Из истории йода

Для многих из нас пузырек с 5% спиртовым раствором йода в аптечке – явление обязательное, привычное и нисколько не удивительное.

Химия как наука и химическая отрасль промышленности – это две области человеческой деятельности, тесно связанные между собой. Прогресс в одной области неизменно вызывает движение вперед и в другой. Ни у кого не вызывает сомнения утверждение, что на достижениях науки химии построены все виды промышленной химии. Примеров такого влияния можно привести бесконечное множество. Но нередко можно проследить и обратное влияние самого производства на развитие химической науки.

Яркий пример такого влияния химической отрасли промышленности на развитие самой химии – история открытия йода. Этот элемент был открыт в 1811 г. парижским производителем селитры Бернаром Куртуа (1777–1838). Примечательно, что само открытие произошло не в химической лаборатории какого-либо ученого или научно-исследовательского института, а непосредственно на заводе, в ходе производственной деятельности человека. Как это случилось?


Во Франции в годы наполеоновских войн требовалось большое количество селитры для производства пороха. Селитру ввозили сначала из Индии, но ее не хватало. Правда, к этому времени уже были открыты богатые залежи чилийской селитры в Южной Америке. Но эта селитра была не калиевой, а натриевой и обладала весьма неприятным свойством притягивать из воздуха влагу (отсыревать), что делало ее малопригодной для производства пороха. В Испании еще в 1808 г. был найден способ превращения натриевой селитры в калиевую с использованием для этой цели золы, получаемой при сжигании морских водорослей. Вот этим-то делом и занялся на своем небольшом заводе в г. Дижоне во Франции Куртуа.
Он давно уже заметил, что в продуктах, получаемых из золы морских водорослей, которые в изобилии выбрасывались приливами океана на берег Франции, находится какое-то вещество, действующее разъедающе на железные и медные сосуды. Но ни сам Куртуа, ни его помощники не знали, как выделить это вещество из золы водорослей. Ускорению открытия помог случай.
В рассказах того времени утверждалось, что на заводе, где вырабатывалась селитра, рабочие как-то погнались за кошкой. Убегая от преследователей, кошка случайно опрокинула сосуд с серной кислотой на остатки солей от выработки селитры, и тогда вдруг из образовавшейся смеси выделились густые фиолетовые пары.
Насколько правдоподобен этот рассказ в свете современных химических знаний? Действительно, серная кислота, действуя на йодистые соли щелочных металлов (KI, NI), выделяет йодистый водород (HI). Как вещество непрочное, он в присутствии серной кислоты разлагается с выделением свободного йода:
Н2SО4 + 2НI = 2Н2О + SО2 + I2.
Куртуа заинтересовался этим явлением и внимательно стал изучать новое вещество. В пределах имевшихся у него знаний и возможностей он довольно подробно изучил его и пришел к ряду важных открытий: он нашел, что фиолетовые пары при их охлаждении оседают в виде черных с металлическим блеском кристаллов, что новое вещество соединяется с водородом, фосфором, металлами, а с аммиаком образует крайне взрывчатое вещество. Это был йодистый азот NI3 – черный порошок, легко взрывающийся при легком встряхивании и даже прикосновении.
О своих наблюдениях и выводах Куртуа сообщил двум своим друзьям из Дижона – Н.Клеману и Ш.Б.Дезорму. Клеман проделал все эксперименты, о которых ему рассказал Куртуа, убедился в полной справедливости его выводов и в январе 1813 г. сделал небольшое сообщение ученым Парижа о загадочном веществе. Вторичное сообщение об открытии было сделано Клеманом в ноябре того же года. Ни одно из этих сообщений в печати не было опубликовано. Однако сохранилось краткое описание сделанного открытия в журнале «Анналы химии» за 1813 г., в котором не была забыта и роль Куртуа.

«Новое вещество, – говорилось в этом сообщении, – по внешнему виду – металл. Его удельный вес около 4. Металл очень летуч; запах его паров аналогичен запаху хлора. Он сообщает краснобурую окраску (которая исчезает спустя короткое время) бумаге и рукам. Это вещество – не кислота, не щелочь. При нагревании его в закрытой реторте оно спокойно испаряется, при температуре около 75° по Цельсию, кипит под водой, образуя великолепные фиолетовые пары; а когда возгоняется в значительном количестве, образует большие блестящие пластинки, никогда, однако, не бывающие массивными. Оно слегка растворяется в воде, лучше в алкоголе и еще лучше в эфире».
Новое вещество привлекло внимание двух знаменитых ученых – французского Ж.Л.Гей-Люссака и английского Г.Дэви, которые независимо друг от друга принялись изучать его свойства. Вскоре между этими учеными возник довольно страстный научный спор. Дэви первым пришел к выводу, что новое вещество – элемент, похожий на хлор, открытый К.В.Шееле. Гей-Люссак долго не соглашался с выводами Дэви, но под давлением доказательств последнего все же в конце концов должен был признать правоту его взглядов.
Теперь, когда вещество было признано за элемент и споры между этими учеными о его природе уже прекратились, нужно было дать ему название. Гей-Люссак назвал его йодом, а Дэви – йодином. Оба ученых при установлении названия исходили из одного и того же признака – фиолетового цвета паров вещества (от греч. – фиолетовый). Ныне во всех странах мира, в том числе и в России, употребляется первое название – йод, и только в Англии сохранилось название йодин. Соответственно этим названиям принят и символ для элемента I.
Гей-Люссак посвятил изучению нового элемента много времени. В 1814 г. была напечатана его обширная работа о йоде, в которой он обосновал теорию водородных кислот (гидрокислот), подробно описал важнейшие соединения йода и установил путем сравнения различных реакций веществ с хлором и йодом, что хлор «сильнее йода».



Там, где по какой-либо причине йод вдруг становится редким гостем, резко возрастает численность глухих и уродливых слабоумных, с зобом. Парадоксально, но факт: в XVIII в. в центре Европы во французской Швейцарии целые деревни были населены «угодными Богу существами». Причем юродивых было так много, что в армии служить было практически некому. По этой самой причине Наполеону Бонапарту «пришлось» взять на себя необычную миссию и стать первым государственным деятелем, который приказал систематически исследовать зоб у своих подданных.
Время шло. И уже со второй половины XIX века йод стал использоваться как антисептик при любых операциях: от удаления зуба до ампутации конечности, и это сократило летальность операций до 20 процентов — число, которое поражало воображение хирургов, не привыкших обходиться без послеоперационных осложнений. В 1883 г. швейцарский хирург Т. Кохер обратил внимание на развитие признаков кретинизма (отставание психического и физического развития) после удаления щитовидной железы по поводу зоба. Но предположение о взаимосвязи между йодом и возникновением зоба не воспринималось всерьез до тех пор, пока в 1896 году Бауманн не обнаружил йод в ткани щитовидной железы.
Знаете ли вы, что:
Академик В.И.Вернадский считал, что в образовании йода в земной коре большую роль играют космические лучи, которые вызывают в земной коре ядерные реакции, то есть превращения одних элементов в другие. Благодаря этим превращениям в горных породах могут образовываться очень небольшие количества новых атомов, в том числе атомов йода.
Всего 0,6% йода, добавленного к углеводородным маслам, во много раз снижают работу трения в подшипниках из нержавеющей стали и титана. Это позволяет увеличить нагрузку на трущиеся детали более чем в 50 раз.
Йод применяют для изготовления специального поляроидного стекла. В стекло (или пластмассу) вводят кристаллики солей йода, которые распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается своеобразный фильтр, называемый поляроидом, который отводит встречный слепящий поток света. Такое стекло используют в автомобилях. Комбинируя несколько поляроидов или вращая поляроидные стекла, можно достигнуть исключительно красочных эффектов – это явление используют в кинотехнике и в театре.
Содержание йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъем, а в мае – июне йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Эти колебания имеют сравнительно небольшую амплитуду, и их причины до сих пор остаются загадкой.
Первый в России йодный завод был построен в 1915 г. в Екатеринославе (ныне Днепропетровск); получали йод из золы черноморской водоросли филлофоры; за годы первой мировой войны на этом заводе было добыто 200 кг йода.
Если грозовое облако «засеять» йодистым серебром или йодистым свинцом, то вместо града в облаке образуется мелкодисперсная снежная крупа: засеянное такими солями облако проливается дождем и не вредит посевам.
По данным Всемирной организации здравоохранения, сегодня почти 3 млрд населения Земли (то есть каждый третий) испытывают дефицит йода, и около 20 млн из них страдают умственной отсталостью.