Йод и его соединения в медицине и фармации

Министерство здравоохранения  и социального развития

Волгоградский государственный медицинский  университет

Кафедра химии

Реферат

По дисциплине : “Общая и неорганическая химия”

На тему: “Йод и его соединения в медицине и фармации”

Выполнил: студент 1 курса,

 фармацевтического факультета,

101 группы 

Ильинова Виолетта Яновна

Проверил: к.х.н.,

доцент Лисина С.В.

                   

Волгоград 2011

 

Ио́д (тривиальное название — йод; от др.-греч. ἰώδης — «фиалковый (фиолетовый)») —элемент главной подгруппы VII группы периодической системы Д.И. Менделеева, пятого периода, с атомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов.

  Содержание 

1 История названия и обозначения

2 Нахождение в природе

3 Физические свойства

4 Химические свойства

5 Получение

6 Изотопы

7 Применение в медицине и фармации

8 Биологическая роль

9 Заключение

10 Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История названия и обозначения

 

Название химического элемента предложено Гей-Люссаком с 1815 г. и происходит от др.-греч. ἰώδης, ιώο-ειδης (букв. «фиалкоподобный»), что связано с цветом пара, который наблюдал французский химик Бернар Куртуа в 1811 г., нагревая маточный рассол золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой. В медицине и биологии данный элемент и простое вещество обычно называют йодом, например «раствор йода», в соответствии со старым вариантом названия, существовавшим в химической номенклатуре до середины XX века.

 

В современной химической номенклатуре используется наименование йод. Такое же положение существует в некоторых других языках, например в немецком: общеупотребительное Jod и терминологически корректное Iod. Одновременно с изменением названия элемента в 1950-х годах Международным союзом общей и прикладной химии символ элемента J был заменен на I.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нахождение в природе

 

    В природе йод распространен почти повсеместно, он содержится во всех живых организмах, воде, минеральных водах, минералах, почве. Наиболее известный из минералов йода — лаутарит Ca(IO₃)₂. Некоторые другие минералы йода — иодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI.

 Йод - элемент редкий. В земной коре его содержится мало (4×10-5% по массе). Наибольшее количество йода сконцентрировано в морской воде (0,06 мг/мл), воздухе и почвах приморских районов. В этих же районах отмечается наиболее высокое содержание йода в растительных продуктах (зерновых, овощах, картофеле, фруктах) и в продуктах животного происхождения (мясе, молоке, яйцах). Относительно много йода содержится в мясе некоторых морских рыб и устриц. Особенно богаты йодом морские водоросли и губки. Очень много йода в рыбьем жире. Содержание йода в 1 л питьевой воды в среднем равно 0,2—2,0 мкг. Отмечена зависимость содержания йода в окружающей среде от содержания органических веществ в почве, что имеет большое значение для возникновения очагов эндемического зоба.

 

 

 

 

 

 

Физические свойства

 

Элементарный йод представляет собой темно-серые кристаллы с фиолетовым металлическим блеском, t_пл. 113,6°, t_кип. 184,35°. При медленном нагревании йод испаряется с образованием фиолетовых паров, имеющих резкий специфический запах.

 Молекула вещества  двухатомна (формула I₂).

 

Йод растворим в большинстве  органических растворителей, в воде он растворяется гораздо хуже. Конфигурация внешнего электронного слоя 5s²5p⁵. Он проявляет отрицательную и положительную валентность, однако соединения, в которых йод положительно валентен, мало устойчивы и почти не встречаются в природе. В соединениях йод может иметь валентности -1 (йодиды) (в HI, KI),0 (I₂),+3(в IСl₃), + 5 (йодаты) (в НIO₃, КIO₃) и + 7 (перйодаты) (в HIO₄, KIO₄), известны также соединения йода с валентностью + 1 (гипойодиты) (в HIO, KIO). Биологической активностью и антисептическими свойствами йод обладает лишь в положительно валентной форме. Природный йод состоит только из одного изотопа — иода-127.

Радиус нейтрального атома  йода 0,136 нм, ионные радиусы I⁻, I⁵⁺ и I⁷⁺ равны, соответственно, 0,206; 0,058-0,109; 0,056-0,067 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома йода равны, соответственно, 10,45; 19,10; 33 эВ. Сродство к электрону −3,08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность йода 2,66, йод принадлежит к числу неметаллов.

 

 

Химические свойства

 

Йод относится к группе галогенов. Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.

Образует ряд кислот: йодоводородную (HI), йодноватистую (HIO), йодистую (HIO₂), йодноватую (HIO₃), йодную (HIO₄).

С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:

Hg + I₂ = HgI₂

С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород:

I₂ + H₂ =^t 2HI

Атомарный йод — окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H₂S ,тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ и другие восстановители восстанавливают его до иона I⁻:

I₂ + H₂S = S + 2HI

Хлор и другие сильные  окислители в водных растворах переводят  его в IO₃^-.

При растворении в воде йод частично реагирует с ней:

I₂ + H₂O ↔ HI + HIO

В горячих водных растворах  щелочей образуются йодид и йодат.

 

 

 

 

 

 

 

 

Получение

 

Сырьем для промышленного  получения йода в России служат нефтяные буровые воды; за рубежом – морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% йода в виде йодата натрия. Для извлечения йода из нефтяных вод (содержащих обычно 20 – 40 мг/л йода в виде йодидов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выделившийся йод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На йод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный йод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например дихромата калия. При выдувании воздухом йод поглощают смесью двуокиси серы с водяным паром и затем вытесняют йод хлором. Сырой кристаллический йод очищают возгонкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изотопы

 

    Атомный номер  йода 53, атомная масса 126,9045. Природный  йод состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 127. Известны 37 изотопов йода с массовыми числами от 108 до 144, включая два изомера (121мI и 126мI). В медицине применяют четыре разных изотопа йода: 123I, 125I, 131I и 132I. Первым из искусственных радиоактивных изотопов нашел широкое клиническое применение йод-131 (позднее йод-132), но затем в радиодиагностике эти изотопы стали постепенно вытесняться радиофармацевтическими препаратами с йодом-123 и с йодом-125.

Применение в медицине и фармации

 

Препараты йода. В медицинской практике применяют препараты, содержащие элементарный йод, — раствор йода спиртовой, раствор Люголя; препараты, способные освобождать элементарный йод — йодинол, йодоформ, кальцийодид; препараты, диссоциирующие с образованием ионов йода (йодиды), — калия йодид и натрия йодид; препараты, содержащие прочно связанный йод, — йодолипол, билитраст и другие рентгеноконтрастные вещества; радиоактивные препараты йода.

    Элементарный  йод обладает выраженными противомикробными свойствами. По характеру противомикробного действия йод идентичен другим галогенам (хлору, брому), но вследствие меньшей летучести действует более продолжительно. Препараты, способные освобождать элементарный йод (йодоформ и др.), оказывают противомикробное действие только при контакте с тканями и микроорганизмами, вызывающими восстановление связанного йода до элементарного. В высоких концентрациях эти препараты вызывают прижигающий эффект. В отличие от элементарного йода, йодиды практически не активны в отношении бактериальной флоры.

Препараты йода используют для наружного и внутреннего применения. Наружно назначают главным образом препараты элементарного йода в качестве раздражающих и отвлекающих средств. Кроме того, эти препараты и препараты, отщепляющие элементарный йод, применяют в качестве антисептических средств.

Внутрь препараты йода назначают при гипертиреозе, эндемическом зобе, третичном сифилисе, атеросклерозе, хронических интоксикациях ртутью и свинцом; в качестве отхаркивающих средств внутрь используют йодиды.

    Характер резорбтивного  действия (действие лекарственных средств или токсичных веществ, проявляющееся после всасывания их в кровь) препаратов элементарного йода и йодидов одинаков. Наиболее выраженное влияние при резорбтивном действии препараты йода оказывают на функции щитовидной железы. В малых дозах препараты йода тормозят функцию щитовидной железы, а в больших дозах стимулируют.

    Влияние препаратов йода на обмен веществ проявляется усилением процессов диссимиляции. При атеросклерозе они вызывают некоторое снижение концентрации холестерина и b-липопротеинов в крови; кроме того, повышают фибринолитическую и липопротеиназную активность сыворотки крови и замедляют скорость свертывания крови.

    Калия йодид (kalii iodidum; синоним: калий йодистый, Kalium iodatum) представляет собой бесцветные или белые кубические кристаллы либо белый мелкокристаллический порошок без запаха, солено-горького вкуса. Растворим в воде (1:0,75), спирте (1:12) и глицерине (1:2,5).Применяют для лечения и профилактики эндемического зоба, при гипертиреозе, сифилисе, глазных заболеваниях (катаракта и др.), актиномикозе легких, кандидозе, бронхиальной астме и в качестве отхаркивающего средства.

    Кальцийодин (Calciiodinum; синоним: кальция йодбегенат, сайодин) представляет собой смесь кальциевых солей йодбегеновой кислоты и других йодированных жирных кислот. Он имеет вид крупного желтоватого, жирного на ощупь порошка без запаха или со слабым запахом жирных кислот. Практически не растворим в воде, очень мало растворим в спирте и эфире, легко растворим в теплом безводном хлороформе. Содержит не менее 24% йода и 4% кальция. Применяют при атеросклерозе, нейросифилисе, бронхиальной астме, хроническом бронхите и других хронических заболеваниях, при которых показано лечение препаратами йода.

    Натрия йодид (Natrii iodidum: синоним: натрий йодистый, Natrium iodatum) представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. На воздухе сыреет и разлагается с выделением йода. Растворим в воде (1:0,6), спирте (1:3) и глицерине (1:2). По свойствам и показаниям к применению соответствует йодиду калия.

    Натрия йодид  и калия йодид входят в состав  противоастматической микстуры  по прописи Траскова (Mixtura antiasthmatica Trascovi).

    Раствор йода спиртовой 5% (Solutio lodi spirituosa 5%, синоним: настойка йодная 5%, Tinctura lodi 5%, список Б) — прозрачная жидкость красно-бурого цвета с характерным запахом. Содержит йода 50 г, калия йодида 20 г, воды и 95% спирта поровну до 1 л.Применяют наружно в качестве антисептического средства, например для обработки операционного поля и рук хирурга, при туалете и хирургической обработке ран, а также как раздражающее и отвлекающее средство. Внутрь принимают для профилактики и лечения атеросклероза, а также при лечении сифилиса.

    Раствор йода спиртовой 10% (Solutio lodi spirituosa 10%, синоним: настойка йодная 10%, Tinctura lodi 10%, список Б) — жидкость красно-бурого цвета с характерным запахом. Содержит йода 100 г, 95% спирта до 1л. При прибавлении к препарату воды выпадает мелкокристаллический осадок йода.

    По свойствам,  показаниям к применению (за исключением  лечения сифилиса) соответствует  5% спиртовому раствору йода.

5% спиртовой раствор йода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците йода в организме. Продукты присоединения йода к крахмалу, другим ВМС (т. н. «Синий йод» — Йодинол, Йокс, Бетадин и др.) являются более мягкими антисептиками.

В качестве антисептика применяется  всё реже и реже, наряду со спиртовым раствором йода используется Зелёнка, Фукорцин, Пиоктанин, растворы перекиси водорода и др.

В рентгенологических и томографических  исследованиях широко применяются  йодсодержащие контрастные препараты.

 

 

 

 

 

 

 

Биологическая роль

 

По своему значению для жизнедеятельности организма йод относится к истинным микроэлементам. Основное физиологическое значение йода определяется его участием в функции щитовидной железы. Поступающий в щитовидную железу йод подвергается окислению и включается в процесс биосинтеза тиреоидных гормонов. Недостаточное поступление йода приводит к нарушению функции железы, ее гиперплазии и развитию зоба эндемического. В организме взрослого человека содержится 20—30 мг йода, причем около 10 мг — в щитовидной железе. Концентрация йода в крови в норме составляет 669,8 ± 275,8 нмоль/л (8,5 ± 3,5 мкг/100 мл), 35% этого количества йод находится в плазме крови (три четверти — в виде органических соединений). Содержание йода в тканевых жидкостях не превышает 1/3—1/4 от его содержания в плазме крови. Кроме того, йод частично депонируется в липидах. При гипертиреозе содержание йода в крови может возрастать до 7,9 мкмоль/л (100 мкг/100 мл). Повышение концентраций йода в крови отмечается также при некоторых заболеваниях печени и беременности. При гипотиреозе содержание йода в крови может резко снизиться, в основном за счет его органических соединений.

    Принято считать,  что человек должен получать  минимум 50—60 мкг йода в сутки.  Однако многие исследователи  полагают, что для обеспечения  оптимального функционирования  щитовидной железы требуются  значительно большие количества йода (200 мкг в сутки и более). Радиобиологические исследования показали, что в организме здорового человека за сутки катаболизируется до 300 мкг тироксина и трийодтиронина, при этом с мочой выделяется 50 мкг йода.

    Элементарный  йод легко и быстро всасывается через кожу и слизистые оболочки, а в парообразном состоянии — через легкие. Скорость всасывания элементарного йода из желудочно-кишечного тракта во многом зависит от качественного состава пищи. Содержащиеся в ней белки и жиры связывают элементарный йод и замедляют его всасывание в кишечнике.

    В значительных количествах йод накапливается в органах, осуществляющих его выделение из организма.

    Из организма  йод выводится главным образом почками (до 70—80% от введенного количества) и частично слюнными, молочными, потовыми, железами слизистой оболочки желудка.

Токсичность

 

    Йод токсичен. При хронической интоксикации парами йода или его соединениями наблюдаются слезотечение, насморк, кашель, слюнотечение, тошнота, рвота, головная боль, появляется угревая сыпь (йодизм). При попадании на кожу йод может вызывать дерматиты. В тяжелых случаях возможно развитие специфического поражения кожи — йододермы. При отравлениях элементарным йодом язык и слизистая оболочка ротовой полости становятся бурыми, выдыхаемый воздух имеет специфический запах йода, ощущается жжение во рту и в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, отмечаются слюнотечение, головная боль, отек гортани, носовые кровотечения, сыпь, морфологически похожая на крапивницу, пятнистую эритему и т. п., альбуминурия, гемоглобинурия.