Ιώδιο

Ανακάλυψη

Το ιώδιο παρασκευάστηκε τυχαία από τον Γάλλο χημικό Μπερνάρ Κουρτουά το 1811, όχι σε κάποιο ερευνητικό εργαστήριο, αλλά στις εγκαταστάσεις παραγωγής νίτρου της οικοτεχνίας του. Η παραγωγή νίτρου (KNO₃, νιτρικού καλίου) για την παρασκευή της πυρίτιδας, γινόταν με πρώτες ύλες στάχτη από φύκια και νιτρικά άλατα από την κοπριά και την σήψη φυτικών και ζωικών υπολειμμάτων. Η στάχτη αυτή είναι πλούσια σε χλωριούχο νάτριο και κάλιο. Η κατεργασία της περιελάμβανε, αρχικά, την παραλαβή των αλάτων με νερό και, κατόπιν, την εξάτμιση του νερού σε δεξαμενές. Σε κάποιο στάδιο, σχηματιζόταν μια λάσπη, που κατά διαστήματα έπρεπε να απομακρυνθεί και να υποστεί επεξεργασία με θειικό οξύ. Φαίνεται ότι κάποια φορά το οξύ που χρησιμοποιήθηκε ήταν πολύ πυκνό, ώστε, με την προσθήκη του, έλαβε χώρα μια βίαιη αντίδραση και σχηματίστηκε ένα νέφος με ιώδες χρώμα και ερεθιστική οσμή. Όταν κατακάθισε το νέφος στα γειτονικά αντικείμενα, τα κάλυψε με γυαλιστερούς, σχεδόν μαύρους κρυστάλλους.
Ο Κουρτουά αντιλήφθηκε άμεσα τη σημασία του περιστατικού και ασχολήθηκε σύντομα με την μελέτη των ιδιοτήτων της νέας ουσίας. Με τα πρωτόγονα μέσα που διέθετε, διαπίστωσε ότι η ουσία μπορούσε να ενωθεί με το υδρογόνο, τον φώσφορο, τα μέταλλα και ότι σχημάτιζε εκρηκτικό παράγωγο με την αμμωνία. Υποπτεύθηκε ότι πρόκειται για νέο χημικό στοιχείο, αλλά δεν είχε τις δυνατότητες για περαιτέρω μελέτη. Μεταβίβασε, τότε, τα πορίσματα της έρευνας που διεξήγε, μαζί με μια ποσότητα κρυσταλλικού ιωδίου, σε φίλους του χημικούς. Αυτοί συνέχισαν τις έρευνες και, τελικά, ανακοίνωσαν την ανακάλυψη του στοιχείου, αποφεύγοντας όμως την αναφορά στο όνομα του Κουρτουά και αποσιωπώντας τον καθοριστικό του ρόλο. Η νέα ουσία ονομάστηκε ιώδιο, εξαιτίας του χρώματος των ατμών της.

Βιομηχανική κλίμακα

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, μοναδική πηγή ιωδίου ήταν τα φύκια, ώσπου ανακαλύφθηκαν πλούσια κοιτάσματα NaNO₃ στην έρημο Ατακάμα της Χιλής. Από τα κοιτάσματα αυτά προέρχεται ένα μεγάλο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής.
Βιομηχανικά παρασκευάζεται από το «νίτρο της Χιλής», το οποίο περιέχει, κατά κύριο λόγο, νιτρικό νάτριο (NaNO3), αλλά και μικρές ποσότητες ιωδικού νατρίου (NaIO3) και ιωδιούχου νατρίου (NaI), από το οποίο και λαμβάνεται με αναγωγή του από χλώριο:
Στις ΗΠΑ και στην Ιαπωνία ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται η φυσική άλμη, από την οποία παρασκευάζεται με τον ίδιο τρόπο, όπως πιο πάνω.
Αυτή η μέθοδος παρασκευής παρέχει ιώδιο μέτριας καθαρότητας. Προκειμένου να παρασκευαστεί καθαρό ιώδιο, το παρασκευσθέν προϊόν υφίσταται περαιτέρω επεξεργασία με άλατα του (δισθενούς) χαλκού:
Το παραγόμενο ιωδίδιο σταδιακά αποσυντίθεται προς ιωδίδιο του μονοσθενούς χαλκού και καθαρό ιώδιο:

Παραγωγή ιωδίου

Η Χιλή είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός ιωδίου και ακολουθείται από την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ. Το 2011 η Χιλή κατείχε το 50% της παγκοσμιας παραγωγής, έχοντας δύο από τα μεγαλύτερα εργοστάσια στον κόσμο.

Οξείδια

Το ιώδιο σχηματίζει πολλά οξείδια εξαιτίας της ποικιλίας των αριθμών οξείδωσης που εμφανίζει.
Πεντοξείδιο του ιωδίου (I₂O₅): O  ανυδρίτης του ιωδικού οξέος, ο μοναδικός σταθερός ανυδρίτης που σχηματίζει το ιώδιο.
Άλλα οξείδια είναι το τετροξείδιο του ιωδίου (I₂O₄), το διοξείδιο του ιωδίου (IO₂).

Ισότοπα

Είναι γνωστά 37 ισότοπα του στοιχείου, από το ¹⁰⁸I ως το ¹⁴⁴I. Σταθερό είναι μόνο το ¹²⁷I.
Το μακροβιότερο ισότοπό του, ¹²⁹I, έχει χρόνο υποδιπλασιασμού 15,7 εκατομμυρια χρόνια. Το μεγαλύτερο μέρος της ραδιενέργειας που οφείλεται στο ¹²⁹I, είναι ανθρωπογενές, όντας ανεπιθύμητο παραπροϊόν παλιών πυρηνικών δοκιμών και ατυχημάτων.
Τα υπόλοιπα ραδιοϊσότοπα του ιωδίου έχουν ημιζωές μικρότερες από 60 ημέρες, τέσσερα εκ των οποίων χρησιμοποιούνται ως ιχνηθέτες και θεραπευτικά μέσα στην ιατρική, τα ¹²³I, ¹²⁴I, ¹²⁵I και ¹³¹I. Σχεδόν όλη η βιομηχανική παραγωγή ραδιενεργών ισοτόπων του ιωδίου περιορίζεται σε αυτά τα ισότοπα.

Βιολογικός ρόλος και σημασία

Το ιώδιο συνιστά βασικό ιχνοστοιχείο του ανθρώπινου σώματος, στο οποίο περιέχονται φυσιολογικά 14 mg από το στοιχείο αυτό. Συγκεντρώνεται κυρίως στο θυρεοειδή αδένα, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την έκκριση ορμονών που περιέχουν ιώδιο, με σημαντικότερη απ' αυτές τη θυροξίνη. Η θυροξίνη διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση του κανονικού μεταβολισμού για όλα τα κύτταρα του οργανισμού.
Η έλλειψη του ιωδίου στον οργανισμό, κάτι που παρατηρείται σχετικά σπάνια, μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση βρογχοκήλης και μυξοιδήματος. Στις περισσότερες περιοχές, το πόσιμο νερό περιέχει επαρκή ποσότητα ιωδίου για την παραγωγή θυροξίνης. Όπου, όμως, το πόσιμο νερό είναι φτωχό σε ιώδιο, αυξάνεται η πιθανότητα εμφάνισης βρογχοκήλης στον πληθυσμό. Για την αποφυγή τέτοιου ενδεχομένου, προστίθενται μικρές ποσότητες ιωδίου στο μαγειρικό αλάτι. Αξίζει να αναφερθεί, επίσης, ότι στη Δύση, εννέα μόλις χρόνια μετά την ανακάλυψη του ιωδίου και την αναγνώριση της σημασίας του, χορηγήθηκε με σκοπό την καταπολέμηση της βρογχοκήλης.
Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι στις παραθαλάσσιες χώρες δεν εντοπίζονται προβλήματα έλλειψης ιωδίου. Αυτό συμβαίνει επειδή μικρές ποσότητες ιωδιούχων αλάτων παρασύρονται με τον άνεμο και μεταφέρονται στην ατμόσφαιρα. Από εκεί, καταλήγουν στην ξηρά με τη βοήθεια των κατακρημνισμάτων (βροχή, χίονι κλπ.), μεταφέρονται στα φυτά κι έπειτα στα ζώα, στα οποία επίσης είναι απαραίτητο το ιώδιο. Όταν παρατηρείται έλλειψη ιωδίου στα ζώα, η αναπλήρωση της ποσότητας γίνεται με την προσθήκη ιωδιούχων αλάτων στις ζωοτροφές.
Όταν συνέβη το τραγικό πυρηνικό ατύχημα στο Τσερνόμπιλ, σημειωθηκε μεγάλη αύξηση στις πωλησεις δισκίων ιωδιούχων αλάτων στα φαρμακεία. Το ραδιενεργό ιώδιο που εκλύθηκε στο περιβάλλον συσσωρευόταν στο θυρεοειδή αδένα, με αποτέλεσμα να δημιουργείται καρκίνος του θυρεοειδούς. Με την πρόσληψη μεγάλης ποσότητας μη ραδιενεργού ιωδίου, ο οργανισμός θεώρησε περιττή την ύπαρξη του ραδιενεργού ιωδίου, το οποίο και απέβαλλε, τελικά, από τον οργανισμό και δεν το κατακρατούσε στο θυρεοειδή.
Ωστόσο, κρίνεται σημαντικό να επισημανθεί ότι η πρόσληψη υπερβολικής ποσότητας ιωδίου από τον οργανισμό μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στους ιστούς και το δέρμα, καθως σε υψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να καταστεί δηλητηριώδες.

Ιατρική

Το ιώδιο χρησιμοποιείται ιδιαίτερα στη Φαρμακευτική ως απολυμαντικό και αντισηπτικό μέσο, κυρίως αυτούσιο, με τη μορφή διαλύματος σε αιθυλική αλκοόλη και νερό μαζί με ιωδιούχο κάλιο(βάμμα ιωδίου) είτε, υπό μορφή ιωδιούχων ενώσεων, όπως το ιωδοφόρμιο (CHI₃), που βρίσκουν ποικίλες εφαρμογές, τόσο στην παρασκευή απολυμαντικών όσο και στην παρασκευή φαρμάκων.
Το ραδιενεργό του ισότοπο ¹³¹Ι χρησιμοποιείται σε ραδιοδιαγνωστικές διαδικασίες, συγκεκριμένα, ως σκιαγραφικό μέσο απεικόνισης στις αξονικές τομογραφίες.

Αναλυτική Χημεία

Το ιώδιο και οι ενώσεις του βρίσκουν εκτεταμένες εφαρμογές στην αναλυτική χημεία. Μεγάλος αριθμός αναλυτικών μεθόδων βασίζεται στην απελευθέρωση ή δέσμευση ιωδίου, που ελέγχεται ογκομετρικά με τη χρήση θειοθειικού νατρίου (ιωδομετρία). Ο βαθμός ακορεστότητας των λιπών και των ελαιών (το πλήθος των πολλαπλών δεσμών C-C των μορίων τους) προσδιορίζεται με προσθήκη στοιχειακού ιωδίου.
Ενώσεις του ιωδίου χρησιμοποιούνται, επίσης, ως καταλύτες σε ορισμένες κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων.

Άλλες χρήσεις

Άλατα του ιωδίου, όπως το ιωδιούχο κάλιο και ο ιωδιούχος άργυρος αξιοποιούνται στη φωτογραφική. Επίσης, ο ιωδιούχος άργυρος χρησιμοποιείται για το σχηματισμό νεφών και τη δημιουργία τεχνητής βροχής.

Τοξικότητα και προφυλάξεις

Το στοιχειακό ιώδιο είναι ήπιο οξειδωτικό. Η άμεση επαφή του με το δέρμα μπορεί να του προκαλέσει ζημιά, επομένως η χρήση των κρυστάλλων ιωδίου πρέπει να γίνεται με προσοχή. Διαλύματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ιώδιο όπως το βάμμα ιωδίου είναι ικανά να προκαλέσουν βλάβη στους ιστούς αν η χρήση τους για καθαρισμό είναι εκτεταμένη.
Το στοιχειακό ιώδιο (I₂) είναι τοξικό αν προσληφθεί από το στόμα σε μεγαλύτερες ποσότητες. Η θανατηφόρα δόση για έναν ενήλικα είναι περίπου 2-3 γραμμάρια.
Οι ατμοί του ιωδίου είναι εξαιρετικά επικίνδυνοι για τα μάτια και το αναπνευστικό σύστημα. Η περιεκτικότητα του αέρα σε ιώδιο δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1mg ανά κυβικό μέτρο.
Όταν αναμειγνύεται με αμμωνία και νερό, σχηματίζει ιωδίδιο του αζώτου που είναι εξαιρετικά ευαίσθητο εκρηκτικό και διασπάται σε αέριο άζωτο και πυκνούς ατμούς ιωδίου.