يود

الاستخراج والإنتاج

كذلك، في خطوة ثانية يُؤكسَد يوديد الهيدروجين مرّةً أخرى بواسطة حمض اليوديك الموجود في المحلول ليكوّن اليود. ويُسمّى هذا النوع من التفاعلات بالتناسب مشترك، لاشتراك اليود الموجود فيه بحالتي أكسدة مختلفتين (−1 في يوديد الهيدروجين و+5 في حمض اليوديك)، ولحدوث تفاعل أكسدة واختزال على ذات العنصر وهو اليود، ويستحصل في النهاية على اليود العنصري ذي حالة الأكسدة 0.

• 2HI + Cl2 -> 2 HCl + I2 (^)
• I2 + 2 H2O + SO2 -> 2 HI + H2SO4
• 2 HI + Cl2 -> I2(v) + 2 HCl

في هذا الإطار، منذ أواخر القرن العشرين ازدادت أهمية استخدام المحاليل الملحية (الأجاج) مصدراً لاستخراج اليود، وذلك في أماكن حقول الغاز الطبيعية ، وأكبر مصدران من هذا النوع هما حقلان للغاز أحدهما شرقيّ طوكيو في اليابان، والآخر في شمال غرب ولاية أوكلاهوما الأمريكية. تكون المحاليل الملحية على درجة حرارة تتجاوز 60 °س عند استخراجها من الأعماق. تنقّى هذه المحاليل أوّلا وتحمَّض باستخدام حمض الكبريتيك، ثم يُؤكسَد اليوديد الموجود فيها إلى عنصر اليود بواسطة الكلور، فينتج عن ذلك محلول من اليود، لكنه يكون ممدّداً ويحتاج إلى تركيز. يُمرَّر الهواء في المحلول لتبخير اليود، الذي يُنقل لاحقًا إلى برج امتصاص حيث يُختزّل بواسطة ثنائي أكسيد الكبريت. ثمّ يُفاعل يوديد الهيدروجين (HI) مع الكلور لترسيب اليود. وبعد الترشيح والتنقية يُعبّأ اليود.

من جهة ثانية، يرتبط الاستخراج الصناعي لليود ارتباطاً وثيقاً بإنتاج نترات الصوديوم (ملح النتر). إذ يُحوَّل اليودات الموجود في المحاليل الأمّ المتبقيّة إلى يود عنصري بواسطة الاختزال. في الخطوة الأولى من التفاعل يُستخدّم حمض الكبريتوز لاختزال حمض اليوديك إلى يوديد الهيدروجين:

كذلك، كان اليود يُستحصل في السابق على شكل يوديدات ويودات من خلال جمع الأعشاب البحرية التي كانت تجرفها الأمواج إلى الشاطئ ثم حرقها؛ وكان الرماد الناتج يحتوي على نحو 0.1–0.5% من اليود.

إضافةً إلى ذلك، لكن طريقة استخراج اليود هذه لم تعد اليوم ذات أهمية إلّا على نطاق محلّي، ولا تمثّل سوى نحو 2% من الإنتاج العالمي السنوي. بأسلوبٍ آخر، يُستخلَص يودات الصوديوم من تربة الكلسيريت ويُختزل إلى يوديد باستخدام بيكبريتيت الصوديوم؛ ثمّ يفاعل هذا المحلول مع اليودات المُستخرَج حديثاً، ممّا يؤدّي إلى حدوث تفاعل تناسب مشترك فينتج اليود، والذي يمكن ترشيحه وفصله. كان استخراج اليود من تربة الكاليش المصدر الرئيسي لهذا العنصر في القرن التاسع عشر، ولا يزال مهمّاً حتّى اليوم، إذ حلّ محلّ استخلاص اليود من الأعشاب البحرية ، الذي لم يعد مصدراً مجدياً اقتصادياً.

كذلك، تعد اليابان وتشيلي أكبر منتجي اليود في الوقت الحاضر، وتقود شركة سوسيداد كيميكا إي مينيرا عمليات تعدين اليود في تشيلي. بأسلوب مغاير، يمكن معالجة المحلول الملحي بمحلول نترات الفضّة لترسيب اليود على شكل يوديد الفضّة. ثم يُفكَّك هذا المركّب بتفاعله مع الحديد لتكوين الفضّة الفلزّي ومحلول من يوديد الحديد الثنائي. ولاحقًا يُحرَّر اليود بإزاحته بواسطة الكلور.

التحليل المطيافي

من جانب آخر، لا يمكن عملياً الكشف عن اليود باستخدام تقنية مطيافية الامتصاص الذرّي بشكل روتيني، لأنّ خطّ الرنين يقع في نطاق الأشعة فوق البنفسجية تحت الفراغ عند 183.0 نانومتر. ولا توجد سوى تقارير محدودة من بعض المجموعات التحليلية عن طرق غير مباشرة، إلّا أنّها مرتبطة بدرجة كبيرة من عدم اليقين. من جهةٍ أخرى، يمكن الكشف عن أيون اليوديد باستخدام تقنية مطيافية الانبعاث الذري للبلازما المقترنة بالحثّ (ICP-AES) ومن بين الطرق المستعملة توليد بخار اليود بالأكسدة. حيث تُختزل أيونات اليودات إلى يوديد، ثم تُذرّر هذه الأيونات في البلازما وتُثار لإصدار إشعاع عند 178.3 نانومتر. ويبلغ حدّ الكشف بهذه الطريقة مقدار 0.4 ميكروغرام/لتر. يوجد في الطبيعة النظير 127I فقط، وهو النظير المستقرّ الوحيد. وبمساعدة تقنية مطيافية الكتلة المزودة ببلازما مقترنة بالحثّ (ICP-MS) يمكن تحديده في عيّنات الصخور المُحلَّلة بحدّ كشف يبلغ قرابة 0.01 نانوغرام/مل. ولتحليل اليود في عيّنات المصل والبول، تتوفّر طريقة نوعية وحسّاسة تتمثّل في ربط كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مع تقنية ICP-MS.

وفي السياق ذاته، أشهر طريقة لقياس اليوديد ضوئياً هي الطريقة الحركية بحسب العالمَين و . يتناسب التأثير التحفيزي لليوديد على اختزال السيريوم (IV) بواسطة الزرنيخ (III) طردياً مع تركيز اليوديد، ويمكن تحديده من خلال سرعة زوال لون محلول السيريوم (III) الأصفر. وقد طوّر و هذه الطريقة وطبّقاها على أكسدة الثيوسيانات بواسطة النتريت. تحدث عملية إجراء القياس الحركي للامتصاصية عند طول موجي 450 نانومتر. وقد وصل حدّ الكشف لمحتوى اليود الكلي في الأغذية مقدار 0.01 ميكروغرام/غرام. أمّا لتحديد أيون اليوديد بأساليب كهربائية، فيعدّ أسلوب القياس الفولتي مناسباً جدّاً. في هذه الطريقة، تسبق القياسات الفولتامترية فترة تركيز تأكسدي على قطب من معجون الكربون عند جهد 700 ميلي فولت. ثم يُعاد اختزال اليود المتركّز عند مسح نافذة الجهد من 700 ميلي فولت إلى −400 ميلي فولت. ويتناسب تيار الاختزال مع تركيز اليوديد. وقد جرى التمكّن من الوصول إلى حدّ كشف مقداره 0.25 ميكرومول/لتر.

وفي السياق ذاته، يتكوّن طيف جزيء اليود (I2) من عشرات الآلاف من الخطوط الطيفية الحادة ضمن نطاق الطول الموجي 500–700 نانومتر. ولذلك يُستعمل عادةً مرجعاً للأطوال الموجية (معيار ثانوي). ومن خلال القياس باستخدام مطيافية الامتصاص الإشباعي مع التركيز على أحد هذه الخطوط، يظهر التركيب فائق الدقة لجزيء اليود.

التغذية والصحة

علاوةً على ذلك، توصي الأكاديمية الوطنية للطب في الولايات المتحدة بأن تكون كمّيّات الاستهلاك اليومية من اليود كما يلي للفئات العمرية التالية: 110 إلى 130 ميكروغرام للرضّع حتّى عمر 12 شهراً؛ و90 ميكروغرام للأطفال حتّى عمر 8 سنوات؛ و130 ميكروغرام للأطفال حتّى عمر 13 سنة؛ و150 ميكروغرام للبالغين؛ و220 ميكروغرام للنساء الحوامل؛ و290 ميكروغرام للنساء المرضعات. يبلغ الحد الأعلى المقبول للاستهلاك اليومي لدى البالغين مقدار 1100 ميكروغرام في اليوم. وقد أمكن تحديد تلك القيمة من خلال تحليل تأثير تناول المكمّلات على الهرمون المنبّه للغدة الدرقية . تستعمل الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية مجموعة من القيم المرجعية الغذائية (PRI) مثل ، وهي فيما يخض لليود بالنسبة للنساء والرجال الذين تبلغ أعمارهم 18 عامًا فأكثر مقدار 150 ميكروغرام/يوم؛ ويرتفع أثناء الحمل والرضاعة إلى 200 ميكروغرام/يوم. أما لدى الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 1 و17 عامًا، فيزداد PRI مع العمر من 90 إلى 130 ميكروغرام/يوم. وتُعدّ هذه القيم متقاربة مع القيم المرجعية في الولايات المتحدة، باستثناء القيم الخاصة بفترة الرضاعة.

ومن ناحية أخرى، تحتاج الغدّة الدرقية إلى نحو 70 ميكروغرام يومياً من اليود لتصنيع الكمّيّات اليومية اللازمة من هرموني T4 وT3. وتعدّ مستويات المدخول اليومي الأعلى الموصى بها من اليود ضرورية لضمان الأداء الأمثل لعددٍ من أجهزة الجسم. تتضمّن المصادر الغذائية الطبيعية لليود المأكولات البحرية مثل السمك والأعشاب البحرية وعشب البحر والمحار، إلى جانب أطعمة أخرى مثل منتجات الألبان والبيض واللحوم والخضروات، وذلك بشرط أن تكون الحيوانات قد تغذّت على علف غني باليود، وأن تكون النباتات قد نمت في تربة غنية به. أمّا الملح المعالج باليود (الملح المُيودَن) فيُدعَّم بمركّب يودات البوتاسيوم.

التحليل التقليدي

إضافةً إلى ذلك، يمكن الكشف عن أيونات اليوديد بشكل انتقائي عبر تفاعل ترسيب باستخدام محلول نترات الفضّة والذي يؤدّي إضافته إلى الحصول على راسب أصفر من يوديد الفضّة:

إضافةً إلى ذلك، يعبّر عدد اليود عن كتلة اليود بالغرام التي تستهلكها 100 غرام من مادة كيميائية وذلك لتحديد مقدار عدم الإشباع في الأحماض الدهنية في الدهون أو الزيوت،. ويكون هذا عدم الإشباع على شكل روابط ثنائية تتفاعل مع مركبات اليود.

وفي السياق ذاته، يمكن استخدام أيوني اليوديد واليودات في التحليل الحجمي الكمّي ، مثلًا، في المعايرة اليودية . يشكّل اليود والنشا معقّداً أزرق اللون، وغالباً ما يُستخدَم هذا التفاعل لاختبار وجود النشا أو اليود، وكذلك مؤشر أكسدة واختزال في المعايرة اليودية. ولا يزال اختبار اليود للكشف عن النشا مستعملاً حتى اليوم لاكتشاف الأوراق النقدية المزيفة المطبوعة على الأوراق الحاوية على النشا.

من جهة ثانية، بأسلوب آخر، يترسّب أيون اليوديد عند إضافة كمّيّة فائضة من نترات الزئبق الأحادي على هيئة راسب أصفر مخضر من يوديد الزئبق الأحادي:

من جانب آخر، يستعمل ، وهو محلول مركّب رباعي يودوزئبقات البوتاسيوم K2HgI4 في هيدروكسيد البوتاسيوم، في اختبار حساس للكشف عن الأمونيا. وبالمثل، يُستعمل محلول الحاوي على K2HgI4 كاشفاً لاختبار الكشف عن أشباه القلويات عبر ترسيبها. كما يُستعمل محلول اليود المائي القلوي في اختبار اليودوفورم للكشف عن الكيتونات الميثيلية .

من جهة ثانية، أمّا عند استخدام نترات الزئبق الثنائي فيترسّب راسب أحمر من يوديد الزئبق الثنائي:

I2 + I^{-} <=> I3^{-}

علاوةً على ذلك، لم يُتَمكّن بعد من تحضير مركّبات تحتوي على كاتيون اليود الأحادي غير المتذاوب +I، أي الخالي من جزيئات المذيب. وحتّى عند ارتباطه بقاعدة لويس ضعيفة جدّاً مثل أيون البيركلورات، يلاحظ أنّ اليود يكون مرتبطاً تساهمياً بدلاً من وجوده على هيئة كاتيون حر. ومع ذلك، يمكن الكشف عن أيون +I في الطور الغازي عند غياب الأيون المقابل .

وعلى صعيد آخر، يمكن استحصال الكثير من أنيونات أخرى متعدّدة اليود كذلك عندما تتبلور المحاليل التي تحتوي على اليود واليوديد، مثل −I5 و−I9 و2−I4 و2−I8، ويمكن عزل أملاح هذه الأنيونات عند ارتباطها بكاتيونات كبيرة وضعيفة الاستقطاب مثل أيون السيزيوم +Cs. ومن خواص هذه المركّبات متعدّدة اليود أنها يمكن أن تندمج داخل البُنى اللولبية للنشا. ويؤدّي هذا الاندماج إلى ظهور لون أزرق قوي حتى عند تراكيز صغيرة جدّاً، ولذلك يُستخدَم هذا التفاعل بوصفه اختباراً للكشف عن النشا باستخدام اليود ، وهو اختبار شديد الحساسية والانتقائية.

كذلك، كما يمكن أن تجرى عملية الأكسدة باستخدام مؤكسدات أخرى مثل فلوريد الإثمد الخماسي أو فلوريد التانتالوم الخماسي في ثنائي أكسيد الكبريت:

وتبلغ قيمة ثابت التوازن قرابة 700 عند الدرجة 20 °س.

كذلك، تُعرف عدّة كاتيونات لليود؛ فمثلًا، عند انحلال اليود في الأحماض القويّة مثل حمض الكبريتيك المدخّن يتشكّل محلول أزرق لامع ذو خواص مغناطيسية مسايرة ، والحاوي على كاتيون ثنائي اليود الأزرق (+I2)؛ إذ يُؤكسَد اليود بواسطة ثلاثي أكسيد الكبريت المنحلّ في حمض الكبريتيك المركّز (أي في الأوليوم بتركيز 65%: H2SO4·2 SO3).

علاوةً على ذلك، في محلول حمض الفلوروكبريتيك ، يتضاعف الكاتيون الأزرق الداكن +I2 بشكلٍ عكوس عند درجات حرارة أقل من −60 °س، ليكوّن الكاتيون الرباعي 2+I4 ذا اللون الأحمر والشكل المستطيل، وهو ذو مغناطيسية معاكسة . كما توجد كاتيونات متعددة اليود الأخرى لكنها أقلّ دراسةً وتوصيفاً، ومنها: +I3 ذو بنية منحنية ولون بني داكن أو أسود؛ وكذلك +I5 ذو تناظر مركزي من النمط C2h ولون أخضر أو أسود.

النقص

إضافةً إلى ذلك، يحدث نقص اليود عندما يكون اليود قليلاً في النظام الغذائي، مثل المناطق الداخلية النائية والمناطق الجبلية البعيدة التي لا يستهلاك فيها أطعمة غنية باليود، يؤدّي نقص اليود إلى الإصابة بقصور الدرقية ؛ وتشمل أعراضه الإرهاق الشديد وتضخّم الغدّة الدرقية وبطء في العمليات الذهنية والاكتئاب وانخفاض درجة حرارة الجسم. يُعدّ نقص اليود السبب الرئيسي للإعاقة الذهنية التي يمكن الوقاية منها، إذ يحدث ذلك أساساً عندما يُصاب الرضّع أو الأطفال الصغار بقصور الغدّة الدرقية نتيجة غياب اليود. وقد ساهمت إضافة اليود إلى الملح في حلّ هذه المشكلة إلى حدٍّ كبير في المناطق الأكثر ثراءً، إلّا أنّ نقص اليود لا يزال يمثّل مشكلة صحّيّة عامة خطيرة في المناطق الفقيرة حتّى اليوم. كما يُعدّ نقص اليود مشكلة في بعض المناطق في جميع قارات العالم. ويمكن أن تتحسّن المقدرات الذهنية من معالجة المعلومات والمهارات الحركية الدقيقة والقدرة على حلّ المشكلات البصرية عندما يعوّض اليود لدى الأشخاص الذين يعانون من نقصه.

طالع كذلك

الوفرة الطبيعية

من جهة ثانية، يوجد اليود في الغلاف الجوي للأرض على شكل مركّبات عضوية أو بصورة غير عضوية مثل أحادي أكسيد اليود (IO)، ونترات اليود أو أكاسيد أعلى. توجد معلومات قليلة عن وجوده في طبقة الستراتوسفير ، ويبلغ تركيزه بحدّ أقصى يصل 0.1 جزء في التريليون لليود غير العضوي. وقد تمّ رصد تراكيز مرتفعة تزيد على 10 أجزاء في التريليون من أحادي أكسيد اليود (IO) فوق أماكن نمو الطحالب على السواحل، كما أجري الكشف عن جذر أحادي أكسيد اليود كذلك فوق المحيط الأطلسي الاستوائي .

إضافةً إلى ذلك، اليود هو الأقلّ وفرةً بين الهالوجينات المستقرّة، إذ يشكّل نحو 0.46 جزء في المليون فقط من صخور القشرة الأرضية (للمقارنة: يشكّل الفلور 544، والكلور، والبروم 2.5 جزءاً في المليون)، ممّا يجعله يأتي في المرتبة الستّين من حيث وفرة العناصر الكيميائية في القشرة الأرضية.

علاوةً على ذلك، يمكن عزل المركّبات العضوية لليود من الطحالب البحرية (19 غ من اليود لكل كيلوغرام من الكتلة الجافّة)، ومن الأعشاب البحرية والإسفنجيات (حتّى 14 غ من اليود لكل كيلوغرام من الكتلة الجافّة). تقدَّر الكمّيّة الإجمالية لليود في مياه البحار بنحو 90 مليار طن، بينما تبلغ الاحتياطيات العالمية المعروفة في الوقت الحالي (حتى عام 2022) نحو 6.2 مليون طن. لذلك، وعلى الرغم من الندرة النسبية لليود، فلا يوجد نقص فيه ولا يتوقّع حدوثه. تتحرّر مركّبات اليود القابلة للذوبان، مثل يوديدات الفلزّات القلوية والفلزّات القلوية الترابية أثناء تجوية الصخور بفعل مياه الأمطار أو تتفكّك عند درجات الحرارة المرتفعة. وبهذه الطريقة تصل إلى المياه الجوفية ثمّ في النهاية إلى البحار. تحتوي بعض المياه المعدنية على اليود، مثل نبع المياه المعدنية في لنكولنشاير في إنجلترا، الذي ينبع منه ماء ذو لون بنّي بسبب احتوائه على اليود. في مياه البحر تبلغ كمّيّة اليود نحو 0.05 ملّيغرام لكل لتر. ويوجد هناك على شكل يوديد (−I) ويودات (−IO3) بتركيز يقارب 500 نانومول/لتر؛ ويتراوح توزيعه في المياه السطحية عموماً بين 0 و200 نانومول من اليوديد لكلّ لتر.

كذلك، تُعدّ معادن اليوديد نادرة، وأغلب التوضّعات الرسوبية التي تكون مركّزة بما يكفي للاستخراج الاقتصادي هي معادن اليودات ، ومن أمثلتها (يودات الكالسيوم) Ca(IO3)2 و 7Ca(IO3)2·8CaCrO4. وهذه المعادن توجد على هيئة شوائب ضئيلة في تربة الكلسيريت (المعروفة كذلك باسم تربة الكاليش ) الموجودة في تشيلي، والذي يُعدّ نترات الصوديوم المنتَج الرئيسي له. وبالإجمال، يمكن أن تحتوي هذه الرواسب على ما لا يقل عن 0.02% ولا يزيد عن 1% من اليود كتلةً.

معقّدات انتقال الشحنة

وعلى صعيد آخر، ينحلّ جزيء اليود (I2) في رباعي كلوريد الكربون (CCl4) وفي الهيدروكربونات الأليفاتية ليعطي محاليل بنفسجية زاهية. وفي هذه المذيبات يظهر أقصى نطاق امتصاص في المجال بين 520–540 نانومتر، ويعود السبب في ذلك إلى حدوث انتقال إلكتروني من π إلى σ*. وعندما يتفاعل I2 مع قواعد لويس في هذه المذيبات يُلاحظ في قمّة امتصاص I2، كما تظهر قمّة جديدة في المجال 230–330 نانومتر، ويعود ذلك إلى تكوّن نواتج إضافة تعرَف باسم معقّدات انتقال الشحنة .

مركبات يوديد أخرى

من جانب آخر، باستثناء الغازات النبيلة، من المعروف أنّ أغلب العناصر الكيميائية في الجدول الدوري تكوّن مركّبات ثنائية مع اليود، حتى عنصر الأينشتاينيوم، إذ إنّ المركّب EsI3 من المركبات التي أمكن التوصل إلى تحضيرها. حتّى سنة 1990، كان مركّب ثلاثي يوديد النتروجين NI3 معروفاً فقط على شكل ناتج إضافة مستقرّ مع الأمونيا NI3•NH3؛ إلّا أنّه تبيّن لاحقاً أنّه من الممكن عزل NI3 الخالي من الأمونيا عند −196 °س، لكنّه يتفكّك تلقائياً عند الدرجة 0 °س.

وفي هذا السياق، نظراً لكبر حجم أنيون اليوديد وضعف القدرة المؤكسدة لليود، فإنّ الوصول إلى حالات أكسدة عالية في اليوديدات الثنائية أمرٌ صعب. وأعلى حالة معروفة توجد في خماسيات اليود لعناصر النيوبيوم والتانتالوم والبروتكتينيوم. يمكن تحضير اليوديدات من خلال تفاعل العنصر نفسه أو أكسيده أو هيدروكسيده أو كربوناته مع حمض الهيدرويوديك، ثمّ إزالة الماء (بلمهة ) عند درجات حرارة مرتفعة نسبياً مع ضغط منخفض أو بوجود غاز يوديد الهيدروجين الجافّ. وتنجح هذه الطرائق بشكل أفضل عندما يكون اليوديد الناتج مقاوماً للتحلّل المائي (حلمهة) . وتشمل طرق التحضير الأخرى: للعنصر باستخدام اليود أو يوديد الهيدروجين عند درجات حرارة مرتفعة؛ أو عن طريق يودنة أكاسيد الفلزّات أو هاليداتها بواسطة اليود عند درجات حرارة مرتفعة؛ أو باستخدام هاليد فلزي متطاير، أو باستخدام رباعي يوديد الكربون CI4، أو باستخدام اليوديدات العضوية. مثلًا، يتفاعل أكسيد الموليبدنوم الرباعي مع يوديد الألومنيوم عند 230 °س ليعطي يوديد الموليبدنوم الثنائي. في مثال آخر على تبادل الهالوجينات في تحضير اليوديدات، التفاعل بين كلوريد التانتالوم الخماسي TaCl5 مع كمّية فائضة من يوديد الألومنيوم AlI3 عند 400 °س لإنتاج يوديد التانتالوم الخماسي TaI5. يمكن تحضير اليوديدات الدنيا ذات حالات الأكسدة المنخفضة إمّا عن طريق التفكّك الحراري أو تفاعل عدم التناسب، أو عن طريق اختزال اليوديد الأعلى باستخدام الهيدروجين أو أحد الفلزّات الاختزالية.

وعلى صعيد آخر، عندما يكون الفلزّ في حالات أكسدة منخفضة (+1 إلى +3) فإنّ أغلب يوديدات تلك الفلزّات تكون أيونية. أمّا اللافلزّات فتميل إلى تكوين يوديدات جزيئية تساهمية، وكذلك الأمر في الفلزّات في حالات الأكسدة المرتفعة من +3 فما فوق. وتوجد يوديدات أيونية وتساهمية للفلزّات في حالة الأكسدة +3؛ فمثلًا، يوديد السكانديوم الثلاثي يكون في الغالب أيونياً، على العكس من يوديد الألومنيوم التساهمي. تميل اليوديدات الأيونية ذات الصيغة MIn إلى امتلاك أدنى درجات الانصهار والغليان بين هاليدات العنصر نفسه MXn، وذلك لأن قوى التجاذب الكهربائية الساكنة (الكهروستاتيكية ) بين الكاتيونات والأنيونات تكون الأضعف مع أنيون اليوديد الكبير الحجم. في المقابل، غالباً ما تمتلك اليوديدات التساهمية أعلى درجات الانصهار والغليان بين هاليدات العنصر نفسه، لأنّ اليود هو الأكثر قابلية للاستقطاب بين الهالوجينات، كما أنه يمتلك أكبر عدد من الإلكترونات بينها، مما يجعله يساهم أكثر في قوى فان دير فالس . توجد عموماً استثناءات عديدة في اليوديدات الوسيطة حيث قد يغلب أحد الاتجاهين على الآخر. وبالمثل، فإنّ انحلالية اليوديدات الأيونية في الماء (مثل يوديدات البوتاسيوم والكالسيوم هي الأكبر بين هاليدات تلك العناصر الأيونية، بينما تكون انحلالية اليوديدات التساهمية (مثل الفضّة) هي الأقلّ بين هاليدات العنصر نفسه. وعلى وجه الخصوص، فإنّ انحلالية يوديد الفضّة ضعيفة جدّاً في الماء، وغالباً ما يُستَخدم ترسّبه في المحاليل المائية اختباراً نوعياً للكشف عن اليود.

وعلى صعيد آخر، لأسباب ديناميكية حرارية مرتبطة بكهرسلبية العناصر، لا توجد يوديدات متعادلة ومستقرّة عند درجة حرارة الغرفة للكبريت أو السيلينيوم. ومع ذلك، أمكن تحضير المركّبين S2I2 و SI2 للكبريت، واللذان بكونات مستقرّين حتّى درجتي حرارة 183 كلفن و 9 كلفن، على التوالي. أمّا السيلينيوم فلم يُتمَكّن بعد من تحضير أي يوديد ثنائي متعادل له بشكل قاطع عند أيّ درجة حرارة. من جهة أخرى، تُعرّف الكاتيونات متعدّدة الذرّات الحاوية على الكبريت واليود أو السيلينيوم–اليود، وأمكن توصيف هذه المركّبات بلورياً باستخدام تقنيات التحليل البلّوري.

يوديد

• بوفيدون يودي (مطهر من اليود)
• يودوفورم (مركب من اليود)
• ملح معالج باليود
• الهوامش
• مصطلحات

المركبات الكيميائية

وفي هذا السياق، عندما يكون اليود في حالة الأكسدة −1 يكون على هيئة أنيون (أيون سالب) يعرف باسم يوديد.

ومن جهة أخرى، يشكّل اليود مركّبات في حالات أكسدة مختلفة تتراوح من −1 إلى +7. وتعدّ حالة الأكسدة −1 الأكثر استقراراً وشيوعاً، بينما تتكوّن الحالات الأعلى فقط في مركّبات مع العناصر الأكثر كهرسلبية مثل الأكسجين والفلور والكلور والبروم. وفي هذا السياق تكون حالات الأكسدة الفردية +1 و+3 و+5 و+7 أكثر استقراراً من الحالات الزوجية.

يوديد الهيدروجين

وفي هذا الصدد، عند درجة حرارة الغرفة يكون يوديد الهيدروجين غازاً عديم اللون، وهو مركّب ماصّ للحرارة يمكن أن يتفكّك طارداً للحرارة عند درجة حرارة الغرفة، إلّا أن هذه العملية بطيئة جدّاً ما لم يوجد عامل حفّاز. لذلك، فإنّ التفاعل المباشر بين الهيدروجين واليود عند درجة حرارة الغرفة لتكوين يوديد الهيدروجين لا يكتمل. كما أنّ طاقة تفكّك الرابطة H–I هي الأصغر بين هاليدات الهيدروجين، إذ تبلغ 295 كيلوجول لكل مول.

ومن جهة أخرى، يعدّ يوديد الهيدروجين (HI) أبسط مركّبات اليود، وهو غاز عديم اللون يتفاعل مع الأكسجين ليعطي الماء واليود. وعلى الرغم من أنه مفيدٌ في تفاعلات اليَودَنَة في المختبر، فإنّه لا يملك استخدامات صناعية واسعة النطاق، وذلك على العكس من هاليدات الهيدروجين الأخرى. يُحضَّر يوديد الهيدروجين تجارياً عادةً عن طريق تفاعل اليود مع كبريتيد الهيدروجين أو الهيدرازين.

في هذا الإطار، يتميّز يوديد الهيدروجين بانحلالية عالية جدّاً في الماء؛ إذ يمكن للتر واحد من الماء أن يذيب 425 لتراً من يوديد الهيدروجين. ويحتوي المحلول المشبع على أربع جزيئات ماء فقط لكل جزيء من يوديد الهيدروجين. عند انحلال يوديد الهيدروجين في الماء يتشكّل حمض الهيدرويوديك، وهو حمض قوي. يحتوي حمض الهيدرويوديك التجاري المركّز عادةً على 48–57% من HI كتلةً. ويشكّل هذا المحلول مزيجاً ثابت الغليان (أزيوتروبياً ) بدرجة غليان 126.7 °س عند تركيز 56.7 غرام HI لكل 100 غرام من المحلول. لذلك لا يمكن زيادة تركيز حمض الهيدرويوديك إلى ما بعد هذه النقطة عن طريق تبخير الماء. وعلى عكس يوديد الهيدروجين في الحالة الغازية، فإنّ حمض الهيدرويوديك له استخدامات صناعية مهمّة، خصوصاً في إنتاج حمض الخلّيك (حمض الأسيتيك) بواسطة عملية كاتيفا .

هاليدات اليود

وفي السياق ذاته، للهالوجينات القدرة على تشكيل الكثير من المركّبات بين الهالوجينية ذات الصيغ XY و XY3 و XY5 و XY7 حيث يكون X أثقل من Y، ولا يعدّ اليود استثناءً من ذلك، إذ يدخل اليود في تركيب جميع المركّبات الثنائية الممكنة بين الهالوجينات، ويكون هو العنصر الأكثر كهرجابية فيها. أكثر تلك المركّبات بين الهالوجينية لليود هي مع الفلور، إذ يستطيع أن يشكّل أحادي الفلوريد IF كما يكوّن كذلك ثلاثي الفلوريد IF3، إلى جانب خماسي الفلوريد IF5، وكذلك سباعي الفلوريد ICl7 الذي يعدّ حالة استثنائية بين الهالوجينات. هناك كذلك ثلاثي الكلوريد ICl3 وأحادي البروميد IBr؛ كما جرى كذلك توصيف الكثير من المشتقّات الكاتيونية والأنيونية، مثل المركّبات ذات اللون الأحمر النبيذي أو البرتقالي الفاقع لأيون +I2Cl. وفضلًا عن ذلك، توجد بعض المركّبات الشبيهة مثل الهالوجينات الزائفة ، مثل يوديد السيانوجين ICN وكذلك أملاح الثيوسيانات ISCN والأزيد IN3.

أيونات متعددة اليود

إضافةً إلى ذلك، تظهر خاصّة مميّزة لليود في قدرته على تكوين مركبات متعدّدة اليوديد . ومن أشهرها أنيون ثلاثي اليوديد، وهو يعدّ الأيون المتعدد الوحيد المهمّ لليود في المحاليل المائية. لهذا الأنيون بنية خطّية، وفيه ترتبط جزيئات I2 المنحلّة مع أيون يوديد (-I) لتكوين أيون ثلاثي اليوديد أحادي الشحنة السالبة (−I3). ويفسّر تكوُّن أيون ثلاثي اليوديد سبب ازدياد انحلالية اليود في الماء عند إضافة محلول يوديد البوتاسيوم:

الأكاسيد والأحماض الأكسجينية

من جانب آخر، يُعرَف لليود الأحماض الأكسجينية الأربعة التالية: حمض الهيبويودوز HIO، وحمض اليودوز HIO2، وحمض اليوديك HIO3 وحمض البيريوديك HIO4 أو H5IO6. حمض الهيبويودوز هو مركّب غير مستقر ويتعرّض لتفاعل عدم التناسب؛ لذلك فإن أملاحه من أيونات المتكوّنة تتفكّك فوراً لتعطي أيونات اليوديد واليودات. أمّا حمض اليودوز وأملاحه من أيونات فهي أقلّ استقراراً، ولا يوجدان إلا مركبات وسطية أثناء أكسدة اليوديد إلى اليودات.

من جانب آخر، تُعَدّ أكاسيد اليود الأكثر استقراراً بين أكاسيد الهالوجينات، ويعود ذلك إلى قوّة روابط I–O الناتجة عن الفرق الكبير في الكهرسلبية بين اليود والأكسجين، ولذلك فهي معروفة منذ زمن طويل. أشهرها المركّب المستقرّ خماسي أكسيد اليود I2O5، ويكون اليود فيه بحالة الأكسدة +5، وهو صلب أبيض ذو خواص استرطابية ، وعُرف منذ سنة 1813 عندما حضّره العالمان غي-لوساك وديفي. ويُحضَّر هذا المركّب بسهولة عن طريق نزع الماء من حمض اليوديك HIO3. وهو من المؤكسدات الجيدة، إذ يتميّز بقدرته على أكسدة أحادي أكسيد الكربون بالكامل إلى ثنائي أكسيد الكربون بسرعة عند درجة حرارة الغرفة، ولذلك يُستَخدم كاشفاً مفيداً لتحديد تركيز أحادي أكسيد الكربون. كما يستطيع أن يؤكسد كذلك أكاسيد النتروجين وكبريتيد الهيدروجين، ويتفاعل مع ثلاثي أكسيد الكبريت و S2O6F2 ليكوّن أملاح كاتيون +[IO2]. ويمكن فلورته باستخدام الفلور أو ثلاثي فلوريد البروم أو رباعي فلوريد الكبريت أو فلوريد الكلوريل، ممّا يؤدّي إلى تكوين خماسي فلوريد اليود، والذي يتفاعل بدوره مع خماسي أكسيد اليود ليعطي IOF3. تُعرَف كذلك بعض الأكاسيد الأخرى الأقل استقراراً لليود، ومن أبرزها I4O9 و I2O4، إلّا أنّ البنى لم تحدّد بشكل مؤكّد حتى الآن؛ كما يعرف كذلك الأكسيدان IO و IO2.

وعلى صعيد آخر، من جهةٍ أخرى، يُحضَّر حمض اليوديك بسهولة أكبر عن طريق أكسدة معلّق مائي من اليود باستخدام التحليل الكهربائي أو حمض النتريك المُدخَّن (مرتفع التركيز). وتمتلك اليودات أضعف قدرة مؤكسِدة بين الهالات، لكنها تتفاعل بأسرع معدل. تعرف أملاح حمض اليوديك باسم يودات ، وتعدّ إلى حدٍّ بعيد أهمّ المركّبات الأكسجينية لليود، ويمكن تحضيرها بأكسدة يوديدات الفلزّات القلوية بالأكسجين عند درجة حرارة 600 °س وتحت ضغط مرتفع، أو بأكسدة اليود بالكلورات. وعلى عكس الكلورات التي تتفكّك بتفاعل عدم التناسب ببطء شديد لتكوّن الكلوريد والبيركلورات، فإنّ اليودات مستقرّة تجاه عدم التناسب في كلٍّ من المحاليل الحمضية والقلوية. ومن هذه المركّبات يمكن الحصول على أملاح أغلب الفلزّات. يمتلك أيون اليودات أضعف قدرة مؤكسدة بين نظرائه من أملاح الهالات في الهالوجينات الأخرى، لكنّه يتفاعل بأسرع معدّل بينها.

وفي هذا السياق، يوجد أورثو حمض البيريوديك H5IO6 على هيئة مركّب مستقرّ، وعند نزع الماء منه عند الدرجة 100 °س تحت الفراغ يعطي حمض ميتّا البيريوديك HIO4. باستمرار التجفيف يحدث التفكك ويستحصل على خماسي أكسيد اليود والأكسجين. من الممكن برتنة حمض البيريوديك بواسطة حمض الكبريتيك لتكوين الكاتيون +I(OH)6. تُعرَف أملاح باسم بيريودات ، ويعرَف العديد منها، أشهرها وأبسطها الأيون رباعي السطوح −IO4، فضلًا عن البيريودات معقّدة البنية مثل 3-IO5 و 5-IO6 وغيرها. وعادةً ما تُحضَّر هذه المركّبات عن طريق الأكسدة الكهروكيميائية ليودات الصوديوم القلوية باستخدام أكسيد الرصاص الرباعي في المصعد ، أو باستخدام غاز الكلور. تعدّ البيريودات من المؤكسدات القويّة من الناحيتين الثرموديناميكية والحركية ، إذ تؤكسد بسرعة أيون المنغنيز الثنائي 2+Mn إلى بيرمنغنات -MnO4؛ كما تستطيع فصم عددٍ من المركّبات العضوية.

التاريخ وأصل التسمية

وفي هذا السياق، في الجداول الدورية المبكّرة، كان يُرمز إلى اليود غالباً بالرمز J، اختصاراً للكلمة ، وهو اسم العنصر باللغة الألمانية؛ ولا يزال الحرف J يُستعمل كثيراً في النصوص الألمانية بدلاً من I. استعمل الرمز الكيميائي I منذ سنة 1970 في منشورات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية .

وفي هذا الصدد، في التاسع والعشرين من شهر نوفمبر في سنة 1813 أعلن ديزورم وكليمان للجمهور على الملأ هذا الاكتشاف للعنصر الجديد الذي قام به كورتوا من خلال عرض المادة في اجتماع لمعهد فرنسا الإمبراطوري . لاحقًا أعلن غي-لوساك في السادس من ديسمبر لذات العام أنّ المادّة الجديدة ما هي إلا عنصر كيميائي جديد أو مركّب يحتوي على الأكسجين؛ ثمّ أثبت لاحقاً أنّها عنصر كيميائي مستقلّ. اقترح غي-لوساك اسم «يود» ، وذلك اشتقاقاً من الكلمة الإغريقية «» التي تعني «بنفسجي»، وذلك بسبب اللون البنفسجي لبخار اليود. وكان أمبير قد أعطى جزءاً من عيّنته إلى الكيميائي البريطاني همفري ديفي (1778–1829)، الذي أجرى تجارب على المادّة ولاحظ تشابهها مع الكلور، وتوصّل كذلك إلى أنّها عنصر كيميائي. فأرسل ديفي رسالة مؤرخة في 10 ديسمبر إلى الجمعية الملكية البريطانية معلناً فيها أنه قد تمكن من اكتشاف عنصر جديد يُدعى اليود. وأطلق عليه في اللغة الإنجليزية اسم على نسق اسم عنصر الكلور . فيما بعد نشأ جدل بين ديفي وغي-لوساك حول من اكتشف اليود أوّلاً، إلّا أنّ كليهما أقرّ في النهاية بأنّهما توصّلا إلى التعرّف على العنصر بشكلٍ مستقلّ، مع الاعتراف بأنّ كورتوا كان أوّل من عزل هذا العنصر.

من جانب آخر، لاحقًا في سنة 1820 قادت أبحاث الطبيب السويسري جان-فرانسوا كوانديه وجود علاقة بين تضخّم الغدّة الدرقية (الدُّراق) ونقص اليود. وفي سنة 1831، طرح الكيميائي الفرنسي جان باتيست بوسينغو فكرة استخدام الملح المُيود من أجل الوقاية من تضخّم الغدّة الدرقية. في جانب آخر اكتشف الباحث الطبّي الفرنسي كازيمير دافين (1812–1882) التأثير المطهِّر لليود في سنة 1873. ولكن التطبيق العملي للتأثير المطهّر كان على يد الجرّاح الإيطالي أنطونيو غروسيش (1849–1926)، وهو جرّاح وُلد في إستريا ، ومن أوائل من استعملوا التعقيم في الحقل الجراحي، وذلك في سنة 1908، عندما أدخل صبغة اليود وسيلةً لتعقيم جلد الإنسان بسرعة في ميدان الجراحة.

وفي هذا السياق، (1779–1841) لمواصلة البحث؛ كما أعطى جزءاً منها إلى الكيميائي لوي جوزيف غي ـ لوساك (1778–1850) وإلى الفيزيائي أندريه ماري أمبير (1775–1836).

وعلى صعيد آخر، يعود اكتشاف عنصر اليود عنصراً كيميائياً جديداً إلى سنة 1811 على يد العالم الفرنسي برنار كورتوا ، والذي كان ينتمي إلى عائلة تعمل في تصنيع نترات البوتاسيوم (يعرف باسم ، كما كان يعرف كذلك باسم ). كانت تلك الفترة في خضم الحروب النابليونية، وكان الطلب على نترات البوتاسيوم مرتفعاً في فرنسا؛ وكان إنتاج نترات البوتاسيوم من رواسب معدن النتر يتطلّب استخدام كربونات البوتاسيوم، التي كان يمكن عزلها من الأعشاب البحرية والطحالب البنّية المجمَّعَة من سواحل نورماندي وبريتاني ؛ ولاستخلاص كربونات البوتاسيوم كانت الأعشاب البحرية تُحرَق ثم يًغسَل رمادها بالماء. لاحظ كورتوا تآكل الأوعية النحاسية المستعملة في هذه العملية، وأثناء إجراء أبحاثه عن السبب قام كورتوا بإضافة كمّيّة زائدة من حمض الكبريتيك إلى المخَلّفات المتبقّية، فتصاعدت سحابة من بخار بنفسجيّ اللون. ولاحظ أنّ هذا البخار يتبلور على الأسطح الباردة مكوّناً بلّورات داكنة. كما لاحظ أن تفاعل المادّة مع الأمونيا يعطي مسحوق ذا خاصية انفجارية ضعيفة (ثلاثي يوديد النتروجين). شكّ كورتوا في أنّ تلك المادّة قد تمثّل عنصراً كيميائياً جديداً، لكنّه لم يكن يملك التمويل الكافي لمتابعة أبحاثه بنفسه بشكل أعمق. لذلك سلّم كورتوا عيّناتٍ من المادّة إلى زميليه شارل برنار ديزورم (1777–1838) ونيكولا كليمان

الدور الحيوي

في هذا الإطار، اليود عنصرٌ أساسيّ للحياة، وبعددٍ ذرّي 53 فهو أثقل عنصر تحتاجه الكائنات الحيّة العليا. أمّا اللانثانوم وبقية عناصر اللانثانيدات، وكذلك التنغستن ذو العدد الذري 74 واليورانيوم ذو العدد الذرّي 92، فتستعملها بعض الكائنات الحية الدقيقة فقط.

وفي السياق ذاته، يشكّل اليود نحو 65% من الوزن الجزيئي لهرمون T4 و59% من هرمون T3. يتركّز ما بين 15 إلى 20 مغ من اليود في نسيج الغدّة الدرقية وهرموناتها، لكن 70% من إجمالي اليود في الجسم يوجد في أنسجة أخرى، بما في ذلك الغدد الثديية والعينان والغشاء المخاطي المعدي والغدّة الزعترية والسائل الدماغي الشوكي والضفيرة المشيمية ، وكذلك في الشرايين وعنق الرحم والغدد اللعابية . أثناء الحمل، تكون المشيمة قادرة على تخزين وتركيم اليود. وداخل خلايا هذه الأنسجة، يدخل اليود مباشرةً عبر الناقل المشترك للصوديوم واليوديد . ويرتبط دور اليود في أنسجة الثدييات بشكلٍ خاصّ بتطوّر الجنين وحديثي الولادة، كما أن له وظائف معروفة في الأنسجة الأخرى كذلك.

وفي هذا السياق، الجسم بحاجة إلى اليود لاصطناع هرمونات الغدّة الدرقية المنظّمة للنمو، وهما رباعي يودوثيرونين (T4) (أو ليفوثيروكسين ) وثلاثي يودوثيرونين (T3). يؤدّي نقص اليود إلى انخفاض إنتاج T3 وT4، ويصاحبه تضخّم في نسيج الغدّة الدرقية في محاولةٍ للحصول على مزيد من اليود، ممّا يسبّب مرض تضخّم الغدّة الدرقية (الدُّراق) . الشكل الرئيسي لهرمون الغدة الدرقية في الدم هو رباعي يودوثيرونين (T4)، إذ يمتاز بعمرٍ أطول من ثلاثي يودوثيرونين (T3). لدى الإنسان، تتراوح نسبة T4 إلى T3 المُفرَزة في الدم بين 14:1 و20:1. يتحوّل T4 داخل الخلايا إلى الشكل النشط T3 (الذي تزيد فعّاليته ثلاث إلى أربع مرات عن T4) بواسطة إنزيمات نازعات اليود . وتخضع هذه المركّبات لاحقاً لعمليّات نزع الكربوكسيل ونزع اليود لإنتاج 3-يودوثيرونامين (T1a) وثيرونامين (T0a'). تحتوي جميع الأشكال الثلاثة من إنزيمات نازعات اليود على عنصر السيلينيوم، لذلك يُعدّ السيلينيوم الفلزّي ضرورياً لإنتاج كلّ من ثلاثي يودوثيرونين ورباعي يودوثيرونين.

النظائر

ومن جهة أخرى، إنّ الغالبية العظمى من اليود-129 الموجود على الأرض اليوم ناتجة عن النشاط النووي البشري، وقد ازداد تركيز اليود-129 بمقدار يتراوح بين 3 إلى 8 رتب أسّية بعد بداية النشاطات النووية. وتتكوّن كمّيّة صغيرة من اليود-129 بشكل طبيعي نتيجة تشظّي الزينون الجوي بفعل الأشعّة الكونية ، وكذلك ناتجاً من نواتج الانشطار النووي؛ وتبلغ النسبة 129I/127I نحو 10−12. تستخدَم الحالات المثارة لكلّ من اليود-127 واليود-129 كثيراً في مطيافية موسباور .

من جانب آخر، أطول نظائر اليود المشعّة عمراً هو يود-129 129I، إذ يبلغ عمر النصف له نحو 16.1 مليون سنة، ويضمحلّ عبر اضمحلال بيتّا إلى نظير الزينون المستقرّ زينون-129 129Xe. تكوَّن بعض اليود-129 إلى جانب اليود-127 قبل تشكّل المجموعة الشمسية، لكنّه قد تحلّل بالكامل حتّى الآن، ممّا يجعله نويدةً مشعّة منقرضة. ويمكن تحديد وجوده السابق من خلال وجود فائض من ناتج اضمحلاله، وهو الزينون-129. غير أن المحاولات المبكّرة لاستخدام هذه الخاصّية لتأريخ مصدر المستعر الأعظم الذي كوَّن عناصر النظام الشمسي واجهت صعوبات، وذلك بسبب وجود عمليات نووية بديلة تنتج اليود-129، إضافةً إلى تطاير اليود عند درجات الحرارة المرتفعة. بسبب حركيته في الأوساط البيئية، استُخدم اليود-129 لتأريخ المياه الجوفية القديمة جدّاً.

من جهة ثانية، أمّا النظائر المشعّة الأخرى لليود فلها أنصاف أعمار أقصر بكثير، في مجال أقلّ من 60 يوماً. وبعضها له تطبيقات طبّية متعلّقة بالغدّة الدرقيّة، حيث إنّ اليود الذي يدخل الجسم يتخزّن ويتركّز فيها. فالنظير يود-123 (نصف عمره 13.223 ساعة) يضمحلّ عبر التقاط إلكترون إلى النظير التيلوريوم-123، وتنبعث أشعّة غاما . لذلك يُستخدّم هذا النظير في التصوير بالطبّ النووي ، بما في ذلك التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد والتصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية . يسلك النظير يود-125 (نصف عمره 59.392 يوماً) يشبه ذلك؛ إذ يضمحلّ عبر التقاط الإلكترون إلى النظير تيلوريوم-125 وتنبعث أشعّة غاما منخفضة الطاقة، وهو ثاني أطول نظائر اليود المشعّة عمراً، وله استخدامات في المقايسات الحيوية والتصوير في الطب النووي، وكذلك في العلاج الإشعاعي القريب لعلاج عددٍ من الحالات، منها سرطان البروستاتا والورم الميلانيني العنبي والأورام الدماغية. أما النظير يود-131 (نصف عمره 8.0249 أيام) فيضمحلّ وفق النمط بيتّا إلى النظير زينون-131 ويُصدر كذلك إشعاع غامّا. ويُستخدَم كذلك لأغراض طبّية في العلاج الإشعاعي للغدّة الدرقية؛ فضلًا عن استخدامه في مجال التقفّي الإشعاعي من أجل عمليات التشخيص الطبّي والتحليل البيئي.

في هذا الإطار، من جهة أخرى، يعدّ اليود-131 أحد نواتج الانشطار النووي الشائعة، ولذلك يوجد بمستويات مرتفعة في السقط النووي ، وقد يُمتصّ فيما بعد عبر الأطعمة الملوّثة، كما يمكن أن يتراكم في الغدّة الدرقية ويسبّب ضرراً لها نتيجة إشعاعه. ويتمثّل الخطر الرئيسي للتعرّض لمستويات مرتفعة من اليود-131 في احتمال حدوث سرطان الغدّة الدرقية الناتج عن الإشعاع في مراحل لاحقة من الحياة. وتشمل المخاطر الأخرى احتمال ظهور بؤر لنمو خلوي غير سرطاني والتهاب الغدّة الدرقية . ويمكن الوقاية من التأثيرات السلبية لإطلاق اليود-131 من خلال إشباع الغدّة الدرقية باليود المستقرّ (اليود-127)، وذلك بتناول أقراص يوديد البوتاسيوم يومياً للحصول على وقاية وقائية مثلى.

من جهة ثانية، يتكوّن اليود الموجود طبيعياً من نظير مستقرّ وحيد وهو يود-127 127I، ولذلك يُعدّ عنصراً أحاديّ النويدة ، ممّا يعني أنّ كتلته الذرّية تُعدّ ثابتاً طبيعياً يحدّده هذا النظير. توجد كذلك نظائر مشعّة لليود تتراوح أعدادها الكتلية بين 108I إلى 147I. ونظراً لأنّ النظائر الأخرى تمتلك أعمار نصف قصيرة جدّاً بحيث لا يمكن أن تكون ابتدائية (موجودة منذ تكوّن الأرض)، فإنّ اليود يُعدّ كذلك عنصراً أحادي النظير .

المركبات العضوية

ومن جهة أخرى، كانت مركّبات اليود العضوية أساسية في تطوّر الاصطناع العضوي، ومن الأمثلة على تلك التطبيقات استخدامها في عدد من التفاعلات منها حذف هوفمان للأمينات، واصطناع وليامسون للإيثر ، وتفاعل فورتز للازدواج، وكذلك في تفاعل غرينيار .

من جانب آخر، إنّ تفاعلات تبادل الهالوجين لإنتاج يودو الألكانات بواسطة تفاعل فنكلشتاين يحدث بسبب أن أيون اليوديد يعدّ مجموعة مغادرة أفضل من الكلوريد أو البروميد. ومع ذلك، فإنّ هذا الفرق صغيرٌ بما يكفي بحيث يمكن دفع التفاعل إلى الاكتمال باستغلال الاختلاف في انحلالية أملاح الهاليدات، أو باستخدام فائض كبير من ملح الهاليد. في تفاعل فنكلشتاين نمطي، يتحوّل كلوريد الألكيل أو بروميد الألكيل إلى يوديد الألكيل عند معالجته بمحلول يوديد الصوديوم في الأسيتون. يكون يوديد الصوديوم قابلاً للانحلال في الأسيتون، بينما كلوريد الصوديوم وبروميد الصوديوم غير قابلَين للانحلال فيه. وبذلك يُدفَع التفاعل باتجاه تكوين النواتج وفق قانون فعل الكتلة نتيجة ترسّب الملح غير القابل للانحلال.

كذلك، من عيوب استخدام مركّبات اليود العضوية مقارنةً بمركّبات الكلور العضوية أو البروم العضوية ارتفاع كلفة مشتقّات اليود وزيادة سمّيّتها، لأنّ اليود عنصرٌ مرتفع الثمن ولأنّ مركّبات اليود العضوية هي عوامل مؤلكلة قويّة. فمثلًا، يعمل مركّبا يودوأسيتاميد وحمض اليودوأسيتيك ، وهي عوامل مؤلكلة قوية، على تخريب بنية البروتينات من خلال ألكلة السلاسل الطرفية للسيستئين بشكلٍ غير عكوس، ممّا يمنع إعادة تكوّن الروابط ثنائية الكبريتيد .

التحليل الكيميائي

وفي هذا الصدد، تعدّ الرابطة الكيميائية كربون–يود C–I مجموعة وظيفية شائعة تشكّل جزءاً أساسياً من الكيمياء العضوية. ومن الناحية الشكلية يمكن اعتبار هذه المركّبات مشتقّاتٍ عضوية لأنيون اليوديد. أبسط مركّبات اليود العضوية، وهي يوديدات الألكيل ، والتي يمكن تحضيرها بتفاعل الكحولات مع ثلاثي يوديد الفوسفور. ويمكن فيما بعد استخدامها في تفاعلات الاستبدال المحبّة للنوى (النكليوفيلية أو لتحضير كواشف غرينيار. إنّ الرابطة C–I هي أضعف جميع روابط الكربون–الهالوجين بسبب الفرق الصغير جدّاً في الكهرسلبية بين الكربون (2.55) واليود (2.66). ولذلك يعدّ أيون اليوديد أفضل مجموعة مغادرة بين الهالوجينات. وبسبب ذلك كذلك تميل كثير من مركّبات اليود العضوية إلى الاصفرار عند تخزينها لفترة، نتيجة تفكّكها وتكوّن اليود العنصري. ولهذا السبب تستخدَم هذه المركّبات على نطاق واسع في الاصطناع العضوي، نظراً لسهولة تشكّل وفصم الرابطة C–I. كما أنّها أكثر كثافةً بشكلٍ ملحوظ من مركّبات الهالوجينات العضوية الأخرى، وذلك بسبب الكتلة الذرّية الكبيرة لليود. من الأمثلة على العوامل المؤكسدة الحاوية على اليود كلّ من كاشف حمض 2-يودوكسي البنزويك وهو كاشف شائع لأكسدة الكحولات إلى الألدهيدات، وكذلك مركّب ثنائي كلوريد يودوبنزين (PhICl2) المستعمل في تفاعلات الكلورة الانتقائية للألكينات والألكاينات. ومن أشهر استخدامات مركّبات اليود العضوية ما يعرَف باسم اختبار اليودوفورم ، حيث ينتج اليودوفورم نتيجة اليودنة الكاملة لكيتون ميثيلي، أو مركّب آخر يمكن أكسدته إلى كيتون ميثيلي.

الخواص الفيزيائية

كذلك، ولأنّ اليود يمتلك أكبر نصف قطر ذرّي بين الهالوجينات المستقرّة، فإنّه يملك أخفض طاقة تأيّن أولى ، وأقلّ ألفة إلكترونية ، وأقلّ كهرسلبية وكذلك أقلّ تفاعلية بينها.

ومن جهة أخرى، فالفلور ذو لون أصفر باهت، والكلور أصفر مائل إلى الأخضر، والبروم بنّي مائل إلى الأحمر، أمّا اليود فهو بنفسجي اللون. تتبع الكثافة ودرجتا الانصهار والغليان لليود الاتّجاه العام للهالوجينات، حيث تزداد بزيادة العدد الذرّي. ومن بين الهالوجينات المستقرّة، يمتلك اليود أكبر سحابة إلكترونية وأكثرها قابلية للاستقطاب، ممّا يؤدّي إلى أن تكون لجزيئاته أكبر قوى فان دير فالس . وبالمثل، يُعدّ اليود أقلّ الهالوجينات المستقرّة تطايراً، إلا أن عنصر اليود يتميّز بخاصّة التسامي ، إذ يمكن ملاحظة أنّ اليود الصلب يُطلق بخاراً بنفسجيّ اللون. بسبب هذه الخاصّية، يُستخدَم اليود في كثير من الأحيان في التجارب المخبرية لعرض عملية التسامي مباشرةً من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية، ممّا أدّى إلى ظهور اعتقاد خاطئ بأنّه لا ينصهر عند الضغط الجوّي. وكما أن اليود يتسامى حتى عند درجة حرارة الغرفة، ولذلك فإنّ انصهاره لا يحدث بسهولة إلا عند رفع درجة الحرارة بسرعة وبشكلٍ كبير.

ومن ناحية أخرى، يوجد اليود في الطور الغازي على شكل الجزيء I2. إنّ الرابطة الكيميائية بين ذرّتي الهالوجين في اليود هي الأضعف بين جميع الهالوجينات المستقرّة. لذلك يتفكّك نحو 1% من عيّنة اليود الغازي عند الضغط الجوّي إلى ذرّات يود منفردة عند درجة حرارة 575 °س. أمّا الفلور والكلور والبروم فتتطلّب درجات حرارة أعلى من 750 °س لكي يحدث لها تفكّك بدرجة مشابهة. كما أنّ أغلب الروابط الكيميائية مع اليود هي أضعف من الروابط المناظرة لها مع الهالوجينات الأخفّ. يبلغ طول الرابطة I–I قرابة 266.6 بيكومتر. وتعدّ هذه الرابطة واحدة من أطول الروابط الأحادية المعروفة. وتكون أطول قليلًا (271.5 بيكومتر) في اليود البلوري الصلب، ذي البنية المعينية القائمة ، وهي ذات البنية البلّورية للكلور والبروم. ويحمل الزينون، جار اليود في الجدول الدوري، الرقم القياسي في طول الرابطة؛ إذ يبلغ طول رابطة Xe–Xe نحو 308.71 بيكومتر. تحدث داخل جزيء اليود تآثرات إلكترونية ملحوظة مع أقرب مجاورين لكلّ ذرّة في البنية، وتؤدّي هذه التآثرات في كتل اليود الضخمة إلى إعطائه مظهراً لامعاً وخواص شبه موصلة. ويُعدّ اليود شبه موصل ثنائي الأبعاد، إذ تبلغ فجوة النطاق لديه مقدار 1.3 إلكترون فولت (125 كيلوجول/مول). وهو يعمل شبه موصل ضمن مستوى طبقاته البلّورية ، بينما يكون عازلاً في الاتجاه العمودي عليها.

علاوةً على ذلك، يوجد اليود في الظروف القياسية على هيئة مادة صلبة، لها قشور رمادية مائلة إلى البنفسجي ذات بريق معدني. عند انصهاره (درجة الانصهار 113.70 °س) يتحوّل اليود إلى سائل بنّي موصل للكهرباء؛ ويغلي عند 184.2 °س مكوّناً بخاراً بنفسجيّ اللون، يتكوّن من جزيئات I2.

من جهة ثانية، ينتمي اليود إلى مجموعة الهالوجينات، ويأتي في المرتبة الرابعة. يصبح لون الهالوجينات في الطور الغازي أغمق نزولاً في المجموعة،

الخواص الكيميائية

ومن جهة أخرى، يقع اليود في المجموعة السابعة عشر من الجدول الدوري، وهي مجموعة الهالوجينات، ويقع في المرتبة الرابعة أسفل الفلور والكلور والبروم. ونظراً لأن الأستاتين والتينيسين عنصران مشعّان، فإنّ اليود يُعدّ أثقل الهالوجينات المستقرّة. يمتلك اليود التوزيع الإلكتروني التالي: Kr]5s24d105p5 حيث إنّ الإلكترونات السبعة في الغلاف الخامس الخارجي هي إلكترونات التكافؤ . ومثل بقية الهالوجينات، ينقصه إلكترون واحد لإكمال قاعدة الثمانية، ولذلك يُعتبر من العوامل المؤكسدة، إذ يتفاعل مع الكثير من العناصر الأخرى ليكمل غلافه الخارجي. ومع ذلك، وبحسب اتجاهات الجدول الدوري، يُعد اليود أضعف عامل مؤكسد بين الهالوجينات المستقرّة. كما أنّ له أقل قيمة للكهرسلبية بينها، حيث تبلغ 2.66 على مقياس باولنغ (للمقارنة: الفلور 3.98، الكلور 3.16، والبروم 2.96؛ ويستمرّ هذا الاتجاه مع الأستاتين الذي تبلغ كهرسلبيته نحو 2.2). يشكّل اليود العنصري جزيئات ثنائية الذرّة ذات الصيغة الكيميائية I2، حيث تتشارك ذرّتا يود زوجاً من الإلكترونات لكي تحقّق كلّ منهما قاعدة الثمانية المستقرّة. وعند درجات الحرارة المرتفعة يمكن لهذه الجزيئات الثنائية أن تتفكّك بشكل عكوس إلى ذرّتين منفردتَين من اليود. وبشكل مشابه، فإنّ أيون اليوديد (−I) يُعدّ أقوى عامل مختزل بين هاليدات الهالوجينات المستقرّة، لأنه الأكثر قابلية للأكسدة مرّة أخرى ليكوّن ثنائي اليود (I2).

وفي هذا الصدد، أي أنّ ثلاثة مولات من اليود تتفاعل مع مولين من الأمونيا لتكوين ستّة مولات من يوديد الهيدروجين ومول واحد من غاز النتروجين. كما أنّ اليود يتفاعل مع محلول الأمونيا ليكوّن مركّب ثلاثي يوديد النتروجين (NI3)، وهو مركب شديد الحساسية والانفجار.

وفي السياق ذاته، اليود العنصري ضعيف الانحلالية (الذوبان) في الماء؛ إذ ينحلّ غرام واحد منه في نحو 3450 مل من الماء عند 20 °س، وفي 1280 مل عند 50 °س. تؤدّي إضافة يوديد البوتاسيوم لزيادة الانحلالية من خلال تكوّن أيونات ثلاثي اليوديد -I3 إلى جانب أيونات متعدّدة اليود الأخرى. بالمقابل، ينحلّ اليود بشكل أكبر في المذيبات غير القطبية مثل الهكسان ورباعي كلوريد الكربون. تكون محاليل اليود في المذيبات القطبية، مثل المحاليل المائية، بنّية اللون، ويعكس ذلك دور هذه المذيبات بوصفها قواعد لويس . وعلى العكس من ذلك، تكون المحاليل غير القطبية بنفسجية اللون، وهو لون بخار اليود. تتكوّن معقّدات انتقال الشحنة عندما ينحلّ اليود في المذيبات القطبية، ممّا يؤدّي إلى تغيّر اللون. فيكون اليود بنفسجياً في رباعي كلوريد الكربون أو الهيدروكربونات المشبعة، بينما يصبح بنّياً داكناً في الكحولات والأمينات، وهي مذيبات تستطيع أن تشكّل نوانج إضافة انتقال الشحنة .

وفي هذا الصدد، بالمقارنة بالكلور والبروم فإنّ اليود يتفاعل مع العناصر الأخرى مثل الفوسفور والألومنيوم والحديد والزئبق. يتفاعل اليود مع الهيدروجين ليكوّن يوديد الهيدروجين (HI)، لكنّ هذا المركّب ليس مرتفع الثباتية، إذ يتفكّك بسرعة مرّة أخرى إلى عنصريه عند التسخين الخفيف:

وفي هذا السياق، يعدّ اليود عنصراً ذا تفاعلية كيميائية جيّدة، لكنّه أقلّ تفاعلية من الهالوجينات الأخفّ وهو كذلك عامل مؤكسد أضعف. فمثلًا، لا يستطيع هلجنة أحادي أكسيد الكربون وأحادي أكسيد النيتروجين وثنائي أكسيد الكبريت، وهي تفاعلات يستطيع الكلور القيام بها. ومع ذلك، تستطيع الكثير من الفلزّات التفاعل مع اليود. وللسبب نفسه، وبما أنّ اليود يمتلك أقلّ طاقة تأيّن بين الهالوجينات وهو الأكثر قابليةً للأكسدة بينها، فإنّ كيمياء الكاتيونات (الأيونات الموجبة) لديه تكون أكثر وضوحاً. كما أنّ حالات الأكسدة العالية لليود تكون أكثر استقراراً نسبياً من تلك الخاصّة بالبروم والكلور، كما يظهر مثلاً في مركّب سباعي فلوريد اليود IF7.

ومن ناحية أخرى، أي أنّ اليود والهيدروجين يكونان في حالة توازن كيميائي مع يوديد الهيدروجين، وعند ارتفاع درجة الحرارة ينزاح هذا التوازن نحو اليسار (أي نحو تكوّن اليود والهيدروجين من جديد).

وعلى صعيد آخر، أمّا مع الأمونيا (NH3) فيحدث تفاعل انفجاري بسبب الزيادة في الحجم المصاحبة للتفاعل: