Йодтың химиялық және медициналық маңызы

Йод тиосульфатпен жақсы әрекеттеседі:

2Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

Оның бұл қасиеті аналитикалық химияда қолданылады.

Крахмалда адсорбциялана отырып, йод оны қара-көк түске бояды; бұ Йодометрияда және йодты сапалық анықтау үшін қолданылады.

Йодтың булары улы және мөлдір қабықшаларды зақымдайды. Теріге Йод күйдіруші және залалсыздандырушы әсер береді. Йодтан қалған дақтар соданың ерітінділерімен немесе натрий тиосульфатымен жуылады [11].

Йодтың алынуы.

Йодты өндірісте мұнайдың бұрғылаушы суларынан алады (3 сурет); шет елдерде – теңіз балдырларынан, чили селитрасынан алынады. Мұнай суларынан йодты алу үшін (йодидтер күйінде олардың құрамында 20 – 40 мг/л йод болады) оларға алдымен хломен немесе азотты қышқылмен әсер етеді. Бөлінген йодты белсенді көмірмен немесе ауамен үрлеу арқылы бөлініп алынады. Реакцияның өнімдерінің құрамынан бос йодты хлормен немесе күкірт қышқылымен әсер ету арқылы алады. Йодты ауамен үрлеу кезінде йод күкірт оксидін жұтып алып, кейін йодты хлормен ығыстырып шығарады. Құрғақ кристалдық йодты айдаумен тазартылады.

Сурет 3. Йодты бөліп алу қондырғысы

1. бұрғылау суы;
2. қышқыл;
3. қышқылдандыру мұнарасы (хлоратор);
4. хлор;
5. йодтың үрлендіру мұнарасы (десорбер);
6. ауа;
7. күкіртті газ;
8. ұстап алғыш (адсорбер);
9. йодты және күкірт қышқылы (сорбент);
10. сорбенттің жинағы;
11. кристаллизатор (здесь Йод выделяется из сорбента);
12. йод – шикізат;
13. йодсыз бұрғылау суы;

Өндірісте йодты аз мөлшерде қолданады, бірақ ол міндетті түрде қажет. Өйткені, йодидтердің термиялық ыдырауына  жоғарғы дәрежедегі таза металдарды алу негізделген.

Осы жақын арадан бастап йодты йодтық-вольфрамдық  айналыммен жұмыс істейтін қыздыру  шамдарының өндірісінде қолданыла  бастады. Йод шамның шиыршығыннан буланатын  вольфрамның бөлшектерімен қосылады, WI₂ қосылысын түзеді, ол өнім қыздырылған шиыршыққа түскенде ыдырайды.Вольфрам сол кезде шиыршыққа қайта оралады, ал Йод қайта буланған вольфраммен қосылады. Йод вольфрамды шиыршықтың сақталуын қамтамасыз ете отырып, шамның жұмыс істеу мерзімін ұлғайтады.

Сонымен қатар, көмірсутекті майларға қосылған йодтың 0,6% таттанбайтын болаттың, мойынтіректің, титанның үйкелісін  болдырмайды. Бұл үйкелетін бөлшектерге  жүктемені 50 есе ұлғайтуға мүмкіндік  береді.

Йодты арнайы поляроидты шыныны алу  үшін қолданады. Шыныға йод тұздарының кристалдарын енгізеді, олар реттеліп таралады. Жарық сәулесінің тербелісі  олар арқылы барлық жақтарға таралмайды. Поляроид деп аталатын фильтр пайда  болады және ол қарсы жарық ағынын шеттетеді. Мұндай шынылар автокөліктерде қолданылады. Бірнеше поляроидтарды  комбинациялап немесе поляроидты шыныларды  айналдыру арқылы ерекше әдемі эффектілерге ие болуға болады – бұл құбылысты  кинотехника мен театрларда қолданады. Мұнымен қоса, йод фото істерде  пайдаланылады. Қазіргі кездегі  фотосуретке түсіру әдісі ағылшындық У.Толботпен ойлап табылған. Фотоға түсіру реакциясының негізінде жарық  әсерінен күміс галогенидтерінің ыдырауы  жатыр:

Ag (Галл) + hγ = Ag + (Галл),

мұндағы hγ – жарық кванты.

Аналитикалық және органикалық  химияда синтездеуде йод пен  оның өнімдері анализдерге және хемотрондық  құрылғыларда қолданылады, олардың  қызметі йодтың тотығу-тотықсыздану реакцияларына негізделген. Катализатор  ретінде йод барлық жасанды каучуктарды  алу үшін қолданылады. Басқа галогендер сияқты йод көптеген йодорганикалық қосылыстар түзеді, олар кейбір синтетикалық бояулардың құрамына кіреді.

Өндірісте йодидтердің термиялық  ыдырауын жоғарғы дәрежелі таза металдарды алу үшін - кремний, титан, гафний, цирконий (йодидті әдіспен) қолданылады. Йодтық өнімдерді үйкелетін беті бар  болат пен титандарда құрғақ жаққыштар  ретінде қолданылады.

2 ЙОД ӨНІМДЕРІНІҢ ТАРАЛУЫ, МЕДИЦИНАЛЫҚ МАҢЫЗЫ

2.1 Йодтың таралуы

Жер қыртысындағы йодтың массасы бойынша  үлесі 4*10^-5%. Мантия мен магмаларда және олардың жыныстарындағы (граниттерде, базальталарда) йодтың қосылыстары шашырап таралған; йодтың тереңдегі минералдары белгісіз. Жер қыртысындағы йодтың таралуы тірі заттармен және биогенді миграциямен байланысты. Биосферада оның концентрациясының процестері байқалады, әсіресе теңіз ағзасындағы (балдырлар, губкалар). Биосферада түзілетін йодтың 8 гипергенді минералдары белгілі, алайда олар өте сирек кездеседі. Биосфера үшін йодтың негізгі резервуарының қызметін әлемдік теңіздер атқарады (1 литрде орташа есептегенде 5*10^-5 грамм йод бар). Теңіз суының тамшыларында еріген теңізге йодтың қосылыстары атмосфераға түседі және желдермен континенттерге ауысады. Теңізден бөлінген жерлер немесе теңізден бөлінген таулы аймақтарда йод жеткіліксіз. Йод тапырақтың және теңіз балшықтарының органикалық заттарымен жеңіл адсорбцияланады. Бұл балшықтар тығыздалғанда және тұнбалық таулы жыныстар түзілгенде десорбция жүреді, йод қосылыстарының бір бөлігі жер астылық суларына өтеді. Осылайша йодты өндіруде қолданылатын йодты бромды сулар түзіледі, бұл мұнай кен орындарының аймақтарына тән (кейбір жерлерде бұл сулардың 1 литрінде 100 мг астам йод болады).

Йод – адамдар мен жануарларға қажетті микроэлемент. Топырақтарда, орманды қара топырақты емес, құрғақ далалы, шөлді, таулы биогеохимиялық аудандарда йод жеткіліксіз түрде кезедеседі немесе кейбір миркоэлементтермен (Са, Mn, Cu) балансталмаған; осы аудандардағы эндемиялық жемсау аурының таралуы осымен байланысты. Топырақтардағы йодтың орташа құрамы 3*10^-4% аралығында болса, өсімдіктерде 2*10^-5%. Беттік ішілетін суларда Йод аз (от 10^-7 до 10^-9%). Теңіздік аудандардағы йодтың саны ауаның 1 м³ 50 мкг жетеді, ал континенталдық және таулы жерлерде – 1 немесе 0,2 мкг құрайды [12].

Йодтың өсімдіктермен жұтылуы  оның қосылыстарының топырақтың құрамында  болуына, өсімдіктің түріне байланысты. Кейбір ағзалар (йодтың концентраттары, мысалы теңіз балдырлары – фукус, ламинария, филлофора) 1%-ға дейін йодты жинақтайды, кейбір губкалар –8,5% дейін. Йодты концентрлеуші балдырлар оны өндірісте алу үшін қолданылады. Жануардың ағзасына йод тамақпен, ауамен, сумен бірге түседі. Йодтың негізгі көзі – өсімдік өнімдері мен жемдер. Йод тік ішектің алдыңғы бөлімдерінде сіңіріледі. Адамның ағзасында 20-дан 50 мг-ға дейін йод жинақталады, соның ішіндебұлшық еттерде 10 – 25 мг, қалқанша безде 6 – 15 мг. Радиоактивті йодтың (I¹³¹ мен I¹²⁵) көмегімен қалқанша бездегі йод эпителия жасушаларының митохондрияларында жинақталады және онда түзілетін алл - мен моноиодтирозиндердің құрамына кіреді, олар тетраиодтиронин (тироксин) гормонына ауысады. Йод ағзадан буйрек арқылы (до 70 – 80% ), сүт, сілекей, тері бездері арқылы да шығарылады [6].

Әр түрлі биогеохимиялық профинциялардағы йодтың құрамы күндік тәртіпте ауысып тұрады (адам үшін 20-дан 240 мкг-ға дейін, қой үшін 20-дан 400 мкг-ға дейін). Жануар ағзасының йодқа қажеттілігі оның физиологиялық күйіне, жылдың уақытына, дене температурасына, ағзаның ортадағы йодтың құрамына бейімделуіне тәуелді. Адам мен жануардың йодқа күндік қажеттілігі – жуықтап алғанда 1 кг салмаққа 3 мкг (жүктілік кезінде, суықтағанда, тез өскенде жоғарылайды). Йодты ағзаға енгізу негізгі зат алмасуын жоғарылатады, тотықтырғыш үрдістерді күшейтеді, бұлшық етті жақсартады.

Адамның ағзасына йод көп көлемде  болуымен қатар, қандағы йодтың тұрақты  концентрациясын сақтайды (10^-5 – 10^-6 %). Ағзадағы йодтың жалпы көлемінен жуықтап алғанда 25 мг, жартысынан көбі қалқанша безінде кездеседі. Мұндағы барлық йод әр түрлі тирозиннің туындыларының құрамына кіреді – қалқанша безінің гормонында, тек аз бөлшегі ғана 1% неорганикалық йод I^- түрінде болады.

Йодтың көп мөлшердегі дозалары қауіпті: доза 2 – 3 г өлімге алып келеді. Сол кезде Йодид түрінде ішке қабылдауға рұқсат етіледі.

Егер ағзаға тамақпен бірге Йодтың неорганикалық қосылыстарын енгізсе, оның қанындағ йодтың концентрациясы 1000 есе арта түседі, бірақ 24 сағат өткеннен кейін ол ішкі ағзаның қалыпты жағдайдағы мөлшеріне теңеседі және ол тәжірибенің жағдайларына тәуелді емес [7].

Медициналық практикада йодорганикалық қосылыстар рентгенодиагностикада қолданылады. Йодтың атомдарының ауыр ядролары рентген сәулелерін жұтып алады. Ағзаның ішіне осындай диагностикалық затты енгізгенде, нақты рентген суреттерін алады.

Қалқанша безі жалпы салмағы 25-30 г болатын екі сопақша келген, көмей мен кеңірдектің төменгі бөлігінің екі жағында орналасқан денелерінен тұрады.

Радиоактивті йодпен (I¹³¹) тәжірибеде оның ағзаға енгізгеннен кейін екі сағаттан кейін оның негізгі салмағы қалқанша безге түсетіні анықталған. Ағзадағы йодтың барлық бөлігінен (50мг) қалқанша безде 10-15 мг болады, бұл қалқанша безінің депосы деп санауға негіз болады. Йодты қалқанша безінде қорытылуы мен оның белсенділік дәрежесінің тәуелділігі анықталған. Егер йодтың ағзада жинақталуы жай жүрсе, ол оның қызметінің нашарлығына куә болады, ал жоғарғы дәрежедегі жұтылуы – қалқанша бездің гиперфункцияның негізі. Осындай тәжірибені жүргізу қалқанша безі ауруларының диагностикасында қолданылады. Гормондардың синтезі тирозиннің йодталуында және оның кейіннен три- и тетрайодтирониннің (тироксина) түзілуімен конденсацияланғанында жүргізіледі, олар гормондар болып табылады (8 сурет).

Сурет 4. Тетрайодтирониннің (тироксина) түзілуі

Алайда қалқанша безінің  жасушаларында олар глобулин (йодтиреоглобулин) ақуызымен байланысты және белсенді емес. Қажеттілігіне қарай бұл кешен ажырайды, бос гормондар (белсенді емес) қанға түседі де, мүшелер мен ұлпаларға таратылады және сол жерде өз әрекетін көрсетеді. Ол көбінесе биологиялық тотығу үрдістеріне, оттегіні қолданудың жоғарылауына, су мен майдың алмасуын жүйелеуге, ұлпалар дамуының дифференцирленуіне бағытталған [13].

Адамның йодқа күндік қажеттілігі  1,5*10^-4 - 3,0*10^-4 г құрайды және су мен жұмыртқа, балық, жемістер сынды құрамында йод болытын өнімдермен толығып отырады. Балалар мен жүкті балалар үшін бұл шама жоғары. Ағзадан йод бүйрек пен сілекей бездері арқылы шығарылады.

Гормондарды өңдеу дәрежесі өзгергенде ауыр аурулар пайда болады.

Қалқанша безінің гипофункциясы (гипотиреоз) немесе жастардағы оның атрофиясы кретинизмге алып келеді, ол бойыдың өспеуінен (кіші бой), дене бөліктерінің пропорционалды дамуының бұзылуынан, ақыл-ой ауытқуларынан байқалады. Қалқанша безінің осыған ұқсас күйлері микседемиялардағы мөлдір қабықшалардың ағып кетуінен көрінеді. Бұл ауруға ұлпалардағы судың ұсталынуымен байланысты кідірістер, заттардың алмасуының төмендеуі, салмақ қосу, жалпы әлсіздік, жас балаларда кәрі адамдардың кейпі болуы тән.

Ағзада йодтың қажеттілігінен туындаған гипофункция қалқанша безі бірден ұлғайы есебінен Эндемикалық жемсау ауруы деп аталады. Бұл ауру кезінде қалқанша безінің көлемі ұлғаяды, ол тамақтан жемсау болып шығып тұрады. Гипофункцияның мұндай түрі топырағының құрамында йод аз болатын таулы аймақтарда кездеседі. Бұл ауруды емдеу үшін йод дәрілері қолданылады. Алайда эндемикалық жемсауды алдын алу маңызды, оны ішілетін су мен тамақ құрамында (тұз, қант) йодтың құрамын жоғарылату шараларымен жүзеге асырылады.

Қалқанша безінің гиперфункциясы (гипертиреоз) базед ауруының пайда болуымен анықталады. Оның негізгі клиникалық белгілері – жалпы жүдеу, аяқ-қолдардың дірілдеуі, экзофтальм (томпақ көздік), жүрек пен жүйке жүйесінің қызметінің бұзылуы. Ауруларда негізгі алмасу бұзылған, зәрмен бірге көп мөлшерде азот пен креатин бөлінеді. Базед ауруын гормондардың бөлінуін тоқтатумен жеңуге болады, ол үшін қалқанша безге йодтың түсімін тоқтату керек, мысалы несепнәр туындыларын қолдану. Қазіргі кезде радиоактивті йод изотопын I¹³¹аз мөлшерде енгізу жолдары кеңінен қолданылуда. Ол қалқанша бездің жасушаларында γ-сәйлелер бөлу арқылы жинақталады және қалқанша безі ұлпасының жергілікті сәулеленуін туғызады. Кейбір жағдайларда қалқанша бездің хирургиялық жолмен алып тастау шаралары қарастырылады.

2.2 Йодтың  медициналық маңызы

Йодтың тамақтың құрамында көп  немесе аз болуына қарай оны тұзды 1 тоннаға 10 – 25 г сәйкес келетіндей йодтау арқылы тағамдарға қосады. Құрамында йоды бар тыңайтқыштарды қолдану ауылшаруашылығы мәдениетінің маңызын арттырады. Тұзды йодтаудан басқа, соңғы кезде басқа тағамдарды да йодтау әдістері қолданылуда. Йодты кейбір нан, сүт өнімдеріне қосады. «Биологиялық белсенді қоспалардың» құрамына йодты енгізу кең қолданысқа ие болып келуде, мысалы актив, Йодомарин, Цыгапан, Кламин және т.б. Ағзадағы йодтың құрамын жоғарылатын ең танымал «Йод – актив» препараты болып табылады. Бұл өнімнің пайда болуына біз Павел Флоренскийге қарыздармыз. Инженер ретінде ол қатаң ұстанымды адам болған. Ал ғылымға жас кезінен үлкен құлшыныс болды. Павел Флоренский 10 жаста болғанда Фарадейдің кітабын оқыған болатын. Флоренский теңдесі жоқ, адамды ауыр аурулардан сақтайтын йодтық препаратты ойлап тапты. Орыс ғалымының жаңалығы әлемдік маңызға ие. Өйткені йод жетіспеушілігі барлық елдерді мазалап отыр. Йод дефицитімен 1,5 миллиард адам ауырады. Соның ішінде біздің мемлекетте йодтың жетіспеушілігі 70% құрайды. Әлемдік ғалымдардың ұйымы интелетінің IQ коэффициенті ағзадағы йодтың құрамына тәуелді екеніне көз жеткізді. Ұрпақта йод жетіспеушілігі туындамауы үшін оны қазірден бастап толықтыруымыз қажет.