Решение: Выбор контрастирующих элементов

Прочитайте текст и выполните задания.

Текст 1.
Зачем нужен иод?

Когда в организме иода много – это очень плохо, но и его недостаток ничем не лучше. Причина тому – гормоны, вырабатываемые щитовидной железой, которые влияют на множество процессов в организме: от обмена веществ до умственных способностей. Если с пищей не поступает достаточное количество иода, то это может привести к увеличению размеров щитовидной железы, которая начинает расти, чтобы компенсировать недостаток вырабатываемых гормонов. Однако если отсутствует строительный материал для синтеза гормонов – иод, то такой рост железы ничего не даёт.

Если человек не принимает специальных препаратов, то весь объём иода в его организм поступает вместе с водой и пищей. Содержание иода в продуктах зависит от того, на какой почве они росли. А содержание иода в воде и почве зависит от региона. Как правило, чем дальше от моря, тем иода в почве меньше. Больше всего нехватку иода ощущают те, кто живет в горах или в центре материка и потребляет продукты, выращенные исключительно в своём регионе. Жители приморских земель, как и те, кто регулярно употребляет морепродукты, практически никогда не страдают от недостатка иода.

Текст 2.
Открытие Куртуа

Элемент иод был открыт в 1811 г. парижским производителем мыла и селитры Бернаром Куртуа (1777–1838). Примечательно, что само открытие произошло не в химической лаборатории какого-либо учёного или научно-исследовательского института, а непосредственно на заводе, в ходе производственной деятельности. Необходимые для производства селитры соду и поташ получали из золы морских водорослей.

Однажды Куртуа заметил, что медный котёл, в котором выпаривался щёлок

, полученный из ламинарий, фукуса и других бурых водорослей, быстро разрушается, как будто его разъедает какая-то кислота. Осадив и удалив из раствора соли натрия, он выпарил раствор, обнаружил в котле сульфид калия, и чтобы разложить его, прилил к осадку концентрированную серную кислоту – и тут появился фиолетовый дым. Оседая на стенках химической посуды, он превращался в блестящие серые кристаллы, при нагревании которых вновь появлялся фиолетовый дым.

Название новому элементу присвоил в 1813 году французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак (1778–1850) за фиолетовый цвет его паров («иодос» по-гречески значит «фиолетовый»). Практически одновременно элементарную природу иода доказал и английский химик Гэмфри Дэви (1778–1829).

Текст 3.
Иод в медицине

О некоторых свойствах иода мы узнаем ещё в детстве. В памяти прочно сохраняется сильное жжение и даже страх перед очередной обработкой царапин и ссадин. Иод – сильный антисептик. Несмотря на то, что полезные свойства иода использовали в Китае ещё в третьем тысячелетии до н.э., выделяя его из морских губок и водорослей и делая настойку для заживления ран, в современной истории впервые применил иод для обеззараживания знаменитый отечественный хирург Николай Иванович Пирогов в середине
XIX
в.

Препараты, содержащие иод, обладают не только антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие. При приёме внутрь препараты иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Поскольку иод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашёл применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови, а также повышает способность крови к растворению тромбов.

В современных рентгенологических исследованиях используют контрастирование с помощью иода. Суть этого метода заключается в том, что если какой-либо орган или область в теле человека плохо поглощает проходящие рентгеновские лучи и соответственно не виден на снимке, то ситуацию исправляют с помощью специальных веществ, хорошо эти самые лучи задерживающих. Как правило, чем больше размер атома, тем лучше он «ловит» рентгеновское излучение. Поэтому мягкие ткани, в состав которых входят преимущественно лёгкие элементы вроде углерода, водорода, азота и кислорода, плохо различимы на рентгеновских снимках, а кости, в которых много кальция и фосфора, видны намного лучше.

Для лучей совершенно не важно, в каком химическом виде иод попадёт в организм, поэтому его атомы «запрятали» внутрь больших молекул. Эти молекулы могут проникать в исследуемые ткани, но не вступают в химические реакции и спустя некоторое время самостоятельно выводятся естественным путём.

Текст 4.
Иод в технике

Значительные количества добываемого иода используются для получения металлов высокой степени чистоты. Этот метод основан на так называемом галогенном цикле, открытом в 1915 г. американским физико-химиком Ирвингом Ленгмюром (1881–1957).

Схема установки для получения металла высокой степени чистоты

Суть этого метода такова: металл с примесями и кристаллический иод загружают в нижнюю часть аппарата и начинают нагревать. При этом образуется летучий иодид металла, который перемещается к верхней части камеры, где на раскалённой вольфрамовой проволоке разлагается на металл и иод. Примеси не проявляют таких химических свойств, и поэтому в верхнюю часть камеры не переходят. Выделившийся иод снова используют для получения летучего иодида металла.

Текст 5.
Круговорот иода в природе

Содержание иода в земной коре составляет всего несколько стотысячных процента, но он вездесущ, поскольку неорганические соединения иода хорошо растворимы в воде. В форме иодида (
I
–
) в поверхностных и густонаселённых слоях морских вод и в почве, а в глубинах морей и океанов, а так же в глубинных слоях литосферы – в виде иодата (
IO
3
)
–
. Практически все запасы природных иодных минералов находятся там, где горные цепи, вытянувшиеся вдоль побережья океана, тысячи лет задерживали иодные осадки.

Поскольку неорганические соединения иода хорошо растворимы, его круговорот в природе тесно связан с водой. Содержание иода в 1 л питьевой воды составляет от 0,2 до 2,0 мкг. Иод из почвы и горных пород, вымываясь и растворяясь при их эрозии, попадает в Мировой океан. Поэтому речные долины влажных климатических зон небогаты иодом.

Наибольшее количество иода содержится в морской воде, воздухе и почвах приморских районов. Морские организмы – водоросли, фито- и зоопланктон, а также беспозвоночные и позвоночные животные – захватывают и метаболизируют иод, частично восстанавливая иодат до иодида. Из-за своей летучести соединения иода попадают в атмосферу. В атмосфере иод повторяет историю воздушных масс и атмосферной влаги: испаряясь над океаном, они обрушиваются на континент, осаждая соли и иод. Поэтому содержание иода в наземных растениях зависит не столько от вида, сколько от их места произрастания.

Текст 6.
Как получают иод

В приморских странах источником иода являются бурые водоросли. Водоросли сушат и пережигают на золу без доступа воздуха. Полученную золу обрабатывают водой в аппаратах, представляющих собой несколько небольших железных или деревянных ящиков, соединённых трубами. В ящиках на некотором расстоянии от дна имеются решётки, на которые накладывают фильтровальную ткань. На ткань насыпают золу и пропускают через неё воду. Вода, перетекая из чана в чан, насыщается солями, вымываемыми из золы. Чем медленнее перетекает вода, тем концентрированнее становится раствор, в котором кроме иодистых солей содержатся и другие ценные вещества: хлористый калий, хлористый натрий и др. Поэтому раствор предварительно выпаривают и выделяют эти соли кристаллизацией. Свободный иод извлекают из раствора с помощью окислителя, например диоксида марганца. В результате реакции на дно чана выпадают в осадок мелкие кристаллики чистого иода. Вместе с маточным раствором их выливают из чана на фильтр, промывают водой для удаления остатков солей и прессуют. Готовый иод упаковывают в деревянные бочки.

В 1930 г. наш соотечественник, инженер Б.П. Денисович, разработал угольный метод извлечения иода из нефтяных вод, который стал основой российского иодного производства. Метод дал возможность получать дешёвый иод из отбросов, полностью освободил промышленность от импорта иода. Сейчас по этому методу работают все иодные заводы в России.

Нефтяная вода, содержащая иод в виде иодида, сначала отстаивается в специальных бассейнах. Затем на неё действуют хлором. Выделившийся иод адсорбируют активным углём. Образовавшийся иод отмывают от угля с помощью едкой щёлочи. Из продуктов реакции свободный иод выделяют действием окислителя, например дихромата калия, в присутствии серной кислоты. Сырой кристаллический иод очищают возгонкой.

Щёлок – водный раствор растительной золы, обладающий сильнощелочной реакцией.