ИОД В ПРИРОДЕ

ИОД В ПРИРОДЕ. У Иосифа Бродского есть такие строки:

Горизонт улучшается. В воздухе соль и иод.

Откуда взяться в воздухе иоду?

Иод – элемент довольно редкий: в земной коре его очень мало – всего 0,00005%, это вчетверо меньше, чем мышьяка, в пять раз меньше, чем брома. Иод относится к галогенам (по-гречески hals – соль, genos – происхождение). Действительно, в природе все галогены встречаются исключительно в виде солей. Но если минералы фтора и хлора весьма распространены, то собственные минералы иода (лаутарит Ca(IO₃)₂, иодаргирит AgI) – чрезвычайная редкость. Обычно иод встречается среди других солей в виде примеси. Примером может служить природный нитрат натрия – чилийская селитра, в которой есть примесь иодата натрия NaIO₃. Залежи чилийской селитры начали разрабатывать еще в начале XIX века. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося после кристаллизации раствора добывали иод. В XIX веке Чили стало главным поставщиком этого редкого элемента.

Иодат натрия неплохо растворим в воде: 9,5 г на 100 г воды при 25^оС. Значительно лучше растворяется иодид натрия NaI: 184 г на 100 г воды! Иод в породах находится чаще всего именно в виде легкорастворимых неорганических солей и потому может выщелачиваться из них подземными водами. И далее попадает в реки, моря и океаны, где накапливается некоторыми организмами, в том числе водорослями. Например, в 1 кг высушенной морской капусты (ламинарии) содержится 5 г иода, тогда как в 1 кг морской воды – всего лишь 0,025 мг, то есть в 200 тысяч раз меньше! Недаром в некоторых странах из ламинарии до сих пор добывают иод, а у морского воздуха (его-то и имел в виду Бродский) – особый запах; в морской соли тоже всегда есть немного иода. Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и иод. В приморских областях количество иода в 1 куб. м воздуха может достигать 50 мкг, тогда как в континентальных и горных – всего 1 или даже 0,2 мкг.

Сейчас иод добывают в основном из вод нефтяных и газовых месторождений, и потребность в нем довольно велика. Во всем мире ежегодно добывают более 15 000 тонн иода.

Открытие и свойства иода. Впервые иод получил из золы морских водорослей французский химик Бернар Куртуа в 1811. Вот как он описал свойства открытого им элемента: «Новое вещество осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ...». По окраске паров иод и получил свое название: по-гречески «иодес» – фиолетовый.

Куртуа наблюдал еще одно необычное явление: твердый иод при нагревании не плавился, а сразу превращался в пар; такой процесс называется возгонкой. Д.И.Менделеев в своем учебнике химии так описывает этот процесс: «Чтобы очистить иод, его возгоняют... Иод прямо из паров переходит в кристаллическое состояние и садится в охлаждаемых частях аппарата в виде пластинчатых кристаллов, имеющих черновато-серый цвет и металлический блеск». Но если кристаллы иода нагревать в пробирке быстро (или не давать парам иода выходить наружу), то при температуре 113^оС иод расплавится, превратившись в черно-фиолетовая жидкость. Объясняется это тем, что при температуре плавления давление паров иода высоко – около 100 мм ртутного столба (1,3Ч10⁴ Па). И если над нагретым твердым иодом не будет достаточно его паров, то он испарится быстрее, чем расплавится.

В чистом виде иод – черно-серые тяжелые (плотность 4,94 г/см³) кристаллы с фиолетовым металлическим блеском. Почему же иодная настойка не фиолетовая? Оказывается, в разных растворителях иод имеет разный цвет: в воде он желтый, в бензине, тетрахлориде углерода CCl₄, многих других так называемых «инертных» растворителях имеет фиолетовый цвет – точно такой же, как у паров иода. Раствор иода в бензоле, спирте и ряде других растворителей имеет буро-коричневый цвет (как у иодной настойки); в водном растворе поливинилового спирта (–СН₂–СН(ОН)–)_n иод имеет ярко-синий цвет (это раствор применяется в медицине в качестве дезинфицирующего средства под названием «иодинол», им полощут горло, промывают раны). И вот что любопытно: реакционная способность иода в «разноцветных» раствора неодинакова! Так, в коричневых растворах иод намного активнее, чем в фиолетовых. Если порошок меди или листочек тонкой медной фольги внести в 1%-ный коричневый раствор, он обесцветится за 1–2 минуты в результате реакции 2Cu + I₂ ® 2CuI. Фиолетовый раствор останется в этих условиях без изменений в течение нескольких десятков минут. Каломель (Hg₂Cl₂) обесцвечивает коричневый раствор за несколько секунд, а фиолетовый – только за две минуты. Эти опыты объясняются тем, что молекулы иода могут взаимодействовать с молекулами растворителя, образуя комплексы, в которых иод более активен.