3. Свойства

3.1 Физические свойства

Плотность Йода 4,94 г/см3, t_пл113,5 °С, t_кип184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного Йода состоит из двух атомов (I₂). Заметная диссоциацияI₂ 2I^-наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре Йод испаряется, обра­зуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании Йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки Йода в лабораториях и в промышленности. Йод малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется около 0,03 г йода, с повышением температуры растворимость йода несколько увеличивается. Гораздо лучше йод растворяется в органических растворителях. В глицерине растворимость йода составляет 0,97 г йода, в четыреххлористом углероде - 2,9 г, в спирте, эфире и сероуглероде - около 20 г йода на 100 г растворителя. При растворении йода в бескислородных органических растворителях (четыреххлористый углерод, сероуглерод, бензол) образуются фиолетовые растворы; с кислородсодержащими растворителями йод дает растворы, имеющие бурую окраску. В фиолетовых растворах йод находится в виде молекул I2, в бурых - в виде неустойчивых соединений со слабыми донорно-акцепторными связями. Йод хорошо растворяется в водных растворах йодидов, при этом образуется комплексный трийодид-ион, находящийся в равновесии с исходными веществами и продуктами гидролиза. Трийодид-ион участвует в химических реакциях как эквимолярная смесь молекулярного йода и йодид-иона.

Атом йода обладает очень легко поляризуемой электронной оболочкой. Катионы большинства элементов способны глубоко проникать в электронную оболочку йода, вызывая значительную ее деформацию. Вследствие этого соединения йода обладают более ковалентным характером, чем аналогичные соединения остальных галогенов. Высокая поляризуемость приводит к возможности существования структур с положительным концом диполя на атоме йода. Положительно поляризованный атом йода обусловливает цветность и высокую физиологическую активность химических соединений йода

3.2 Химические свойства

Химическая активность йода ниже, чем у других галогенов. Йод взаимодействует с большинством металлов и с некоторыми неметаллами. Йод не взаимодействует непосредственно с благородными металлами, инертными газами, кислородом, азотом, углеродом. Соединения йода с некоторыми из этих элементов могут быть получены косвенным путем. С большинством элементов йод образует йодиды, при взаимодействии с галогенами образуются соединения положительно поляризованного йода. Йодиды щелочных и щелочноземельных элементов - солеобразные соединения, хорошо растворимые в воде. Йодиды тяжелых металлов более ковалентны. В отличие от легких галогенов йод стабилизирует низшие степени окисления у элементов с переменной валентностью. Не существует йодидов трехвалентного железа и четырехвалентного марганца. Это связано с большим радиусом йодид-иона и недостаточной окислительной активностью йода.

Йодиды неметаллических элементов - вещества с молекулярной структурой и преимущественно ковалентными связями, обладающие кислотным характером. Эти вещества в природе существовать не могут, так как легко разлагаются водой (гидролизуются). Специальными методами могут быть получены соединения, содержащие катион одновалентного йода. Однако они также неустойчивы и легко гидролизуются.

Насыщенные органические соединения не взаимодействуют с йодом, так как энергия связи углерод - водород больше энергии связи углерод-йод. Йод способен присоединяться к кратным углерод - углеродным связям. Степень ненасыщенности вещества можно характеризовать йодным числом, то есть количеством йода, присоединяющегося к единице массы органического соединения. Йод способен замещать водород в активных ароматических системах (толуол, фенол, анилин, нафталин), однако реакция идет труднее, чем для хлора и брома.

С металлами Йод при легком нагревании энергич­но взаимодействует, образуя Йодиды.

Hg + I₂ = HgI₂ (1)

С водородом Йод реагирует только при нагревании и не пол­ностью, образуя йодистый водород.

I₂ + H₂ = 2НI (2)

Элементный Йод - окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H₂S, тиосульфат натрия Na₂S₂O₃и другие восстано­вители восстанавливают его до I^-.

I₂ + H₂S = S + 2НI(3)

При растворении в воде Йода частично реагирует с ней;

I₂ + H₂O = HI + HIO (4)

В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.

I₂ + 2KOH = KI + KIO + H₂O (5)

3KIO = 2KI + KIO₃ (5.1)

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I₂ + 2P = 2PI₃ (6)

А йодид фосфора в свою очередь взаимодействует с водой:

2PI₃ + H₂O = 3HI + H₂ (PHO₃) (7)

При взаимодействии H₂SO₄иKIобразуется продукт, окрашенный темно-бурый цвет, и сульфатная кислота восстанавливается доH₂S:

8KI + 9H₂SO₄ = 4I₂ + 8KHSO₄ + SO₂ + H₂O (8)

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I₂ + 2AL = 2ALI₃ (9)

Йод может также окислять сернистую кислоту и сероводород:

H₂SO₃ + I₂ + H₂O = H₂SO₄ + HI (10)

H₂S + I₂ = 2HI + S (10.1)

Йод взаимодействует с нитратной кислотой:

I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O (11)

При соединении кислоты с щелочью образуется соль:

HIO₃ + KOH = KIO₃ + H₂O (12)