Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №20/2005

ЛЕТОПИСЬ ВАЖНЕЙШИХ ОТКРЫТИЙ

 

Вездесущий йод

Все мы хорошо знаем, что такое йод: пользуемся им, когда пораним себе палец, принимаем его буро-красные капли с молоком. Йод – всем хорошо известное лекарство, а между тем как мало и плохо знаем мы, что такое йод и какова его судьба в природе!

Трудно найти другой элемент, который был более полон загадок и противоречий, чем йод. Больше того, мы так мало знаем о самых основных вехах в истории его странствований, о том, почему люди стали использовать его при лечении и откуда он появился.

Надо сказать, что еще Д.И.Менделеев столкнулся с неприятными особенностями свойств йода. Менделеев распределил все элементы в порядке повышения атомных масс, но йод с теллуром нарушили порядок: теллур оказался перед йодом, хотя его атомная масса выше. Это так и осталось до нашего времени.

Йод и теллур оказались не единственными элементами, нарушившими стройность менделеевского закона. Правда, сейчас мы догадываемся, в чем тут дело, но много лет это представлялось непонятным исключением, и неоднократно критики блестящей теории Менделеева, ссылаясь на это, говорили ему, что он переставляет элементы так, как ему хочется.

Йод — твердое вещество, образующее серые кристаллики с настоящим металлическим блеском. А когда мы поместим в стеклянный флакон «металлические» кристаллики йода, то очень скоро увидим в верхней части флакона фиолетовые пары: йод легко возгоняется, не переходя в жидкое состояние. Вот первое противоречие, которое бросается в глаза. Но за ним сейчас же следует второе. Цвет паров темно-фиолетовый, а цвет самого йода – черно-серый с фиолетовым металлическим блеском. Соли же йода вообще бесцветны и выглядят, как обычная поваренная соль, лишь некоторые из них имеют слегка желтоватый оттенок.

Опыт по возгонке йода

Опыт
по возгонке йода

А вот и другие его загадки. Йод — исключительно редкий элемент. Наши геохимики подсчитали, что содержание его в земной коре составляет всего лишь около одной или двух стотысячных процента, а между тем йод всюду присутствует. Видимо, можно еще раз сказать: нет ничего в окружающем нас мире, где бы тончайшие методы анализа в конце концов не открыли несколько атомов йода.

Все пронизано им: привычная земля и горные породы, даже самые чистые кристаллы прозрачного горного хрусталя или исландского шпата содержат в себе довольно много атомов йода. Значительное количество его содержится в морской воде, очень много в почвах, текучих водах, еще больше в растениях, животных и человеке. Мы поглощаем йод из воздуха, мы вносим йод в свой организм через пищу и воду. Жить без него мы не можем. И понятны возникающие вопросы. Почему йод везде присутствует? Где его первоисточник, из каких глубин земных недр принесен нам этот редкий элемент?

Между тем даже самые точные анализы и наблюдения не могут открыть его таинственный источник, т. к. ни в глубинных изверженных породах, ни в расплавах излившейся магмы мы не обнаруживаем ни одного минерала йода. Геохимики так рисуют картину происхождения йода на Земле. Когда-то, еще до геологической истории Земли, когда наша планета впервые покрывалась твердой земной корой, летучие пары различных веществ сплошными облаками окутывали еще горячую Землю. Тогда йод вместе с хлором выделился из глубин расплавленной магмы нашей планеты, тогда же он был захвачен первыми потоками осевших горячих паров воды, и первые океаны, породившие моря, накопили в себе йод из атмосферы Земли.

Так это или нет, мы сейчас не знаем, но известно, что и на земной поверхности распределение йода полно загадок. В арктических странах, на высоких горах его довольно мало. В низинах, у морских берегов количество йода в породах несколько больше. Оно еще больше в пустынных образованиях, а в солях пространных пустынь Южной Африки или Атакамы в Южной Америке мы встречаем настоящие минеральные соединения йода.

Йод содержится в воздухе. Точный анализ показал, что он распределен в нем по строго определенному закону: количество йода меняется с высотой. На высотах Памира и Алтая, выше 4000 м, йода во много раз меньше, чем на уровне Москвы или Казани.

И вместе с тем йод известен нам не только на Земле. Мы находим его в метеоритах, падающих на Землю из неведомых пространств мироздания. В атмосферах Солнца и звезд ученые давно уже ищут его с помощью новых методов, но пока безуспешно.

В морской воде йода довольно много: на каждый литр приходится 2 мг, это уже чувствительная величина. Морская вода сгущается у берегов, в лиманах, в прибрежных озерах, там накапливаются соли и белой пеленой покрывают плоские берега. Эти скопления солей хорошо изучены на берегах Черного моря в Крыму, а также в озерах Средней Азии. Но йода в них нет, он куда-то исчезает. По-видимому, какая-то часть йода накапливается на дне в илах, а большая доля его испаряется, уходит в воздух, и лишь малая часть сохраняется в остаточных рассолах. Там же, где скапливаются соли калия и брома, йода почти не оказывается.

Но иногда у берегов соленых озер и морей развивается растительность, образуются целые леса различных водорослей, которые покрывают прибрежные камни. В этих водорослях и накапливается йод в результате каких-то совершенно непонятных биохимических процессов, и на тонну водорослей приходится несколько килограммов йода. А в некоторых морских губках количество йода еще больше.

Исследователи особенно хорошо изучили берега Тихого океана. На тысячи километров прибрежного района волны прибивают, главным образом осенью, огромное количество водорослей морской капусты — свыше 300 000 т. Эти бурые водоросли содержат сотни тысяч килограммов йода. Их добывают, часть используют для пищи, а часть осторожно сжигают, извлекая из них йод и поташ.

Этим не заканчивается история йода в земных условиях. Его приносят нам и нефтяные воды: около Баку образуются целые озера отбросовых вод, из которых извлекается йод. Его выносят и некоторые вулканы из своих загадочных глубин. Настолько разнообразны судьбы этого элемента, что трудно нарисовать себе полную картину его жизни и странствий.

Но вот йод попадает в руки человека, и здесь возникает новая загадка: мы лечимся им, останавливаем кровь, убиваем бактерии, охраняем рану от заражения, а между тем йод исключительно ядовит, пары его действуют на слизистые оболочки, вызывая в них раздражение. Избыток капель или кристалликов йода может быть смертельным для человека.

Однако очень плохо для здоровья и когда йода мало: организм человека, а вероятно, и ряда животных должен иметь определенное его количество. Недостаток йода в некоторых местностях проявляется в особой болезни, называемой зобом. Этой болезнью страдают обычно жители высокогорных местностей. Мы знаем некоторые аулы, расположенные в высоких горах Памира, в которых широко распространена эта болезнь.

Американские исследователи установили распространение зоба и на территории Мексики. Оказалось, что если составить карту процентного содержания йода в воде и карту распространения зоба, то данные карт совпадут друг с другом.

Человеческий организм исключительно чуток к йоду: понижение его содержания в воздухе и воде сейчас же отражается на здоровье. Зоб научились излечивать, применяя соли йода. Отсутствие йода плохо влияет на щитовидную железу человека. Недаром в загрязненных чернобыльских районах врачи настоятельно рекомендуют увеличить потребление йода.

Не менее интересны пути вовлечения йода в промышленность, которые с каждым годом становятся все шире, разнообразнее. Открыты соединения йода с органическими веществами, которые создают непроницаемую броню для прохождения рентгеновских лучей. Эти соединения, впрыснутые в организм, позволяют фотографировать внутренние ткани с особой отчетливостью.

Мы знаем и совсем другие области применения йода за последние годы. Особенное значение придается использованию игольчатых кристалликов солей йода, нанесенных на пленку целлулоида. Эти игольчатые кристаллики распределяются на целлулоиде так, что световые лучи не могут проходить через них во всех направлениях. Получается то, что мы называем поляризованным лучом. Ученые много лет создавали особые, очень дорогие поляризационные микроскопы, а сейчас благодаря этому новому поляроиду изобретены прекрасные лупы, которые заменяют собой микроскоп. С ними можно работать даже во время экспедиций в поле.

Сочетанием двух поляроидов можно добиться яркой окраски рисунка, и нам представляется чудесно освещенное декоративное панно или экран, где вращением двух поляроидов будут достигаться замечательные красочные эффекты, быстро меняющие все цвета спектра. Когда поляроидная пластинка вставлена в окно автомобиля, вы можете ехать по освещенной улице, и вас не будет ослеплять свет ярких фар мчащейся навстречу машины, т. к. в поляроиде вы увидите не яркие ореолы горящих огней, а лишь саму машину с отдельной светящейся точкой.

История открытия этого элемента полна противоречий. Он был открыт в золе растений в 1811 г. фармацевтом Б.Куртуа, имевшим маленький завод, перерабатывавший золу растений в селитру. Открытие этого элемента не произвело особого впечатления на ученых мира. Только через сто лет это открытие получило должную оценку.

Материал подготовил П.А.КОШЕЛЬ