Йод и его характеристики
Общая характеристика йода
Йод относится к редким (рассеянным) элементам, однако в природе его все-таки можно встретить в свободном состоянии в виде минерала (термальные источники вулкана Везувия). Значительное количество йода содержится в морской воде в виде солей йодидов или в земной коре в составе нефтяных буровых вод.
В виде простого вещества йод представляет собой кристаллы черно-серого (темно-фиолетового) цвета (рис. 1) с металлическим блеском и резким запахом. Пары йода, также, как и его растворы в органических растворителях, окрашены в фиолетовый цвет.
Рис. 1. Йод. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса йода
Относительная атомная масса безразмерна и обозначается Ar (индекс «r» — начальная буква английского слова relative, что в переводе означает «относительный»). Относительная атомная масса атомарного йода равна 126,9044 а.е.м.
Массы молекул, также как массы атомов выражаются в атомных единицах массы.
Молекулярной массой вещества называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Известно, что молекула йода двухатомна – I2. Относительная молекулярная масса молекулы йода будет равна:
Mr(I2) = 126,9044 × 2 ≈ 254.
Изотопы йода
Известно, что в природе йод может находиться в виде единственного стабильного изотопа 127I. Массовое число равно 127, ядро атома изотопа содержит пятьдесят три протона и семьдесят четыре нейтрона.
Существуют искусственные нестабильные изотопы йода с массовыми числами от 108-ми до 144-х, а также семнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 129I с периодом полураспада равным 1,57×107 лет.
Ионы йода
На внешнем энергетическом уровне атома йода имеется семь электронов, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25р 5.
В результате химического взаимодействия йод отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион либо принимает электроны от другого атома, т.е. является их акцептором и превращается в отрицательно заряженный ион:
I0 -1e → I+;
I0 -3e → I3+;
I0 -5e → I5+;
I0 -7e → I7+;
I0 +1e → I—.
Молекула и атом йода
В свободном состоянии йод существует в виде двухатомных молекул I2. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу йода:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
10,45 |
|
Относительная электроотрицательность |
2,66 |
|
Радиус атома, нм |
0,136 |
Примеры решения задач
| Задание | Напишите уравнения реакций, протекающих при электролизе водного растворов иодида калия с инертными электродами. |
| Ответ | KI ↔ K+ + I—.
катод (I—, H2O): 2H2O+2e → H2 + 2OH—; анод (K+, H2O): 2I— -2e → I2; 2КI+ 2H2O= 2KOH+ H2↑+ I2. |
| Задание | При взаимодействии хлора с иодидом калия был получен йод массой 50,8 г. Определите объем хлора, измеренный при нормальных условиях, который потребовался для этого. |
| Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия хлора с иодидом калия:
2KI + Cl2 = I2 + 2KCl. Найдем количество вещества йода (молярная масса – 260 г/моль): n = m / M; n(I2) = m (I2) / M (I2); n (I2) = 50,8 / 260 = 0,2 моль. Согласно условию задачи n(I2) : n(Cl2) = 1:1, значит n(I2) = n(Cl2) =0,2 моль. Тогда, объем хлора, потребовавшийся для осуществления данной реакции равен: V = n×Vm; V (Cl2) = n (Cl2) × Vm; V (Cl2) = 0,2× 22,4 = 4,48 л. |
| Ответ | Объем хлора равен 4,48 л |
