يد، [7553-56-2] با جرم اتمي 126.9044، عدد اتمي 53، عنصري غير فلزي از خانواده هالوژنهاست که در گروه VII A جدول تناوبي بين برم و استاتين قرار دارد.
آرايش الکتروني اتم يد بصورت Kr] 4d10 5s2 5p5] است.جرم اتمي نسبي پايدار يد فقط ايزوتوپ 127 است. تاکنون 22 ايزوتوپ مصنوعي براي يد تهيه شده است که جرمي بين 117 تا 139 دارند و 14 مورد از اينها راندمان پرتوزايي مهمي را دارند، I122 تا I123 و I126 تا I136 .
کوتاهترين نيمه عمر مربوط به ايزوتوپ I136 با نيمه عمر 86 s و بلندترين نيمه عمر مربوط به ايزوتوپ I129 با نيمه عمر1.6×107a است. ايزوتوپ I129 محصول شکافت U235 با نوترون آرام است.بدليل استفاده آنها در کار رديابي راديواکتيو و راديوتراپي(پرتو درماني)، مهمترين راديوايزوتوپها I131 با نيمه عمر 8d و I125 با نيمه عمر 60d ميباشند.
تاریخچه کشف یـد:
ید براي اولين با در سال 1811 توسط برنارد کورتیوس(Bernard Courtois)] [1777-1838 در فرانسه کشف گرديد. یـد هم مانند بسیاری از ترکیبات دیگر بصورت اتفاقی کشف گردید. در آن زمان ارتش ناپلئون برای تهیه باروت نیاز به مقدار زیادی پتاسیم نیترات (Saltpeter) داشت. پتاسیم نیترات یکی از ترکیبات اصلی باروت بود و برای تولید آن نیاز به منبع عظیمی از سدیم کربنات بود. سدیم کربنات را از خاکستر چوب تهیه میکردند اما جنگ به درازا کشید و چوب درخت بید که از آن برای تهیه سدیم کربنات استفاده میشد، تمام شد. در این بین پیشنهاد گردید که از خاکستر جلبک دریایی برای اینکار استفاده شود که منابع بزرگی از آن در سواحل نورماندی و بریتانیا وجود داشت. این پیشنهاد مورد قبول واقع شد.
در این پروسه جدید مقدار زیادی ترکیبات گوگردی مزاحم بوجود می آمدند که ظروف کار را آلوده میکردند. برای تمیز کردن آنها از اسید سولفوریک استفاده میشد. یکروز کورتیوس ناخواسته مقدار بیشتری اسید برای تمیز کردن خمره پتاسیم نیترات خود، بکار برد.
ناگهان یک بخار بنفش رنگی به هوا برخواست که این بخار بنفش پس از تماس با یک لوله سرد به فرم کريستالی براق تبدیل شد.
او تعدادی آزمایش ساده روی آن انجام داد و متوجه شد که این ماده با فسفر، هیدروژن و برخی فلزات بخوبی ترکیب میشود ولی با اکسیژن و کربن به راحتی ترکیب نمیشود. بعلاوه او کشف کرد که وقتی این ماده با آمونیاک ترکیب گردد یک ماده کاملا قابل انفجار بوجود می آید و در اثر حرارت تجزیه نمیشود.
کورتیوس نمیدانست که این ماده یک عنصر جدید است یا خیر و با تشدید جنگ او دیگر فرصت کافی برای تحقیق بیشتر روی این ماده نداشت. به همین منظور مقداري از اين ماده مجهول را به ديگر دانشمندان مانند چارلز- برنارد دسورمز Désormes (1777-1862) ، نیکولاس کلمنت Nicolas Clément 1779-1841، گیلوساکGay-Lussac (1778-1850) و آندره آمپر André Ampère ارسال کرد.
در ابتدا گیلوساک و آمپر این ماده را ترکیبی اکسیژندار معرفی کردند. اما هنوز مطمئن نبودند تا زمانیکه همفری دیوی و جوزف گیلوساک آزمایشاتی روی این ماده انجام دادند. در دهم دسامبر1813 مقاله ای را انتشار داد که در آن اظهار داشت که آن یک ماده جدید بوده و از نظر خواص و ویژگیها بسیار شبیه به کلر و فلوئور است و آنرا Iodine که برگرفته از کلمه یونانی ioeides به معنای رنگ بنفش است نام نهاد و در مشاجره بر سر کاشف یـد، گیلوساک و دیوی، برنارد کورتیوس را کاشف این عنصر جدید اعلام کردند.
اولین ترکیب معدنی یـد دار () در سال 1825 در مکزیک کشف گردید و کشف یدات در سال 1840 در شیلی اتفاق افتاد.
ایجاد رنگ آبی در واکنش یـد با نشاسته در سال 1814توسط جی.جی کالین کشف گردید. او نشان داد که به کمک این پدیده میتوان یـد را در نسبت یک به 400000 تعیین مقدار کرد. در اواسط قرن 1800 Jean Boussingault فرانسوی برای اولین بار پیشنهاد کرد که از ترکیبات یـددار برای درمان گواتر استفاده گردد. شیمیدان آلمانی بنام Eugen Baumann(1846-1896) کشف کرد که غده تیروئید سرشار از یـد است.
خواص فيزيکي:
يـد اولين عضوي از خانواده هالوژنهاست که در دماي معمولي بصورت جامد است. بخار يد در فشار پايين فلورسانس از خود نشان ميدهد و وقتي بوسيله نور خورشيد يا نور قوس الکتريکي روشن ميشود نوري به رنگ سبز مايل به زرد از خود ساطع ميکند. همچنين وقتي در ميدان مغناطيسي بين منشور صليبي(ضربدري) نيکل و ترمولومينسانت (Thermoluminescent) بالاي 500 درجه سانتيگراد قرار ميگيرد نور پلاريزه را ميچرخاند. جذب اشعه ایکس یـد اندازه گیری شده و مشخص شد در ساختار اورتورومبیک تبلور پیدا میکند.
Crystal structure:base-centered orthorhombic
Unit-cell dimensions / pm:a=726.47, b=478.57, c=979.08
برخي از خواص فيزيکي يـد عبارتند از :
جدول زیر حلاليت يـد در آب و حلالهاي آلي وبه همراه رنگ آنها را نشان میدهد :
حلالیت یـد در آب در دماهای مختلف:
| Temperature, 0C | Solubility, g/kg | Temperature, 0C | Solubility, g/kg |
| 0 | 0.162 | 60 | 1.06 |
| 20
25 |
0.293
0.340 |
70
80 |
1.51
2.17 |
| 30 | 0.399 | 90 | 3.12 |
| 40 | 0.549 | 100 | 4.48 |
| 50 | 0.769 | 110 | 6.65 |
خواص شیمیایی:
حالتهاي اکسايش معمول يـد به ترتيب تمايل برابر است با: 1- 1+ 3+ 5+ 7+
اما حالت اکسايش 4+ نيز در ترکيبي مانند ديده شده است. همچنين يـد در بين هالوژنها از نظر الکترونگاتيويته در رتبه آخر قرار دارد و شدت واکنش آن در مقايسه با فلوئور، کلر و برم کمتر است. همچنين خواص اکسيداسيوني ملايمي از خود در برابر اسيدها نشان ميدهد.
قدرت اکسيد کنندگي يـد از استاتين پنجمين عنصر از گروه هالوژنها، بيشتر است.واکنش مشخصه هالوژنها در واکنش مستقيم آنها با فلز است که شدت اين واکنش در يـد در مقايسه با ديگر هالوژنها کمتر است که منجر به تشکيل يک جامد غير فرار ميگردد.
یـد در حالت جامد یا بخار با مس، نقره، منیزیم، کلسیم، آلومینیوم، روی، قلع، نیکل و آهن واکنش داده و یـدیـدهای مربوطه را بوجود می آورد. ولی با سرب، بیسموت یا طلا واکنشی انجام نمیدهد. با پلاتین در دمای معمولی واکنش نمیکند ولی در دمای 14000C به راحتی واکنش داده و و میدهد. یـد با تنگستن در دمای معمولی واکنش میدهد ولی در دمای بالا خیر. همچنین با تانتال و نیوبیوم در دمای 1300-15000C واکنش داده و پنتایـدیـدهای مربوطه را میدهد. واکنش یـد با وانادیوم منجر به تولید میشود که در اثر حرارت به تجزیه میگردد.
بخار مرطوب یـد اثر خورندگی بر روی فلزات و انواع استنلس استیل را دارد. شروع این خوردگی با ایجاد یک مرکز یـدیـد فلز است و سپس بصورت الکتروشیمیایی خوردگی ادامه پیدا میکند. فقط استیلهای مولیبدن و تیتانیوم از اثر یـد در امان هستند.
يد با گازهاي نجيب، گوگرد و سلنيوم واکنش انجام نميدهد. از طرفي با برخي عناصر بطور مستقيم واکنش انجام ميدهد مانند: کربن،نيتروژن، اکسيژن و برخي فلزات بي اثر. برخلاف کلر، يد با مونوکسيد کربن،نيتريک اکسيد يا دي اکسيد گوگرد واکنش نميدهد.
واکنش یـد با مونوکسید کربن فقط تحت شرایط اسیدی و کاتالیزور نمکهای پالادیوم امکانپذیر است. واکنش بخار فسفر و یـد منجر به ایجاد میگردد. یـد در سولفوریک اسید غلیظ بدون انجام واکنشی حل میشود ولی در نیتریک اسید غلیظ به پنتااکسید یـد تبدیل میشود.
واکنش هیدرولیز يـد بصورت زیر است:
ثابت تعادل برای واکنش فوق در دمای 250C برابر 5.4×10-13 است. غلظت ترکیبات طرف دوم واکنش وابسته به است. هرچه بیشتر شود مقادیر طرف دوم واکنش بیشتر میشود بطور مثال در تقریبا 99% داریم ولی در تقریبا 12% یـد و 88% داریم. ثابت تفکیک برابر 2.3 ×10-11 بوده و تاثیر کمی در تشکیل یون دارد.
در محلول اسیدی، یـد یک اکسید کننده ضعیفی است. پتانسیل احیاء در 250C برابر 0.534- V است.یـد به سهولت تیوسولفات را به تتراتیونات اکسید میکند:
بطور مشابه یونهای و را در محلول اسیدی به و تبدیل میکند.
در محلولهای رقیق آبی، یـد دی اکسید گوگرد را به سولفوریک اسید اکسید میکند.
” تعيين درصد خلوص يـد بر طبق متد USP ”
خلوص يـد طبق استاندارد USP نبايد كمتر از 99.80% و بيشتر از 100.5% باشد.
باقيمانده غير فرار:
5 گرم يد را در يك ديش چيني وزن نموده و وزن دقيق آنرا يادداشت كنيد. سپس آنرا زير هود، در حمام آب قرار دهيد تا تمام يد بخار گردد. پس از اتمام اين مرحله ديش را به مدت يكساعت در داخل اون تحت دماي 105 درجه سانتيگراد قرار دهيد.
سپس آنرا در داخل دسيكاتور بگذاريد. پس از آنكه به دماي محيط رسيد آنرا وزن كنيد. باقيمانده نبايد بيش از 0.05 درصد وزن اوليه باشد.
كلريد و بروميد:
250 ميليگرم يد كاملا پودر شده را وزن نموده و 10 ميلي ليتر آب مقطر به آن اضافه كنيد. آنرا فيلتر كرده و به محلول زير صافي قطره قطره سولفوروس اسيد رقيق (حدودا 1%) را تا زماني اضافه كنيد كه محلول بيرنگ گردد.
به محلول، 5 ميلي ليتر آمونياك 6 نرمال اضافه نموده و سپس 5 ميلي ليتر نيترات نقره 0.1 نرمال را قطره قطره و به آرامي اضافه كنيد. حاصل را فيلتر نموده و محلول زير صافي را با نيتريك اسيد، اسيدي نماييد. كدورت محلول حاصل نبايد از كدورت محلولي باشد كه تحت شرايط و واكنشگرهاي يكسان از 0.1 ميلي ليتر كلريدريك اسيد 0.02 نرمال تهيه شده باشد كه البته سولفوروس اسيد(H2SO3) از آن حذف شده است.
تعيين درصد خلوص يـد:
در يك بشر كوچك 1 گرم پتاسيم يديد را در 5 ميلي ليتر آب حل كنيد سپس حدود 500 ميليگرم يد كاملا پودر شده را در يك ارلن دربدار وزن كرده و وزن دقيق آنرا يادداشت كنيد.
محلول پتاسيم يديد را به يد اضافه نموده و درب بالن را ببنديد. كمي تكان دهيد تا يد كاملا حل گردد. پس از انحلال كامل 50 ميلي ليتر آب مقطر و 1 ميلي ليتر اسيد كلريدريك 3 نرمال اضافه نماييد. حاصل را با محلول استاندارد شده سديم تيوسولفات 0.1 نرمال تيتر كنيد. در نزديكي نقطه پاياني زمانيكه رنگ محلول يد زرد كاهي شد 3 ميلي ليتر شناساگر چسب نشاسته اضافه كنيد. رنگ محلول آبي تيره خواهد شد. تا بيرنگ شدن محلول تيتر را ادامه دهيد.
محاسبه:
هر ميلي ليتر محلول سديم تيوسولفات 0.1 نرمال با 12.69 از يد هم ارز است.
سم شناسي و بهاشت حرفه اي
یـد بوسیله بدن جذب میشود و به فرم دی یـدوتیروزین و تری یـدوتیرونین انباشته میشود. یـد برای انسان و دیگرجانداران بزرگ یک ماده ضروری است. يک شخص در حالت عادي نياز به 75 ميليگرم يد در سال دارد. که ميتواند توسط نمکهاي يـددار تامين گردد.
یـد در دماي معمولي مقايسه با ديگر هالوژنها از ايمني بالاتري برخوردار است. زيرا یـد جامد بوده و فشار بخار آن فقط 1 kPa
(7.5 mmHg) در دماي 25 درجه سانتيگراد است در صورتيکه اين مقدار براي برم و کلر به ترتيب برابر 28.7 kPa و 700 kPa است.
انجمن بهداشت و ایمنی حرفه ای امریکا( OSHA) ماکزیمم مقدار غلظت بخار یـد مجاز در هوای محیط کار را 0.1 ppm تعیین نموده است.اگر بخواهيد يـد را با دست لمس کنيد توصيه ميشود حتما از دستکش و پيشبند پلاستيکي و عينک محافظ و ماسک استفاده کنيد. حداکثر مقدار ممکن از يـد براي قرار گرفتن در معرض آن در يک ساعت، 0.1 ppm است. در معرض قرار گرفتن ريه و چشمها در برابر 0.1 ppm یـد ميتواند باعث سوزش اين اعضاء گردد.
قرار گرفتن در معرض بيش از 0.1 ppm در طي دوره هاي زياد ميتواند باعث سوزش شديد چشمها و بخشهاي تنفسي و ورمهاي ريوي گردد.دز مرگ آور براي يک فرد بزرگسال بين 2 تا 4 گرم است. طولاني کردن تماس یـد با پوست ميتواند بسيار مضر و باعث سوختگي گردد. آستانه تشخیص بوی یـد برای انسان برابر 0.9 ppm میباشد.
اثرات مزمن قرار گرفتن در معرض یـد: بی خوابی، آماس ملتحمه، التهاب مخاط بینی، برونشیت، رعشه، افزایش ضربان قلب، اسهال و کاهش وزن.
ظروف خالي يـد را بايد در کوره ها سوزاند يا با محلول رقيق تيوسولفات يا تيو سولفيت خنثي کرد.
اگر چشمها بخاطر تماس با يـد سوزش پيدا کرد بايد با آب شستشو داده شود. براي الودگي پوست ميتوان از محلول تيوسولفات 5% استفاده کرد.اگر يـد بلعيده شود، شخص را وادار به استفراغ کرده و معده بايد بلافاصله با تيوسولفات 5% شستشو داده شود سپس مصدوم به بيمارستان منتقل گردد. اگر مصدم بیهوش شده باشد چیزی به وی نخورانید.
اگر شخص در اثر آلودگي با يـد دچار مشکلات شديد ريوي شد بايد مصدوم را به هوای آزاد انتقال داد. اگر برای مصدوم تنفس به راحتی امکان نداشت از کپسول اکسیژن استفاده کنید و درصورت قطع شدن تنفس از تنفس مصنوعی را انجام دهید.
یـد میتواند در یک با محلول آمونیاک در حضور یک ماده فعال آلی مخلوط گردد. گرچه تماس گاز آمونیاک و محلول آن با یـد آزاد و مشتقهای هالوژن آن در هر فرمی میتواند منجر به تشکیل ماده قابل انفجار نیتروژن تری یـدیـد(NI3)گردد. اگر رنگ قهوه ای تیره آن به جامد سیاه رنگ تبدیل شد تا زمانیکه مرطوب است باید دور ریخته شود یا روی آن یک مایع احیاءکننده مانند اتانل یا هر ماده ایکه میتواند یـدینه شود (یـد دار) ریخته شود.
یـدیـدها وقتی سمی هستند که مقدار آنها زیاد باشد. خوردن یا جذب شدن آنها از پوست باعث یـدیسم میگردد. که با بروز دانه و جوش، آبریزش بینی یا سردرد خود را نشان میدهد. در موارد شدید ممکن است باعث ضعف و سستی، کم خونی و افسردگی گردد.
در تماس با ترکیبات آلی یـد حتما دقت لازم را داشت.
در سال 1979 و 1986 حوادث هسته ای منجر به آزاد شدن یـد رادیواکتیو 131I به اتمسفرگردید. خوردن پتاسیم یـدیـد بلافاصله پس از آلودگی با این یـد رادیواکتیو میتواند مقدار تابش رادیواکتیو را در غده تیروئید تا بیش از 90% کاهش دهد. برای بزرگسالان مقدار 130 mg توصیه شده است. اگر از مدت آلودگی 4 ساعت بگذرد پتاسیم یـدیـد فقط تا 50% از آلودگی را میتواند کاهش دهد.
