عنصر ید یکی از اعضای خانواده هالوژن‌ها است که در گروه ۱۷ جدول تناوبی قرار دارد. ید عنصر غیرفلزی جامد است که الکترونگاتیوی بسیار بالایی دارد و در دسته عناصر بلوک p قرار می‌گیرد. در این مطلب با بررسی ویژگی‌ها و خواص فیزیکی - شیمیایی این عنصر یاد می‌گیریم عنصر ید چیست و چه کاربردهایی دارد.

عنصر ید چیست ؟

عنصر ید که در هفدهمین گروه جدول تناوبی قرار دارد و با نماد شیمیایی (I) نشان داده می‌شود جزء عناصر نافلز است. رنگ این عنصر غیرفلزی به دو صورت خاکستری تیره یا بنفش تیره است. ید با عدد اتمی۵۳ از نظر واکنش‌پذیری بسیار ضعیف است و در گروه ۱۷ در مقایسه با عناصر هم‌گروه خود الکتروپوزیتیوترین عنصر به شمار می‌رود اما به طور کلی در مقایسه با سایر عناصر جدول تناوبی الکترونگاتیوی بالایی دارد. زمانی‌که ید حرارت می‌بیند در اثر گرما بخار بنفش‌رنگی را مانند شکل زیر آزاد می‌کند.

بخار بنفش‌رنگ ید

ید اغلب به صورت محلول در آب در اقیانو‌س‌ها و دریاچه‌های نمک یافت می‌شود. این عنصر به طور کامل در آب حل نمی‌شود و در بعضی از حلال‌ها مانند کربن تتراکلرید $$(CCl_4)$$ به طور کامل حل می‌شود. عنصر ید در طبیعت در هوا، خاک و آب نیز وجود دارد اما به طور کلی مهم‌ترین منبع ید اقیانوس‌ها هستند. البته ۷ سنگ معدنی یا همان کانی وجود دارند که در آن‌ها ید موجود است. ید به عملکرد بهتر مغز انسان کمک می‌کند.

عنصر ید
عنصر ید

برای اینکه به سادگی یاد بگیرید ید چیست و چه از ویژگی‌هایی برخوردار است در جدول زیر بسیاری از ویژگی‌ها و مشخصه‌های مهم عنصر ید به صورت خلاصه فهرست شده است.

گروه ۱۷
دوره ۵
دسته (بلوک) p
عدد اتمی ۵۳
حالت ماده در ۲۰ درجه سانتی‌گراد جامد
آرایش الکترونی $$[kr] 4d^{10}\ 5s^2 \ 5p^5$$
نقطه ذوب ۱۱۳/۷ درجه سانتی‌گراد (۲۳۶/۷ فارنهایت)
نقطه جوش ۱۸۴/۴ درجه سانتی‌گراد (۳۶۳/۹ فارنهایت)‌
چگالی ۴/۹۳۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب
جرم اتمی ۱۲۶/۹ گرم بر مول
ایزوتوپ کلیدی $$^{127} I$$
عدد اکسایش $$-1, +1, +3,+5, +7$$
سال کشف سال ۱۸۱۱ توسط برنارد کورتیوس

ید رادیواکتیو چیست ؟

نیمه عمر ایزوتوپ $$^{131}I$$ که به طور ناخواسته به وجود می‌آید برابر ۸ روز است که کاربرد فراونی نیز دارد. کاربرد آن در پزشکی برای نشان دادن عملکرد غده تیروئید است تا گوارتر و سرطان تیروئید را درمان کند و همچنین مکان تومورها را در مغز و کبد تشخیص دهد. این ید رادیواکتیو برای تشخیص ترکیبات در متابولیسم نیز کاربرد دارد. برخی از ترکیبات یدید به عنوان ماده حاجب (برای ایجاد اختلاف رنگ) در عکسبرداری رادیولوژی به کار می‌روند. به ید رادیواکتیو به اختصار در پزشکی «RAI» می‌گویند.

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر ید

برای اینکه به درستی یاد بگیریم ید چیست بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی آن مهم است زیرا به درک و شناخت این عنصر کمک بسیار بزرگی ‌می‌کند. به همین دلیل در این قسمت مهم‌ترین خاصیت‌های فیزیکی و شیمیایی عنصر ید را بررسی می‌کنیم.

خواص فیزیکی ید چیست ؟

ید، عنصری غیرفلزی است که رنگ آن خاکستری تیره متمایل به سیاه بوده و در دمای اتاق حالت فیزیکی جامد با ظاهر بلوری درخشان دارد. شبکه مولکولی ید شامل مولکول‌های دو اتمی $$(ٰI_2)$$ است که در حالت مذاب و گاز نیز مولکول‌ها نیز همین شکل هستند. مولکول‌های دو اتمی ید در دمای بالای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۳۰۰ فارنهایت) به اتم‌های ید تبدیل می‌شوند.

رنگ عنصر ید
استفاده از ید برای ضد عفونی کردن به دلیل خاصیت ضدمیکروبی و ضد ویروسی آن

فشار بخار عنصر ید در دمای اتاق متوسط است و در محفظه‌های باز به آرامی به بخار غلیظ بنفش رنگی تبدیل می‌شود که این بخار موجب تحریک چشم، بینی و گلو خواهد شد. در حالت کلی ید با غلظت بالا سمی است و می‌تواند به پوست و بافت‌ آن آسیب وارد کند. به همین دلیل بهتر است برای وزن کردن ید از یک ظرف در دار استفاده کنید.

خواص شیمیایی ید چیست ؟

اگر برای محلول‌سازی از محلول پتاسیم یدید استفاده شود فشار بخار ید به شکل قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند و در اثر این واکنش یک کمپلکس قهوه‌ای‌رنگ تشکیل می‌شود (تری یدید). واکنش محلول پتاسیم یدید با ید به صورت زیر خواهد بود:

$$KI + I_2\rightarrow KI_3$$

ید مذاب می‌تواند به عنوان حلال غیر آبی برای یدیدها مورد استفاده قرار بگیرد. هدایت الکتریکی ید مذاب به تعادل یونش بستگی دارد که واکنش تعادلی اولین یونش ید در زیر نشان داده شده است.

$$3I_2\rightleftharpoons I_3 ^+ + I_{3^{-.}}$$

یدیدهای قلیایی در ید مذاب انحلال‌پذیر هستند و محلول‌های رسانایی را به وجود می‌آورند. این محلول‌های به‌دست آمده الکترولیت‌های ضعیفی را تشکیل می‌دهند. یدیدهای قلیایی با ترکیب‌هایی که شامل ید با عدد اکسایش ۱+ هستند (مانند یدید برم) واکنش می‌دهند. واکنش ترکیب پتاسیم یدید با برم یدید به صورت زیر است:

$$KI_2 + IBr\rightleftharpoons KBr + 2I_2$$

در چنین واکنش‌هایی یدیدهای قلیایی ممکن است به عنوان باز در نظر گرفته شوند.

مولکول‌های ید می‌توانند به عنوان اسید لوییس نقش داشته باشند که با بازهای لوییس واکنش می‌دهند البته شدت واکنشی که بین اسید و باز رخ می دهد ضعیف است. اما در اثر این واکنش شیمیایی ترکیبات کمپلکس جامد به وجود می‌آیند. کمپلکس‌ها به راحتی در محلول شناسایی می شوند و آن‌ها اغلب تحت عنوان «کمپلکس‌های تبادل بار» (Charge Transfer Complex) شناخته می‌شوند.

مطلب پیشنهادی:
اسید و باز چیست — به زبان ساده
شروع مطالعه

برای مثال، یدیدها به آرامی در آب حل می‌شوند و محلول زردرنگ متمایل به قهوه‌ای تشکیل می‌دهند. یدیدها با الکل، اتر، کتون‌ها و سایر ترکیب‌هایی که به عنوان باز لوییس در شیمی نقش دارند از طریق اتم اکسیژن محلول قهوه‌ای‌رنگی را تشکیل می‌دهند. همچنین یدها در بنزن محلول‌های قرمزرنگی را تشکیل می‌دهند که این رنگ در اثر انتقال بارهای الکتریکی ناهمنام به وجود می‌آید.

در تصویر زیر رنگ‌های ایجاد شدده توسط ایجاد کمپلکس‌های تبادل بار آورده شده است.

کمپلکس‌های رنگی

در حلال‌های خنثی مانند کربن تتراکلرید $$(CCl_4)$$ یا کربن دی‌سولفید $$(CS_2)$$ محلول‌های بنفش رنگی ایجاد می‌شوند که شامل مولکول‌های ید آزاد هستند. از آنجا که یون‌های ید می‌توانند به عنوان بازهای لوییس نقش داشته باشند می‌توانند با ید واکنش دهند. به همین خاطر است که انحلال‌پذیری ید در آب در حضور یدیدها به طور قابل توجهی بهبود پیدا می‌کند. در اثر اضافه کردن سزیم یدید به ید محلول قرمزنگ متمایل به قهوه‌ای به وجود می‌آید که از این محلول محلول بلورک‌های سزیم تری‌یدید تشکیل می‌شوند.

ید در ترکیب با نشاسته کمپلکس آبی‌رنگ ایجاد می‌کند که در تصویر زیر این کمپلس رنگی نشان داده شده است. از این کمپلکس برای آزمون رنگ به‌منظور شناسایی حضور ید کمک می‌گیرند.

ترکیب ید با نشاسته

الکترون‌خواهی اتم ید تفاوت زیادی با سایر هالوژن‌ها ندارد اما قدرت اکسایش آن به عنوان عامل اکسیدکننده در مقایسه با برم، کلر و فلوئور کمتر است و از این جهت ضعیف‌تر عمل می‌کند. دلیل این امر آن است که طبق قانون دوره‌ای عنصرها در گروه از بالا به پایین قدرت اکسیداسیون کاهش پیدا می‌کند.

در واکنش زیر اکسیداسیون آرسنیت $$((AsO_3)^{3-})$$ نشان داده شده است. این واکنش برگشت‌پذیر تنها در حضور سدیم هیدروژن کربنات که به عنوان بافر نقش دارد، صورت می‌گیرد.

$$(AsO_3)^{3-} + I_2 +2OH^- \rightleftharpoons (AsO_4)^{2-} + 2I + H_2O$$

در این محلول اسیدی، آرسنات به آرسنیت کاهش داده می‌شود که یک محلول قلیایی قوی است اما یدی که در این واکنش تشکیل می‌شود ناپایدار است. رایج‌ترین واکنش اکسیداسیون شناخته شده برای ید،‌ اکسیداسیون مربوط به یون تیوسولفات $$((S_2O_3)^{2-})$$ است که به تتراتیونات $$((S_4O_6)^{2-})$$ اکسید می‌شود، واکنش اکسیداسیون تیوسولفات در زیر آورده شده است.

$$2(S_2O_3)^{2-} + I_2 \rightleftharpoons (S_4O_6)^{2-} + 2I^-$$

از این واکنش جهت تعیین حجم یون استفاده می‌شود. در نهایت برای مقدار مصرف ید در این واکنش از تست رنگ آبی در حضور نشاسته استفاده می شود. در صورتی‌که بعد از افزودن نشاسته به واکنش فوق رنگ آبی مشاهده نشد به این معناست که همه ید مصرف شده است.

پتانسیل اولین یونش اتم یون به طور قابل توجهی پایین‌تر از اتم‌های سبک هالوژن است و این موضوع برای بسیاری از ترکیبات شامل ید با اعداد اکسایش مثبت ازجمله ۱+ (یدیدها)، ۳+ (یدات‌ها) و ۷+ (پری‌یدات‌ها) صدق می‌کند. ید با بسیاری از عناصر به طور مستقیم واکنش می‌دهد. ید با بسیاری از فلزات و با برخی از غیرفلزات واکنش می‌دهد تا یدیدها را به وجود بیاورد.

ید چیست
عنصر نافلزی ید

برای مثال، نقره و آلومینوم در اثر ترکیب با ید به راحتی به یدیدهای خود تبدیل می‌شوند، همچنین فسفر سفید به راحتی با ید ترکیب می‌شود. یون ید که رنگی ندارد کاهنده بسیار قوی است و به راحتی الکترون از دست می‌دهد. رنگ محلول‌های یدید ممکن است در اثر اکسیداسیون و آزاد کردن ید (در اتمسفر اکسیژن) به رنگ قهوه‌ای تغییر کند. مولکول‌های عنصر ید از دو اتم ید $$(I_2)$$ تشکیل شده‌اند و همان‌طور که در قسمت‌های قبلی اشاره کردیم انحلال‌پذیری آن‌ها در حضور یدیدها افزایش می یابد که اغلب در این صورت پلی‌یدیدها را به وجود می‌آورند $$(I_2+ I^-\rightarrow I_3\ ^{-})$$.

محلول آبی هیدروکسید یدید $$(HI)$$ به عنوان اسید هیدرویدیک شناخته می‌شود که اسید بسیار قوی است. از این اسید در واکنش ید با اکسیدها، هیدروکسیدها و کربنات‌ها برای تشکیل یدیدها استفاده می‌شود. ید با عدد اکسایش ۵+ اسید نسبتا قوی $$(HIO_3)$$ را به وجود می‌آورد که به راحتی می‌تواند دهیدراته شود یعنی آب ساختاری خود را از دست دهد. در اثر دهیدراته شدن،‌ جامد سفیدرنگ ید پنتاکساید $$(I_2O_5)$$ به وجود می‌آید.

در ترکیباتی مانند پتاسیم متاپری‌یدات $$KIO_4$$ یا نقره پاراپری‌یدات $$(Ag_5IO_6)$$ به دلیل اندازه بزرگ اتم مرکزی ید، اتم‌های اکسیژن این امکان را دارند تا برای تشکیل پیوند بسیار به هم نزدیک شوند. در این حالت ممکن است که ساختار این ترکیبات شکل هندسی خاصی داشته باشند؛ این موضوع اغلب در اکثر ترکیبات پری‌یدات‌ها وجود دارد. به این معنا که اکثر پری‌یدات‌ها شکل هندسی خاصی دارند.

روش های تولید ید چیست ؟

از طریق آب‌‌نمک‌هایی که حاوی ید هستند به صورت صنعتی می‌توان ید را تولید کرد، البته این تنها یکی از روش‌های تولید ید است. آب‌نمک‌های طبیعی یا آن دسته از آب‌‌های شوری که از چاه‌های نفت استخراج می‌شوند شامل مقادیر بالایی از ید برابر ۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر (۰/۰۲ اونس در هرگالن)‌ هستند. کشورهایی که در راس تولیدکنندگان ید قرار دارند شامل شیلی،‌ ژاپن،‌ چین،‌ روسیه و آذربایجان هستند.

تولید ید
تولید ید در کارخانه

ناخالصی‌هایی ازجمله رس،‌ شن، ماسه و روغن توسط فیلتراسیون حذف می‌شوند و سپس محلول توسط جریانی از گوگرد دی‌اکسید و بعد از آن از طریق تعدادی از محفظه‌ها که شامل بسته‌هایی از سیم مسی هستند عبور می‌کنند. مس یدید که از این طریق تشکیل می‌شود از فیلتراسیون عبور می‌کند، با آب شسته و سپس خشک می‌شود و در نهایت به پودری با اندازه‌های ریز تبدیل می‌شود. محصول واکنش همراه با پتاسیم کربنات گرم می‌شود تا محصول پتاسیم یدید به دست آید که در مرحله پایانی به عنصر آزاد ید، دی‌کرومات و اسید سولفوریک تبدیل می‌شوند. واکنش همه مراحل فوق در زیر آورده شده است.

$$Cu_2I_2 + K_2CO_3\rightleftharpoons 2KI + Cu_2O + CO_2$$

$$6KI + Na_2Cr_2O_7 + 7H_2SO_4 \rightleftharpoons 3I_2 + Cr_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4 + 3K_2SO_4 + 7H_2O$$

در مرحله نهایی، کلر به عنوان عامل اکسیدکننده وارد واکنش می‌شود.

$$2KI + Cl_2 \rightleftharpoons 2KCl + I_2$$

البته عنصر ید در مقیاس صنعتی به مدت بسیار طولانی از طریق بازیابی جلبک‌های دریایی تولید می‌شد. جلبک‌های دریایی خشک و سوزانده می‌شوند و خاکستر حاصل از این فرایند با آب، شستشو (فرایند لیچینگ) می‌شود. سدیم سولفات و سدیم کلرید توسط فرایند متبلور شدن خارج می‌شوند و محلول باقی‌مانده توسط تبخیر آب غلیظ می‌شود.

محلول نهایی که شامل ۳۰ الی ۱۰۰ گرم ید در لیتر (۴ الی ۱۳ اونس در گالن) است به منظور تجزیه سولفیت با اسید سولفوریک واکنش می‌دهد. سولفید و دی‌اکسید منگنز نیز برای آزادسازی عنصر ید به آن‌ها اضافه و تبخیر و خالص‌سازی می‌شوند. در نهایت با افزودن سولفات مس، مس یدید به وجود می آید. منبع مهم دیگر برای تولید عنصر ید به صورت تجاری، ذخایر نمکی یا رسوب نیترات است که در آن‌ها ید به صورت یدات جامد به ویژه یدات کلسیم $$(Ca(IO_3)2)$$ وجود دارد.

کاربرد ید

عنصر ید کاربردهای متنوعی دارد و در زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ازجمله کاربردهای ید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اولین کاربرد تجاری ید در عکاسی است؛ لوئیس داگور روشی را برای تهیه عکس بر روی قسمتی از فلز ابداع کرد.
  • در صنعت داروسازی، صنعت چاپ (برای جوهرهای رنگی) و تهیه غذای حیوانات نیز کاربرد دارد.
  • معمولا در شکل قرص به عنوان تصفیه‌کننده آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • این عنصر در اکثر داروهایی که برای ضدعفونی زخم‌ها استفاده می‌شوند وجود دارد.

تاثیر عنصر ید بر محیط زیست

ید موجود در هوا با ذرات آب واکنش می‌دهد و در آب یا خاک حل می‌شود. گیاهان، ید حل شده در خاک یا آب را در مرحله رشد جذب می‌کنند و از طریق آن‌ها ید وارد بدن انسان‌ها یا حیوانات می‌شود. ید موجود در آب تبخیر و وارد هوا می‌شود و این موضوع مانند یک چرخه عمل می‌کند. همچنین فعالیت‌های انسانی گاز ید را از طریق سوختن زغال سنگ یا نفت وارد هوا می‌کنند. البته مقدار یدی که از طریق فعالیت‌های انسانی وارد محیط زیست می‌شود در برابر یدی که از طریق تبخیر آب اقیانوس‌ها وارد می‌شود بسیار ناچیز است.

همان‌طور که گفتیم یکی از ایزوتوپ‌های ید رادیواکتیو هستند و اغلب نیمه‌عمر بسیار کوتاهی دارند و دوباره به شکل پایدار ید تبدیل می‌شوند. البته یک ایزوتوپ ید وجود دارد که نیمه‌عمر آن چندین میلیون سال است و به همین دلیل برای محیط زیست خطرات بسیار جدی به همراه خوهد داشت. این ایزوتوپ از طریق فعالیت‌های نیروگاه‌های هسته‌ای که توسط فرایندهای هسته‌ای اورانیوم و پلاتینیوم وارد هوا می‌شود. سالانه در اثر فعالیت نیروگاه‌های هسته‌ای مقدار بسیار زیادی از یدهای رادیواکیتو وارد هوا می‌شوند.

سوالات متداول مرتبط با عنصر ید

در این قسمت برای این‌که به طور خلاصه و مفید یاد بگیرید عنصر ید چیست سوالات متداول در رابطه با ید گردآوری و پاسخ داده شده است.

کدام مواد غذایی شامل ید هستند؟

محصولاتی که بیشترین مقدار ید را دارند شامل جلبک دریایی، شیر، ماهی سالمون،‌ میگو و تخم‌مرغ هستند. البته،‌ بیشتر نمک‌های غذایی نیز یددار شده‌اند و به همین دلیل ید به‌راحتی در اکثر مواد غذایی وجود دارند و این طریق بدن انسان ید لازم را دریافت می‌کند.

مشخصه های عنصر ید چیست ؟

عنصر ید یکی از اعضای هالوژن‌ها است که در گروه ۱۷ و دوره پنجم جدول تناوبی قرار دارد. الکترونگاتیوی و الکترون‌خواهی بالایی در مقایسه با سایر عناصر جدول تناوبی دارد. رنگ این عنصر خاکستری تیره است که در اثر حرارت، بخار بنفش‌رنگ غلیظی را تولید می‌کند. این بخار برای چشم‌ها، دست‌ها و بینی خطرناک است به همین دلیل باید به هنگام استفاده از ید به‌ویژه در مجاورت گرما موارد ایمنی را در نظر گرفت. این عنصر در دسته نافلزات قرار دارد و آرایش الکترونی آن به $$ns^2ns^p$$ ختم می‌شود و در جدول تناوبی متعلق به عناصر دسته p است.

محلول ید چیست ؟

تنتور ید یا همان محلول ید از ۲ تا ۷ درصد عنصر ید به همراه پتاسیم یدید یا سدیم یدید تشکیل شده است و در مخلوطی از اتانول و آب حل می‌شود. محلول ید خاصیت ضدعفونی‌کننده دارد و برای ضدعفونی و پیشگیری از ایجاد عفونت در محل زخم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی محلول ید می‌تواند میکروب‌های قوی را از بین ببرد و رشد آن‌ها را کنترل کند و از این طریق باعث پیشگیری از عفونت در محل زخم می‌شود.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۱۰ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

«سرور کعب عمیر» دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد و متالورژی گرایش سرامیک از دانشگاه علم و صنعت ایران است. به نانومواد، شیمی آلی، فوتوکاتالیست، بایومواد و همچنین هنر و سینما علاقه دارد. او اکنون در زمینه شیمی با مجله علمی-آموزشی فرادرس فعالیت می‌کند.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *