Iốt

Tính chất

Iốt là chất rắn có màu tím thẫm/xám có thể thăng hoa tại nhiệt độ thường tạo ra chất khí màu tím hồng có mùi khó chịu. Chất halogen này có thể tạo thành hợp chất với nhiều nguyên tố hóa học khác, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhóm nguyên tố VII và nó có thêm một số tính chất hơi giống kim loại. Iốt có thể hòa tan trong cloroform, cacbon têtraclorua (CCl4), hay carbon đisulfua(CS2) để tạo thành dung dịch màu tím. Nó tan nhẹ trong nước tạo ra dung dịch màu vàng. Màu xanh lam của một chất gây ra khi tương tác với tinh bột chỉ là đặc điểm của nguyên tố tự do.
Iốt có thể oxi hoá được với H₂ ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác tạo ra khí hidro iotua theo một phản ứng thuận nghịch:
H₂ + I₂ <-> 2HI
Iốt oxi hóa được nhiều kim loại nhưng phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng hoặc có chất xúc tác.
2Al + 3I2—H2O--> 2AlI3

Lịch sử

Iốt (gốc tiếng Hy Lạp iodes nghĩa là tím) được khám phá bởi Barnard Courtois năm 1811. Ông là con trai của một người sản xuất nitrat kali (dùng trong thuốc súng). Vào thời điểm Pháp đang có chiến tranh, thuốc súng được tiêu thụ mạnh. Nitrat kali được tách từ rong biển lấy tại bờ biển Normandy và Brittany. Để tách kali nitrat, rong biển được đem đốt và tro đem rửa vào nước. Những chất không phải là nitrat kali bị phá hủy bởi việc thêm axít sunfuríc. Vào một ngày Courtois thêm quá nhiều axít sunfuríc khiến một chất khí màu tím bay ra. Courtois nhận thấy hơi này kết tinh trên các bề mặt lạnh tạo ra các tinh thể màu sẫm. Courtois nghi ngờ rằng đây là một nguyên tố hóa học mới nhưng thiếu kinh phí để theo đuổi các quan sát chi tiết hơn.
Tuy vậy ông đã đưa các mẫu tinh thể này cho các bạn, Charles Bernard Desormes (1777–1862) và Nicolas Clément (1779–1841) để họ tiếp tục nghiên cứu. Ông cũng đem mẫu vật cho Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850), một nhà hóa học nổi tiếng lúc đó, và André-Marie Ampère (1775–1836). Ngày 29 tháng 11 năm 1813 Dersormes và Clément thông báo cho đại chúng về phát hiện của Courtois. Họ miêu tả mẫu vật tại một cuộc họp của Viện Hoàng đế Pháp. Ngày 6 tháng 12 Gay-Lussac thông báo rằng mẫu vật đó có thể là một nguyên tố hóa học mới hoặc một hợp chất ôxy. Ampère đưa một số mẫu vật cho Humphry Davy (1778–1829). Davy đã tiến hành một số thí nghiệm trên mẫu vật và nhận thấy sự tương tự của nó với clo. Davy gửi một bức thư ngày 10 tháng 12 tới Hội Hoàng gia Luân Đôn nói rằng ông đã tìm thấy nguyên tố mới. Một cuộc cãi cọ lớn giữa Davy và Gay-Lussac về việc ai đã tìm ra iốt trước tiên đã nổ ra, nhưng cả hai đều đồng ý rằng Barnard Courtois là người đầu tiên đã tách nguyên tố hóa học mới này.

Độ phổ biến và điều chế

Hợp chất iốt thường gặp trong muối với natri và kali (KI) hay trong KIO₃.
Iốt có thể thu được ở dạng rất tinh khiết bằng phản ứng giữa KI với sunfat đồng (II). Cũng có vài cách khác để tách nguyên tố hóa học này. Mặc dù nguyên tố này khá hiếm, tảo bẹ và một số loài cây khác có khả năng hấp thụ và tập trung iốt trong cơ thể chúng, dẫn đến việc mang iốt vào dây chuyền thức ăn tự nhiên và giúp việc điều chế iốt có giá thành thấp.
Cho tác dụng dung dịch với chất oxi hoá để oxi hoá I⁻ thành I₂.
Thí dụ phương trình:
2NaI + Cl₂ -> 2NaCl + I₂

Đồng vị

Có 37 đồng vị của iốt, trong đó chỉ có duy nhất ¹²⁷I là bền. Đồng vị phóng xạ ¹³¹I (phát ra tia bêta), còn được biết đến với tên gọi iốt phóng xạ có chu kỳ bán rã là 8,0207 ngày, đã được dùng trong điều trị ung thư và các bệnh khác liên quan đến tuyến giáp.¹²³I là đồng vị phóng xạ thường dùng trong chụp ảnh tuyến giáp và đánh giá điều trị cho bệnh Grave.
¹²⁹I (chu kỳ bán rã 15,7 triệu năm) là kết quả của bắn phá hạt nhân ¹²⁹Xe bởi tia vũ trụ khi đi vào khí quyển Trái Đất và các phản ứng phân hạch của urani và plutoni, trong đất đá trên bề mặt Trái Đất và các lò phản ứng hạt nhân. Các quá trình xử lý nhiên liệu hạt nhân hoặc thử nghiệm vũ khí hạt nhân đã tạo ra lượng đồng vị lớn lấn át các đồng vị tạo ra bởi quá trình tự nhiên.¹²⁹I được dùng trong nghiên cứu nước mưa sau thảm họa Chernobyl. Nó cũng có thể đã được dùng trong nghiên cứu mạch nước ngầm để tìm dấu vết rò rỉ chất thải hạt nhân ra môi trường tự nhiên. Nếu ¹²⁹I được cho tiếp xúc với người, tuyến giáp sẽ hấp thụ nó như thể nó là iốt không phóng xạ thông thường, dẫn đến nguy cơ ung thư tuyến giáp cao. Đối với những người sống gần nơi có phản ứng phân hạch, hay những nơi tương tự, có nguy cơ tiếp xúc với iốt phóng xạ khi tai nạn xảy ra, người ta thỉnh thoảng được cho uống viên iốt. Việc hấp thụ một lượng lớn iốt sẽ làm bão hòa tuyến giáp và ngăn việc thu nhận thêm iốt.
¹²⁹I có nhiều điểm giống với ³⁶Cl. Nó là halogen hòa tan được, ít hoạt động hóa học, tồn tại chủ yếu ở dạng anion không hấp thụ, và được sinh ra bởi các tia vũ trụ, nhiệt hạt nhân, và các phản ứng phân hạch khác. Trong lĩnh vực nghiên cứu về nước, mật độ ¹²⁹I được đo theo tỷ lệ ¹²⁹I trên tổng I (hầu hết là ¹²⁷I). Tương tự ³⁶Cl/Cl, tỷ lệ ¹²⁹I/I trong tự nhiên là rất nhỏ, 10⁻¹⁴ đến 10⁻¹⁰ (cực đạt nhiệt hạt nhân của ¹²⁹I/I trong thập niên 1960 và 1970 là 10⁻⁷).¹²⁹I khác ³⁶Cl ở chỗ chu kỳ bán rã dài hơn (15,7 so với 0,301 triệu năm), xuất hiện trong các sinh vật ở nhiều dạng ion với nhiều ứng xử hóa học khác nhau.¹²⁹I dễ dàng du nhập vào sinh quyển, nằm trong cây cỏ, đất, sữa, mô sinh học...
Lượng lớn ¹²⁹Xe trong thiên thạch được cho là kết quả của phân rã bêta của hạt nhân ¹²⁹I. Đây là hạt nhân phóng xạ tuyệt chủng đầu tiên được nhận dạng trong hệ Mặt Trời. Nó phân rã theo sơ đồ đo tuổi phóng xạ I-Xe cơ bản, bao trùm 50 triệu năm của sự tiến hóa của hệ Mặt Trời.

Cảnh báo

Iốt khi tiếp xúc trực tiếp với da có thể gây thương tổn, do đó cần phải cẩn thận khi thao tác với nguyên tố hóa học này. Hơi iốt có thể gây khó chịu cho mắt và các màng nhầy. Đối với các tiếp xúc kéo dài khoảng 8 tiếng đồng hồ, mật độ iốt trong không khí không được vượt quá 1 miligam/mét khối, lấy trung bình theo thời gian.

Dinh dưỡng

Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ khuyến cáo (21 CFR 101.9 (c)(8)(iv)) cả nam và nữ nên tiêu thụ khoảng 150 microgam iốt mỗi ngày.