Fioletowy jak jod

Spośród różnych pierwiastków, spora część z nich wzięła swe nazwy od imion starożytnych bogów (greckich lub rzymskich), część od nazw geograficznych lub nazwisk wybitnych naukowców (choć niekoniecznie odkrywców danego pierwiastka). Nasz dzisiejszy bohater jest jednak wyjątkiem, bowiem francuski chemik Joseph Luis Guy-Lussac nazwał go ze względu na jego barwę, bowiem greckie iώδης (iodes) oznacza „fioletowy”. Jednak należy zaznaczyć to nie Guy-Lussac był jego odkrywcą, lecz Bernard Courtois, który dokonał tego w 1811 roku. Niezależnie od nich, w tym samym czasie jodem zajmował się również brytyjski chemik Humphry Davy.

Jod w temperaturze pokojowej ma postać czarno-szarych, błyszczących kryształów, które czasem mają zielono-fioletową poświatę. Jest słabo rozpuszczalny w wodzie, w temperaturze pokojowej jego rozpuszczalność wynosi zaledwie 0,3 g/l, ale już w etanolu wynosi ona przeszło 200 g/l. Aby zwiększyć jego rozpuszczalność w wodzie dodaje się do roztworu jodku potasu, KI. Jony jodkowe tworzą z cząsteczką wolnego jodu, I₂, kompleksowe jony I₃^–, które w wodzie rozpuszczają się o wiele lepiej niż sam jod. Taki kilku procentowy roztwór jodu w stężonym wodnym roztworze jodku potasu to w rzeczy samej słynny… płyn Lugola!

Ale ktokolwiek miał do czynienia z roztworami jodu (choćby ze znaną jodyną, czyli kilkuprocentowym roztworem jodu w etanolu), to wie, że są one… brązowe, ewentualnie pomarańczowe. Skąd się wzięła więc nazwa jodu? Tajemnica tkwi w parach jodu, które mają barwę intensywnie fioletową.

Jeśli już wspomnieliśmy o parach jodu, należy pociągnąć wątek, ponieważ jod jest znanym przykładem substancji ulegającej po podgrzaniu nie stopieniu w ciecz, a sublimacji, czyli od razu przechodzi w stan gazowy. Oczywiście mowa o procesie zachodzącym pod ciśnieniem atmosferycznym. Zwiększając ciśnienie można przy odpowiedniej temperaturze stopić i jod.

Jod należy do fluorowców i w związku z tym jego chemiczne właściwości są dość podobne do chloru czy bromu. Tworzy jednowartościowe aniony jodkowe, które tworzą sole – jodki. Najbardziej znane i powszechne w przyrodzie są jodki litowców, głównie sodu i potasu.

Z wodorem tworzy jodowodór, gaz toksyczny i silnie reaktywny względem metali. Rozpuszczony w wodzie daje kwas jodowodorowy, który jest kwasem silniejszym od chlorowodorowego czy bromowodorowego. Jakkolwiek jest nietrwały, rozpada się na wodór i jod pod wpływem światła oraz spontanicznie reaguje z tlenem. Sam jod, ponieważ ma największy promień atomowy wśród fluorowców, najniższą energię pierwszej jonizacji, najniższe powinowactwo elektronowe, najniższą elektronegatywność posiada także najniższą reaktywność wśród wszystkich fluorowców.

Ze względu na to, że jod jest pierwiastkiem o relatywnie dużej liczbie elektronów, zajmują one wiele złożonych orbitali wokół jego jądra atomowego. To sprawia, ze jod łatwo tworzy kompleksy, czego przykładem był wspomniany jon trójjodkowy, I₃^–. Ale znanych jest wiele innych związków kompleksowych jodu, które nazywa się zbiorczo „polijodkami”.

Warto tu przypomnieć, że związki kompleksowe to takie, pisząc w wielkim skrócie, w których występują wiązania koordynacyjne czyli przynajmniej jeden z atomów uwspólnia z innymi swoje elektrony z zewnętrznych orbitali. Jest to wiec takie wiązanie, w którym następuje uwspólnianie elektronów, ale pochodzących tylko od jednego atomu z pary, a nie z obydwu, jak to się dzieje w przypadku klasycznego wiązania kowalencyjnego. Związki kompleksowe jodu są bardzo różnorodne i do tego charakteryzują się różnymi barwami w roztworach wodnych i organicznych.

Na razie wspomnieliśmy sobie właściwie tylko o nieorganicznych związkach jodu. O fascynujących związkach jodoorganicznych i jodobioorganicznych napisano całe tomy, więc pozwólcie, że ich krótki przegląd stanie się tematem kolejnego, przyszłotygodniowego tekstu. Wtedy też wrócę do słynnego płynu Lugola, ale wszystko w swoim czasie 😉.

Wojciech Smułek

08.05.2022 r.