CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÍ, HÓA HỌC , ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA IOT

I. Lịch sử tìm ra nguyên tố iodine

-  Iodine (gốc tiếng Hy Lạp iodes nghĩa là tím) được khám phá bởi Barnard Courtois năm 1811. Ông là con trai của một người sản xuất KNO₃ (dùng trong thuốc súng). Vào thời điểm Pháp đang có chiến tranh, thuốc súng được tiêu thụ mạnh. KNO₃ được tách từ rong biển lấy tại bờ biển Normandy và Brittany. Để tách kali nitrat, rong biển được đem đốt và tro đem rửa vào nước. Những chất không phải là nitrat kali bị phá hủy bởi việc thêm H₂SO₄. Vào một ngày Courtois thêm quá nhiều axít sunfuríc khiến một chất khí màu tím bay ra. Courtois nhận thấy hơi này kết tinh trên các bề mặt lạnh tạo ra các tinh thể màu sẫm. Courtois nghi ngờ rằng đây là một nguyên tố hóa học mới nhưng thiếu kinh phí để theo đuổi các quan sát chi tiết hơn. 

-  Tuy vậy ông đã đưa các mẫu tinh thể này cho các bạn, Charles Bernard Desormes (1777–1862) và Nicolas Clément (1779–1841) để họ tiếp tục nghiên cứu. Ông cũng đem mẫu vật cho Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850), một nhà hóa học nổi tiếng lúc đó, và André-Marie Ampère (1775–1836). Ngày 29 tháng 11 năm 1813 Dersormes và Clément thông báo cho đại chúng về phát hiện của Courtois. Họ miêu tả mẫu vật tại một cuộc họp của Viện Hoàng đế Pháp. Ngày 6 tháng 12 Gay-Lussac thông báo rằng mẫu vật đó có thể là một nguyên tố hóa học mới hoặc một hợp chất ôxy. Ampère đưa một số mẫu vật cho Humphry Davy (1778–1829). Davy đã tiến hành một số thí nghiệm trên mẫu vật và nhận thấy sự tương tự của nó với clo. Davy gửi một bức thư ngày 10 tháng 12 tới Hội Hoàng gia Luân Đôn nói rằng ông đã tìm thấy nguyên tố mới. Một cuộc cãi cọ lớn giữa Davy và Gay-Lussac về việc ai đã tìm ra iốt trước tiên đã nổ ra, nhưng cả hai đều đồng ý rằng Barnard Courtois là người đầu tiên đã tách nguyên tố hóa học mới này.

II. Trạng thái tự nhiên

 -  Có 37 đồng vị của iodine, trong đó chỉ có duy nhất ¹²⁷I là bền. 

 -  Trong tự nhiêu chỉ gặp iodine ở dạng hợp chất, chủ yếu là các muối sodium và potassium của chúng có nhiều trong nước biển. Hợp chất của iodine còn gặp trong một số loài rong biển.

III. Tính chất vật lí

 -  Iot là chất rắn màu xám, có vẻ sáng kim loại. Khi đun nóng, iot biến thành hơi màu tím, khi làm lạnh, hơi iodine lại chuyển thành tinh thể, không qua trạng thái lỏng. Hiện tượng đó gọi là sự thăng hoa của iot. Iot tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như rượu, xăng, benzen,^.clorofoc. Dung dịch của iodine trong nước gọi là nước iodine. 

 -  Iodine có khối lượng riêng là 4,93 g/cm³; có nhiệt độ nóng chảy là 113,5⁰C và sôi ở 184,35⁰C.

IV. Tính chất hóa học

 -  Iodine cũng là chất oxi hoá mạnh, nhưng kém clorine và bromine. 

1. Tác dụng với kim loại 

 -  Iot phản ứng trực tiếp với nhiều kim loại, có trường hợp cần đun nóng, có trường hợp xảy ra ở ngay nhiệt độ thường, các phản ứng đều toả ra nhiều nhiệt.

        Thí dụ :    2Al + 3I_­2 → 2AlI₃

2. Tác dụng với hidro

 -  Ở nhiệt độ cao iot mới phản ứng với hyđrogen:

      H₂   +    I₂    2HI 

 -  Hyđrogen iodide không bền, ngay ở những điều kiện tạo thành một phần bị phân huỷ thành hyđrogen và iodine:

       2HI     H₂   +    I₂ 

  -  Do vậy, phản ứng giữa hyđrogen và iodine không thực hiện đến cùng.

* Lưu ý: 

 - Hydrogen iodide tan trong nước tạo thành acid tương ứng có cùng công thức: hydroiodic acid HI là acid mạnh. 

         HF < HCl < HBr < HI 

 - Không dùng dung dịch H₂SO₄ đặc và muối iodide để điều chế HI: Tính khử của HI

    8HI +  H₂SO₄đ  → 4I₂   +  H₂S  + 4H₂O

3. Phản ứng màu đặc trưng của iodine

 -  Iodine tạo thành hợp chất có màu  xanh với tinh bột. Do vậy, iot I₂ là thuốc thử tinh bột và ngược lại. 

4. Halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi muối

 -  Clorine, bromine đẩy được iodine ra khỏi dung dịch NaI.

     Cl₂   +    2NaI     →    2NaCl   +    I₂

     Br₂   +   2NaI   → 2NaBr    +    I₂ 

→ Điều đó chứng tỏ rằng clorine, bromine hoạt động hoá học hơn iodine.

5. Tác dụng với chất oxi hóa mạnh

 -  Iodine còn thể hiện tính khử khi tác dụng với chất ôxi hóa mạnh

      I₂ + 5Cl₂ + 6H₂O → 2HIO₃ + 10HCl

VI. Điều chế 

-  Iodine có thể thu được ở dạng rất tinh khiết bằng phản ứng giữa KI với sulfate copper (II). Cũng có vài cách khác để tách nguyên tố hóa học này. Mặc dù nguyên tố này khá hiếm, tảo bẹ và một số loài cây khác có khả năng hấp thụ và tập trung iodine trong cơ thể chúng, dẫn đến việc mang iodine vào dây chuyền thức ăn tự nhiên và giúp việc điều chế iodine có giá thành thấp.

-  Cho tác dụng dung dịch với chất oxi hoá để oxi hoá I^- thành I₂

2NaI + Cl₂ -> 2NaCl + I₂

V. Ứng dụng 

-  Phần lớn iodine được dùng để sản xuất ra các dược phẩm khác nhau. Trong cơ thể người, iot có ở tuyến giáp trạng, dưới dạng những hợp chất hữu cơ phức tạp. Nếu thiếu iodine, người thường bị bệnh bướu cổ.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng