Йод

По-английски

Iodine

Раздел на сайте

Группа

Микроэлементы,


Йод – химический элемент, не имеющий значительного распространения в литосфере. Играет важную роль в протекании жизненно важных процессов в организме человека и животных. Является компонентом (действующим веществом) специальных йодсодержащих комплексных удобрений, добавляется в минеральные удобрения. Применяется для обработки семян и некорневых подкормок.

Йод

В морских водорослях содержится до 1% йода, и это, учитывая химическое разнообразие структурных компонентов живой ткани, весьма немало. Именно этот факт позволил французскому химику Бернару Куртуа в 1811 году получить из золы водорослей новый элемент – йод. Своим названием галоген обязан собственному свойству возгоняться с образованием фиолетовых паров: слово «иодес» в переводе с греческого означает «фиолетовый».[7]

В наибольшей степени йод известен нам в качестве медицинского средства. Его спиртовая настойка применяется как антисептик для обработки свежих ран, йодид калия назначают в качестве средства профилактики эндемического зобы, он же является лекарством при дефицитных состояниях, а йод, меченый радиоактивной меткой, используется для лечения аденом и рака щитовидной железы. Необходимость в йоде настолько высока, что это вещество способно беспрепятственно проникать через неповрежденную кожу и практически полностью усваиваться из поглощаемой пищи.

Представляется, что для других живых организмов данный элемент необходим в той же степени, что и для нас. Однако, например, для растений он не считается незаменимым. Впрочем, применение удобрений с его содержанием повышает урожайность некоторых культур и обусловливает высокое содержание йода в плодах, что позитивно сказывается на здоровье человека.

Йод - Кристаллы йода
Кристаллы йода


Физические и химические свойства

Йод (Iodum), I – химический элемент главной подгруппы VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 53, атомная масса – 126,904. Природный йод состоит из одного стабильного изотопа. Галоген. В нормальных условиях имеет вид кристаллов черно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском.[1] Обладает резким запахом. Температура кипения – 113,6°C, температура плавления – 185,5°C.

Вследствие большой химической активности в природе йод находится исключительно в связанном состоянии.

При нагревании при атмосферном давлении йод сублимируется (возгоняется) и превращается в пары фиолетового цвета со специфическим запахом. При охлаждении эти пары кристаллизуются сразу, минуя жидкое состояние.

Молекулы простых веществ, образованные атомами йода, как и у всех прочих галогенов, двухатомны.

Йод малорастворим в воде, значительно лучше растворяется в органических растворителях: сероуглероде, этиловом спирте, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе.

Как свободный галоген, элемент проявляет высокую химическую активность и вступает во взаимодействие со всеми простыми веществами. Быстро с выделением большого количества теплоты протекает реакция взаимодействия галогенов с металлами.

Йод – энергичный окислитель. Это свойство проявляется и при взаимодействии со сложными веществами.[3]

Содержание в природе

Концентрация йода в большинстве горных пород варьирует в пределах от 0,1 до 6 мг/кг. Максимальное количество этого элемента содержится в богатых органическим веществом сланцах. Йод образует мало самостоятельных минералов, но присутствует во многих в виде изоморфных примесей. К распространенным минералам йода относятся йодиды серебра, меди, а также полигалиды, йодаты и периодаты.

Большое количество йода содержится в нитратных отложениях. Например, в чилийской селитре его среднее содержание составляет 200 мг/кг, максимальное – до 400 мг/кг.

Соединения йода легкорастворимы, и при выветривании горных пород данный элемент высвобождается в значительных количествах. Йод интенсивно выносится поверхностными водами в океаны и моря, однако активная сорбция углеродом, глинами и органикой оказывает значительное воздействие на круговорот йода в природе.

Геохимия йода во многом обусловлена его участием в биологических процессах. Значительное содержание элемента в донных отложениях связано с содержанием органического углерода. Осадки в восстановительной среде содержат больше йода, чем в окислительной.[4]

Основным источником поступления и накопления вещества в почвах является йод атмосферы. В атмосферу йод поступает в основном из морей и океанов. Этому способствуют не только химические процессы, но и разбрызгивание и распыление воды океанов и морей. Поскольку водная поверхность занимает почти 70 % поверхности земного шара, то постоянное поступление йода в атмосферу и выпадение его на поверхность суши в составе осадков имеет большое значение в процессе его миграции в природе.[5]

Содержание йода в почвах СНГ, (мг/кг), согласно данным:[5]

Почвы

Среднее содержание

Пределы колебаний

Почвы тундры торфянистые

12

0,2 - 42

Подзолистые

2,5

0,5 – 4,4

Серые лесные

2,6

0,3 – 6,7

Черноземные и каштановые

5,3

2,0 – 9,8

 Cероземные

2,5

1,3 - 38

Красноземные

10

6,4 - 12

Содержание йода в различных типах почв

Присутствие йода в почвах в виде минералов не установлено. Он обнаруживается в почвенных горизонтах в основном в составе органических веществ. В связи с этим йод аккумулируется в верхних почвенных горизонтах. Установлено, что значительная его часть находится в почве в связанных формах, сорбированных гумифицированной или свежей органикой и глинами, или входит в кристаллические решетки минералов.[4]

Почвы значительно отличаются друг от друга по содержанию йода. Его количество в почвах колеблется от 0,1 до 50 мг/кг. Среднее значение – 5 мг/кг. Почвы содержат в 20–30 раз больше йода по сравнению с собственными материнскими породами.

Содержание йода зависит и от механического состава почвы. Установлено, что легкие пески и супеси значительно беднее тяжелых почв – глин и суглинков. В связи с этим, йодная недостаточность встречается в зонах распространения почв, легких по механическому составу.

Чем больше органической составляющей содержится в почве, чем больше в ней коллоидной и мелкой фракции, тем богаче она йодом. Кислые почвы беднее йодом по сравнению с менее кислыми либо нейтральными. Это происходит по причине вымывания йода из почвы в кислой среде.

Распределение по профилю отличается следующей закономерностью: верхний слой более богат йодом, а материнская порода содержит гораздо меньшее количество данного элемента. Исключение – осадочные породы морского происхождения, как правило, содержащие очень большое количество йода.

Подзолы, серые лесные, сероземные почвы содержат малое количество йода.

Солонцы Завольжья, буроземы Ферганского хребта – низкое содержание йода.

Торфянистые почвы тундры – высокое содержание йода. Однако здесь связи йода с органическим веществом прочны настолько, что элемент становится недоступным или малодоступным для растений.

Черноземы – высокое содержание йода. Почти вдвое богаче йодом, чем почвы нечерноземья (подзолы и серые лесные).

Каштановые почвы – высокое содержание йода.

Горные и равнинные почвы одной и той же местности содержат разное количество йода. Больше его в равнинных почвах.

Пойменные почвы содержат йода больше, чем в почвы водораздельных пространств.[5]

Йод - Морские водоросли
Морские водоросли


Роль в растении

Биохимические функции

На сегодняшний день считается, что йод не является жизненно необходимым элементом для развития растений. Однако в литературе приводятся многочисленные примеры его благотворного влияния на их рост. Это явление пока не имеет точного объяснения.[4]

Скорее всего, йод принимает участие в регулировании деятельности ферментных систем.[1]

Стимулирующее действие йода на растения отмечается при его содержании 0,1 мг/кг в питательном растворе. Токсический эффект наблюдался при концентрации йода 0,5–1,0 мг/кг.

Взаимосвязь между содержанием данного элемента в растениях и его состоянием в почве – вопрос спорный. Вероятнее всего, изменчивость концентрации йода в растениях мало зависит от характера и типа почв. Однако установлена зависимость концентрации йода в ветвях лиственницы и ели от типа почв.

Как уже указывалось, наиболее доступны растениям растворимые формы галогена. Именно поэтому морские виды растений содержат гораздо большие концентрации йода. Его наличие в килограмме сухой массы морских растений варьирует от 53 до 8800 мг.

Механизм поглощения йода растениями изучен плохо. Установлено, что органические формы элемента растениями не усваиваются. Данный галоген становится доступным растительности только после разложения органических веществ бактериями.

Количественное содержание йода в некоторых растениях может значительно изменяться, но порядок его содержания зависит от вида растения. В овощах и мясистых грибах йода содержится больше, чем в других растениях суши. Более высокие концентрации йода обнаруживаются в наземных частях растений, гораздо меньше – в корнях. Установлена сезонная изменчивость содержания йода. Летом она наиболее низка.

Растения обладают способностью адсорбировать йод из атмосферы. Атмосферный йод является важным источником поступления данного элемента в растения.[4]

Недостаток (дефицит) йода.

Считается, что йод не является жизненно необходимым элементом для растений, и на его недостаток растения явно не реагируют.[4]

Роль йода в жизни животных и человека

Наличие и концентрация йода в растениях важны для человека и животных. Он входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы, который играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках живого организма. Суточная потребность человека в йоде – 100–200 мг.[2]

Йодная недостаточность у человека и животных в настоящее время распространена очень широко и выражается в заболевании эндемическим зобом (болезнь щитовидной железы, возникающая при недостатке йода).[6]

Избыток йода

Токсическая концентрация йода для растений намного выше, чем его нормальное содержание в растворимых формах в почве. Поэтому токсический эффект для растений в природе наблюдается редко. Имеются сообщения о физиологической болезни риса – акагаре. Это явление вызывается увеличенной адсорбцией йода из затопленных почв рисовых полей, в которых наблюдалось повышенное содержание растворимых форм галогена.

Данных о влиянии избытка йода в результате техногенного загрязнения также немного. Внесение в почву большого количества золы бурых водорослей вызывает симптомы йодовой токсичности, сходные с таковыми у брома: краевой хлороз взрослых листьев, изменение окраски молодых листовых пластинок до темно-зеленой.[4]

Вегетационные опыты с томатами и гречихой на различных почвах показали, что доза йода в 1,1 кг/га не влияла на растения, а доза в 11 кг/га на некоторых почвах оказалась токсичной.[2]

При поступлении избытка йода в организм человека ослабляется синтез йодистых соединений щитовидной железы.[6]

Содержание йода в удобрениях, (мг/кг), согласно данным:[2]

Удобрение

Содержание йода

Сернокислый аммоний

0 - 350

Цианамид кальция

10 - 40

Суперфосфат

0 - 40200

Томасшлак

0 - 360

Фосфоритная мука

150 – 280 000

Хлористый калий

Следы – 30

Сернокислый калий

Следы  - 25

Сильвинит

0 – 133

Карналит

0 – 5000

Каинит

0 – 900

Навоз

40 – 1000

Торф

1200 – 31700

Зола торфяная

800 – 9700

Зола древесная

62 - 86

Известняки

0 - 20370

Доломиты

14 - 420

Содержание йода в различных соединениях

Йод получают окислением йодоводорода (НI) различными окислителями. В промышленности его получают из бромидов и йодидов, действуя на их растворы хлором.

Соединения йода имеются в морской воде, но в очень малых количествах. Поэтому непосредственное выделение их из воды довольно затруднительно. Существуют некоторые водоросли, накапливающие йод в своих тканях. Их зола служит сырьем для получения данного галогена.

Значительное количество йода (10–50 мг/л) содержится в подземных буровых водах. В России именно они являются основным источником получения йода. Встречается этот элемент в виде солей калия – иодата KIO3 и периодата KIO4. Данные соединения сопутствуют залежам нитрата натрия (селитры) в Чили и Боливии.[3]

Способы применения удобрений с содержанием йода

При применении йодсодержащих удобрений наиболее экономически оправдана предпосевная обработка семян, а для обогащения урожая йодом – некорневая обработка.

В отдельных регионах, например, Забайкалье, рекомендовано в первую очередь применение йодистого калия, как отдельно, так и в комплексе с сернокислым цинком (2:1) на серых лесных, каштановых и лугово-аллювиальных почвах, на посевах кормовых культур.[1]

Эффект от применения йодсодержащих удобрений

Исследованиями, проведенными в 1930–1936 гг. в Уманском с/х институте, было подтверждено, что предпосевная обработка семян различных культур раствором йодного калия заметно обогащает пищевые продукты йодом.[2]

Сахарная свекла на среднеподзолистом суглинке под влиянием йодистого калия повышала урожай корней и увеличивала их сахаристость. Морские водоросли, содержащие йод, также увеличивали урожай корней данного корнеплода.

Картофель на легких дерново-подзолистых почвах под влиянием йода повышал урожай клубней и увеличивал их крахмалистость. Кроме того, в нем возрастало содержание калия.

Удобрения, содержащие Йод


Хлопчатник, обработанный йодиднафтенатом (отходы йодного завода), быстрее растет, и увеличивается его урожайность.

Кукуруза под влиянием внекорневой подкормки йодистым калием увеличивает урожай зерна. При этом содержание азота в неусвояемой животными фракции белков в зерне кукурузы снизилось, а содержание хлорофилла в листьях повысилось.[2] Предпосевная обработка и некорневая подкормка растворами солей йода повышает содержание каротина в растении на 30–40 %, при этом сохранность каротина в витаминной муке в течение 9–10 месяцев повышается в 3–4 раза. В ходе производственных опытов было установлено, что урожай кукурузы за 12 лет возрос в среднем на 30 %.[1]

Овес. При обработке семян йодистым калием увеличилась урожайность зеленой массы,[2] а также содержание каротина.В ходе производственных опытов было установлено, что урожай овса за 12 лет возрос в среднем на 34 %.[1]

Подсолнечник. При обработке семян йодистым калием увеличилась урожайность зеленой массы и одновременно повысилось содержание масла в семенах. Однако при увеличении концентрации йодистого калия наблюдалось снижение урожайности.[2]

Томат, лук, капуста, огурец. Под влиянием йодистого калия отмечено повышение урожая в результате внекорневой подкормки. Не меньший эффект оказывает и предпосевная обработка семян.[1]

Удобрения, содержащие йод, значительно увеличивают концентрацию йода в растениях. Например, использование йодистого калия в смеси с карбоаммофоской, а также карбоаммофоски, промышленным способом обогащенной йодистым калием (KI – 300 г/га), привело к увеличению содержания йода в сене клевера-тимофеевки в 3 раза, а в овсе – в 5–6 раз.[1]

Внесение слабого водного раствора элементарного йода в почву и опрыскивание листьев данным раствором оказывает положительное влияние на ускорение развития различных видов растений и повышает их устойчивость к болезням и вредителям.

Установлено, что йод предохраняет салат от проволочника, томаты – от мозаичной болезни и корневой гнили, гладиолусы и львиный зев – от ржавчины, хризантемы становятся устойчивыми к воздействию нематод.[2]

Кроме того, обработка почвы перед посевом раствором йода и последующее опрыскивание рассады этим же раствором один раз в две недели приводит к более раннему созреванию томатов, салата и огурцов.[1]

 

Оставьте свой отзыв:

Составитель:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 22.05.14 14:23

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:
1.

Анспок П.И. Микроудобрения: Справочник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1990.– 272 с.

2.

Власюк П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений. Издательство «Наукова Думка», Киев, 1969

3.

Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для ВУЗов. Изд: Л: Химия, 1985 г, с 731

4.

Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: Перевод с англиского.– М.: Мир, 1989.– 439 с., ил.

5.

Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения.– М.: Издательство «Химия», 1965.– 332 с.

6.

Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. Екатеринбург, 1998. 79 с.

7.

Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта +, 2000. – 640 с., ил.

Изображения (переработаны):
8.

Iodine Crystals, by Paul's Lab, по лицензии CC BY-NC-SA

9.

Laminaria, Alaria and Desmarestia, Newfoundland, by Derek Keats, по лицензии CC BY