Jod (I, łac. iodum) – pierwiastek chemiczny z grupy 17 – fluorowców w układzie okresowym. Jego nazwa pochodzi od stgr. ἰοειδής ioeides – fioletowy.

W naturze występuje tylko jeden trwały jego izotop ¹²⁷I. Izotopy promieniotwórcze: ¹²³I,¹²⁵I,¹²⁹I,¹³¹I.

Historia

Odkryty w 1811 roku przez Bernarda Courtois, co zostało później potwierdzone przez chemików: Charles’a Desormes’a i Nicholasa Clémenta. Właściwości jodu przebadał dokładniej w 1813 roku inny znany francuski chemik Joseph Louis Gay-Lussac, który nadał temu pierwiastkowi nazwę. Do pierwszego wyodrębnienia tego pierwiastka rościł sobie też prawa Humphry Davy, który pracował nad nim niezależnie, ale opublikował swoje wyniki kilkanaście dni po Desormie i Clémencie.

Zgodnie z zaleceniami IUPAC symbolem jodu jest „I”^[6], jednak w starszej literaturze spotyka się symbol „J”^[7][8].

Właściwości

Jod w temperaturze pokojowej występuje w postaci stałej, jako połyskliwa, niebiesko-czarna substancja krystaliczna, sublimująca po podgrzaniu i dająca fioletowe opary o charakterystycznej drażniącej woni. Pary jodu można łatwo zestalić na chłodniejszej powierzchni w procesie resublimacji.

Słabo rozpuszcza się w wodzie, ale jest dobrze rozpuszczalny w wodnym roztworze jodku potasu (płyn Lugola), gdzie tworzy jony I_n⁻ (przede wszystkim I₃⁻), a także w alkoholach, chloroformie i innych rozpuszczalnikach organicznych.

Występowanie

Jod należy do pierwiastków mało rozpowszechnionych w przyrodzie. Większe jego ilości występują w wodzie morskiej i solankach, towarzyszy także pokładom saletry potasowej, np. w Chile. Występuje również w wielu codziennych produktach spożywczych takich jak mleko, jaja, warzywa czy ryby, o ile pochodzą z terenów, gdzie jod występuje w glebie i w wodzie. Są to jednak ilości niepokrywające dziennego zapotrzebowania człowieka.

Związki i reaktywność jodu

Chemia nieorganiczna

Jod jest podobnie do innych chlorowców bardzo reaktywny, szczególnie wobec metali, z którymi daje jodki. Tworzy liczne związki chemiczne, w których występuje jako jedno-, trój-, pięcio- lub siedmiowartościowy. W reakcji z amoniakiem tworzy wybuchowy jodek azotu. Własności związków jodu są podobne do analogicznych związków bromu lub chloru. Najważniejsze nieorganiczne związki jodu to: jodek potasu, jodowodór, jodany, nadjodany.

Chemia organiczna

Wiązanie C-I jest najmniej trwałe spośród połączeń halogenów z węglem (anion jodkowy jest dość dobrą grupą opuszczającą) i ulega stosunkowo łatwemu podstawieniu przez nukleofile. Reaktywność jodków alkilowych wykorzystywana jest w reakcjach alkilowania, szczególnie do metylowania za pomocą jodku metylu CH₃I (łagodniejszego od siarczanu dimetylu). Jednocześnie jest to przyczyną silnie toksycznych właściwości tych związków.

Jod może tworzyć związki kompleksowe z niejonowymi związkami powierzchniowo czynnymi (tzw. jodofory). W takich kompleksach jod wiąże się z wodorem grupy hydroksylowej niejonowego związku za pomocą wiązania koordynacyjnego typu mostka wodorowego. Takie wiązanie nadaje jodoforom własności łagodności dla skóry przy jednoczesnym silnym działaniu mikrobiobójczym oraz własnościach myjących.

Jod posiada łagodne własności utleniające, np. wobec organicznych związków fosforu:

P^III → P^V

W środowisku zasadowym wiązanie P-I w diestrach kwasu jodofosforowego (RO)₂P(O)I jest niezwykle reaktywne wobec nukleofili, w wyniku czego powstają różnorodne pochodne kwasu fosforowego (diestry, triestry, amidoestry, pirofosforany).

W środowisku zasadowym jod reaguje bardzo łatwo z aldehydami i ketonami posiadającymi grupę metylową w pozycji α z wytworzeniem jodoformu (reakcja haoloformowa). Reakcja ta jest wykorzystywana w analityce, natomiast sam jodoform jest jednym z pierwszych antyseptyków.

Zastosowanie

Jod ma zastosowanie w produkcji barwników oraz w fotografii. W medycynie stosowany jest w leczeniu i profilaktyce chorób tarczycy oraz jako środek dezynfekujący w formie jodyny. Izotopy promieniotwórcze ¹²³I oraz ¹³¹I mają zastosowanie w rozpoznawaniu i leczeniu chorób tarczycy^[9][10]. Jod służy też do wykrywania skrobi w analizie chemicznej (próba jodowa), w formie jodyny bądź płynu Lugola. Ponadto pary jodu wykorzystywane są do wywoływania płytek do chromatografii cienkowarstwowej.

Znaczenie biologiczne

Jod jest dla człowieka niezbędnym mikroelementem. Jest on dostarczany z pożywieniem i wodą. Gleby i woda okolic nadmorskich są najbogatsze w jod, im dalej od morza gleby są coraz uboższe w ten pierwiastek. Najmniej jodu jest w glebie i wodzie okolic górskich i podgórskich. Ciało zdrowego człowieka zawiera 30–50 mg jodu. Najwięcej jodu występuje w tarczycy, która ma zdolność aktywnego gromadzenia tego pierwiastka. Bez jodu niemożliwa jest produkcja w pęcherzykach tarczycy tyroksyny (T4) i trójjodotyroniny (T3), niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania wszystkich komórek organizmu.

Niedobór jodu w pożywieniu i w wodzie po pewnym czasie może prowadzić do powstania wola tarczycy. Zagrożenia takie występuje przede wszystkim w okolicach górskich. Dawniej takie tereny były miejscami endemicznego występowania wola u osób dorosłych i wrodzonego kretynizmu u dzieci. Niedobór jodu niweluje się współcześnie przez jodowanie soli kuchennej lub dodatek związków jodu do mąki.

Niedostatek jodu u dzieci zmniejsza zdolność uczenia się, spowalnia wzrost i rozwój fizyczny w okresie pokwitania. U dorosłych może upośledzać funkcje rozrodcze, utrudniać utrzymanie ciąży, prowadzić do niewydolności tarczycy i w konsekwencji do zahamowania funkcji wielu narządów i procesów życiowych organizmu.

Dobowe zapotrzebowanie na jod jest bardzo małe, ok. 200 mikrogramów, w ciągu całego życia potrzeba zatem zaledwie kilka gramów jodu. Niektóre warzywa głównie z rodziny krzyżowych (np. kapusta) zawierają rodanki, które działając antagonistycznie do jodków, mogą pogorszyć przebieg niektórych schorzeń tarczycy.

Od około 12 tygodnia płód zaczyna wytwarzać własne hormony tarczycowe. Potrzebny jod pobiera od matki, także w okresie karmienia piersią jedynym źródłem jodu dla dziecka jest matka. Dlatego szczególnie w tych okresach uzupełnianie jodu w pożywieniu matki jest ważne.

Na świecie około 1,5 miliarda ludzi żyje w rejonach dotkniętych niedoborem jodu, a wole endemiczne pojawia się u około 600 milionów ludzi. Taki sam problem występuje w Europie, a także na całym terenie Polski (oprócz wąskiego pasa wybrzeża Bałtyku), szczególnie w województwach południowych.

Jod w postaci czystej jest toksyczny. W kontakcie ze skórą wywołuje silne podrażnienia, rany i zmiany martwicze. Po spożyciu powoduje pojawienie się ciemno zabarwionych wymiotów, bólu brzucha, ciemnych plam w ustach i szumu w uszach. W cięższych przypadkach może wystąpić wstrząs, majaczenie i stupor. Duże dawki jodu mogą uszkadzać ściany żołądka i jelit, a także nerki.

Długotrwałe zażywanie zwiększonych dawek jodu prowadzi do rozwoju jodzicy. Dawka śmiertelna dla człowieka wynosi 3-4 g.

Leczenie zatruć jodem

Osobom zatrutym podaje się doustnie zawiesinę skrobi, która wiąże jod, lub tiosiarczan sodu redukujący wolny jod do jodków. Stosuje się też wymuszoną diurezę i wyrównuje zaburzoną gospodarkę elektrolitową.

Zobacz też

• zaburzenia z niedoboru jodu
• AOX