie de 300 ppm, iar în solurile de-a lungul coastelor Japoniei și Țării Galilor să atingă 150 ppm. Totuși, regiunile expuse eroziunii solului prin fenomene glaciare și pluviale devin sărace în iod, fiind locurile unde prezența gușei endemice are o frecvență ridicată. Gușa endemică este o afecțiune cauzată de deficitul de iod și este prezentă la peste 29% din populația globului.
Proprietăți Fizice thumb|left|150px|Iod ce sublimează Iodul, la temperatura camerei, este o substanță solidă, de culoare cenușiu-violacee, cristalizată, cu un miros specific și luciu metalic. Punctul de topire al iodului este 113,6 °C, iar cel de fierbere 185,24 °C. În ciuda temperaturii mari de fierbere, iodul se volatilizează chiar și la temperatura camerei prin procesul denumit sublimare. Fiind păstrat în vase etanșe cu scopul de a preîntâmpina pierderea de substanță solidă prin sublimare, pe partea de sus a pereților vasului se poate observa, cu timpul, depunerea cristalelor de iod datorată desublimării vaporilor din interiorul recipientului.Grecu, op. cit., pag. 196. Molecula de iod este diatomică, iar disocierea termică a acesteia are loc la temperaturi mai mari de 680 °C. La 1600 °C, disocierea este totală.
Iodul în stare solidă cristalizează în sistem ortorombic cu fețe centrate având simbolul oF8 în notația Pearson, structura cristalină fiind similară cu cea a fosforului negru. Structura cristalină a iodului molecular nu prezintă proprietatea de alotropie.
O altă proprietate fizică a iodului este solubilitatea scăzută în apă: în condiții fizice normale, solubilitatea relativă a iodului în apă este de 1:6000, la temperatura de 20 °C este de 1:3450, iar la 50 °C are valoarea de 1:1280. Dizolvându-se, formează apa de iod, de culoare galbenă-brună. Pe de altă parte, iodul este ușor solubil în solvenți organici oxigenați, formând soluții colorate în brun, datorită producerii unor compuși de adiție sau în solvenți organici neoxigenați, cu care formează soluții colorate în violet. Solubilitatea mare a iodului în solvenții organici nemiscibili cu apa este utilizată în extragerea acestuia din soluții apoase.
Iodul se dizolvă ușor în soluții apoase concentrate de ioduri alcaline sau acid iodhidric, dând soluții brune, datorită formării ionului I3-. Această proprietate este folosită la prepararea tincturii de iod în farmacii.
Chimice Având o afinitate pentru electroni mai mică decât clorul și bromul,Gregory, op. cit., pag. 88. iodul prezintă electronegativitatea 2,5, fiind astfel prezent caracterul electronegativ inferior bromului, reacționând mai puțin violent.
Iodul reacționează direct cu unele nemetale, cu hidrogen, metale și substanțe compuse și se combină direct cu sulful și fosforul.Gregory, op. cit., pag. 256.
Reacția iodului cu fluorul are loc la temperatura camerei, formându-se pentafluorură de iod. La 250 °C aceeași reacție conduce la formarea heptafluorurii de iod. Prin controlarea condițiilor de reacție (−45 °C, suspensie în CFCl3), este posibilă izolarea trifluorurii de iod.
I2(s) + 5F2(g) → 2IF5(l) [compus incolor]
I2(g) + 7F2(g) → 2IF7(g) [compus incolor]
I2(s) + 3F2(g) → 2IF3(s) [compus galben]