Jodium
Inhoudsopgave
Jodium is een essentieel element dat nodig is voor het leven. Het is vooral bekend vanwege de vitale rol die het speelt bij de productie van schildklierhormonen bij mensen en alle gewervelde dieren. Jodiumtekort kan leiden tot ernstige gezondheidsproblemen waaronder struma (vergrote schildklier), verstandelijke beperking en cretinisme.
Als puur element is jodium een glanzend paarszwart niet-metaal dat vast is onder standaardomstandigheden. Het sublimeert gemakkelijk (verandert van een vaste naar een gasvormige toestand terwijl het een vloeibare vorm omzeilt) en het geeft een paarse damp af. Hoewel het technisch gezien een niet-metaal is vertoont jodium enkele metaalachtige eigenschappen.
Jodium is geclassificeerd als een halogeen dat in de natuur niet in zuivere vorm voorkomen maar alleen in verbindingen. De andere halogenen zijn fluor (F), chloor (Cl), broom (Br) en astatine (At). De term halogeen betekent “zoutvormend”. Als deze elementen reageren met metalen produceren ze een grote verscheidenheid aan zouten zoals calciumfluoride, natriumchloride (keukenzout), zilverbromide en kaliumjodide.
Jodium is de minste reactieve van de halogenen en ook het meest elektropositieve. Dit laatste betekent dat het de neiging heeft elektronen te verliezen en positieve ionen te vormen tijdens chemische reacties. Het is ook het zwaarste en minst voorkomende van de stabiele halogenen. Er zijn 30 bekende isotopen van jodium maar er komt er slechts eentje in de natuur voor. Dit is 127I.
Jodium heeft verschillende commerciële toepassingen en het is te vinden in een verscheidenheid aan farmaceutische producten, ontsmettingsmiddelen, inkten en diervoedersupplementen. Het speelt een belangrijke rol in de geneeskunde, Jodiumverbindingen worden bijvoorbeeld gewoonlijk gebruikt als steriliserende en wondreinigende oplossingen en als interne contrastmiddelen bij beeldvormingstechnieken zoals computertomografie (CT)-scans, radiografie en fluoroscopie. De radioactieve isotoop 131I wordt ook gebruikt om schildklierkanker te behandelen.
Sporenelement
Ongeveer 99,6% van de massa van de Aarde bestaat uit een mengsel van 32 elementen. De resterende 0,4% is verdeeld over 64 elementen – allemaal in sporenhoeveelheden. Jodium is het 61ste element in voorkomen waardoor het niet alleen een van de minst voorkomende niet-metalen op Aarde is maar ook een van de zeldzaamste elementen die nodig zijn voor leven.
Hoewel jodium niet bijzonder veel voorkomt is het bijna overal in sporenhoeveelheden te vinden: water, aarde, rotsen, planten, dieren en mensen. Zeewater bevat de grootste hoeveelheid jodium; ongeveer 34,5 miljoen ton. Maar de concentraties zijn zo laag, gemiddeld tussen de 50 en 60 ppb, dat directe extractie niet haalbaar is. Rivieren bevatten minder jodium, ongeveer 5 ppb.
Het grootste deel van het industriële jodium wordt verkregen uit pekel (water dat verzadigd is met zout) in gasbronnen in Japan en uit caliche-erts dat wordt gewonnen in de Atacama-woestijn in het noorden van Chili.
Chemische gegevens
| Symbool | I |
| Volledige naam | Jodium- Jood |
| Atoomnummer | 53 |
| Atoommassa (g.mol-1 ) | 126,90447 |
| Groep | Halogenen |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 2,66 |
| Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) | 4,933 |
| Smeltpunt (°C) | 113,7 |
| Kookpunt (°C) | 184,3 |
| Vanderwaalsstraal (nm) | 0,198 |
| Ionstraal (nm) | 0,216 (-1; 0,05 (+7) |
| Isotopen | 1 stabiel isotoop, 36 radioisotopen |
| Elektronenschil | [Kr]4d105s25p5 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 18, 7 |
| Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 1008,4 |
| Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 1845,9 |
| Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 3180 |
| Standaard potentiaal (V) | + 0,58 (I2/I–) |
| Ontdekt door: | 1811 door Bernard Courtois |
Bohr – Rutherford diagram
Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 uk, Link
Isotopen
| Nummer | Naam | Symbool | Atoommassa (u) | Abundantie (%) |
|---|---|---|---|---|
| 53 | Jodium | 127 I | 126,904468 | 100 |
Radioisotopen
| Nuclide | Isotopische massa (u) | Halfwaardetijd |
|---|---|---|
| 108I | 107,94348 | 36 ms |
| 110I | 109,93524 | 650 ms |
| 111I | 110,93028 | 2,5 s |
| 112I | 111,92797 | 3,42 s |
| 113I | 112,92364 | 6,6 s |
| 114I | 113,92185 | 2,1 s |
| 115I | 114,91805 | 1,3 min |
| 116I | 115,91681 | 2,91 s |
| 117I | 116,91365 | 2,22 min |
| 118I | 117,913074 | 13,7 min |
| 119I | 118,91007 | 19,1 min |
| 120I | 119,910048 | 81,6 min |
| 121I | 120,907367 | 2,12 uur |
| 122I | 121,907589 | 3,63 min |
| 123I | 122,905589 | 13,2235 uur |
| 124I | 123,906209 | 4,1760 dagen |
| 125I | 124,904630 | 59,400 dagen |
| 126I | 125,905624 | 12,93 dagen |
| 128I | 127,905809 | 24,99 min |
| 129I | 128,904988 | 1,57 * 107 jaar |
| 130I | 129,906674 | 12,36 uur |
| 131I | 130,906124 | 8,02070 dagen |
| 132I | 131,907997 | 2,295 uur |
| 133I | 132,907797 | 20,8 uur |
| 134I | 133,909744 | 52,5 min |
| 135I | 134,910048 | 6,57 uur |
| 136I | 135,91465 | 83,4 s |
| 137I | 136,917871 | 24,13 s |
| 138I | 137,92235 | 6,23 s |
| 139I | 138,92610 | 2,282 s |
| 140I | 139,93100 | 860 ms |
| 141I | 140,93503 | 430 ms |
| 142I | 141,94018 | ± 200 ms |
| 143I | 142,94456 | 100 ms |
| 144I | 143,94999 | 50 ms |
Geschiedenis
Jodium is in 1811, tijdens de Napoleontische Oorlogen, per toeval ontdekt door Bernard Courtois. Hij hielp zijn vader bij de bereiding van salpeter, dat was een belangrijke component voor de bereiding van buskruit waar in die tijd veel vraag naar was. Aanvankelijk gebruikte hij houtas als bron van kaliumnitraat om hieruit salpeter te maken. Omdat er een tekort was aan houtas gebruikte hij zeewier. Op natrium en kalium te extraheren uit zeewier verbrandde hij dit en waste hij de as met water. Daarna voegde hij zwavelzuur toe om de restanten van het zeewier te verwijderen. Nadat hij een beetje teveel zwavelzuur had toegevoegd zag bij een paars gas vrijkomen. Hij ontdekte dat dit gas op koude oppervlaktes condenseerde met een dieppaarse kleur.
Courtois realiseerde zich niet direct had hij jodium had ontdekt maar hij vermoedde wel dat het een nieuw element zou kunnen zijn. Hij gaf enkele monsters aan andere wetenschappers en die bevestigden uiteindelijk dat het inderdaad een nieuw element was. De Franse chemicus Joseph Louis Gay-Lussac gaf het de naam iode. Deze naam komt van het Griekse” ioeides” wat “violet gekleurd” betekent).
Ofschoon Courtois niet de naamgever van het element is kreeg hij later wel de eer van de ontdekking. In 1831 kreeg bij voor zijn werk de Montyon prijs van de Franse Koninklijke Academie van Wetenschappen. Helaas heeft Courtois nooit enig voordeel weten te behalen van zijn ontdekking.
Weetjes
Het eerste gejodeerde keukenzout werd in 1924 in Michigan verkocht. Voordien kregen de meeste mensen die langs de kusten woonden nog steeds voldoende jodium binnen door gewoon in de buurt van de oceaan en de kust te zijn. Mensen die verder landinwaarts woonden hadden echter vaak een jodiumtekort wat leidde tot een verhoogd aantal mensen met schildklierproblemen. Toen eenmaal het verband was gelegd tussen een jodiumtekort en struma ging men op zoek naar manieren om het probleem te verlichten, Dit leidde uiteindelijk tot gejodeerd zout.
Jodium is een goede test voor zetmeel want dit krijgt een diepblauwe kleur als het er mee in contact komt.
Het eerste commerciële gebruik van jodium was in de fotografie. In 1839 vond Louis Daguerre een methode uit om afbeeldingen te produceren. Deze zogenaamde daguerreotypen werden gemaakt op dunne metalen platen
Ook dieren kunnen als gevolg van jodiumtekorten struma (krop) ontwikkelen. Het komt o.a. voor bij honden, runderen, geiten, vogels en vissen.
Jodium is een bestanddeel van nucleaire neerslag. Dit is het resterende radioactieve materiaal dat uit de lucht valt na een nucleaire explosie. Mensen in een radioactief gebied lopen het risico jodium in te ademen of in te nemen dat in zeer hoge doses giftig is.
Schildklier
Jodium is noodzakelijk om de schildklierhormonen thyroxine (T4) en trijodiumthyronine (T3) te kunnen maken. T4 en T3 bevatten respectievelijk vier en drie atomen jodium per molecuul. Deze hormonen zijn van vitaal belang voor de menselijke gezondheid omdat ze de productie en het gebruik van energie door het hele lichaam regelen. Een tekort aan jodium leidt tot een verminderde productie van deze hormonen en kan leiden tot struma )krop) en/of een milde tot ernstige verstandelijke beperking. In zeer ernstige gevallen van jodiumtekort bij zwangere vrouwen kunnen baby’s geboren worden met aangeboren hypothyreoïdie. Dit is een toestand van ernstig belemmerde lichamelijke en geestelijke ontwikkeling.
In totaal worden ongeveer 2 miljard mensen wereldwijd getroffen door jodiumtekorten. In ontwikkelingsgebieden is het de belangrijkste vermijdbare oorzaak van verstandelijke handcaps. In India komen de grootste jodiumtekorten voor. Daar leiden ongeveer 500 miljoen mensen aan een tekort, 55 miljoen mensen aan struma en 2 miljoen mensen aan hypothyreoïdie.
De dagelijks aanbevolen hoeveelheid bedraagt 150 microgram voor volwassenen en ongeveer het dubbele voor zwangere vrouwen en vrouwen die borstvoeding geven. Zeegroenten en dieren, met name zeewier, Sint Jacobsschelpen, garnalen en kabeljauw, bevatten de hoogste concentraties jodium. Maar jodium komt ook voor in planten die groeien op jodiumrijke grond of uit zuiverproducten en eieren zolang koeien en kippen voldoende jodium in hun voeding hebben.
Omdat jodium slechts in sporenhoeveelheden nodig is kan teveel ook leiden tot gezondheidsproblemen. Mensen die dagelijks veel voedsel consumeren dat rijk is aan jodium, zoals zeewieren, moeten ervoor zorgen dat hun totale dagelijkse inname niet hoger is dan de tolereerbare bovengrens die is vastgesteld op 1100 microgram per dag voor volwassenen.
Gejodeerd zout
De Amerikaanse patholoog David Marine krijgt de eer om jodium toe te voegen aan zout. In 1905, op zijn eerste dag als dokter in Cleveland, werd hij getroffen door hoeveel mensen rondliepen met een gezwollen nek. Dit wijdt op een wijdverbreid strumaprobleem. In feite was de toestand zo ernstig dat een groot stuk land tussen de Rocky Mountains en de Grote Meren tot het westen van New York bekend stond als de strumagordel.
Na het onderzoeken van een paar hypotheses die hem niks opleverden begon Marine te experimenteren met jodiumsupplementen. Hij voerde een van de eerste grootschalige menselijke experimenten uit door minuscule doses jodium te geven aan 2000 gezonde (strumavrije) studenten. Een controlegroep van 2000 gezonde studenten kreeg geen jodium maar werd wel nauwlettend gevolgd.
De resultaten waren verbluffend. Van de 2000 studenten die jodium kregen toegediend ontwikkelden er uiteindelijk slechts 5 een schildklieraandoening. In de controlegroep waren dit 475 studenten.
Hoewel er op dat moment al wat onderzoek was geweest om jodium aan de schildklier te koppelen stelde Marien definitief vast dat jodium inderdaad een essentieel element is waarvan de afwezigheid tot ernstige gezondheidsschade zou kunnen leiden. De bevindingen van Marine leidden ertoe dat het eerste gejodeerde zout in 1924 in de Verenigde Staten werd verkocht. Kort na de introductie had gejodeerd zout het wijdverspreide strumatekort grotendeels opgelost.
Spectra
Absorptiespectrum
Emissiespectrum
