Йодтың химиялық және медициналық маңызы

"Ақмола облысы білім басқармасының Целиноград ауданы бойынша білім бөлімі Төңкеріс ауылының жалпы орта білім беретін мектебі" коммуналдық мемлекеттік мекемесі.

Жобаның тақырыбы:

Йодтың химиялық және медициналық маңызы.

Секция: Химия

Бағыт : "Таза табиғи орта-Қазақстан 2050

стратегиясын іске асырудың негізі"

Оқушы: Арсекеев Ернар

Ғылыми жетекшісі:Кеделбаева А.У.

2020 – 2021 оқу жылы

Мазмұны

Аннотация............................................................................................................

І.Кіріспе ................................................................................................................

1.1.Галогендер.Йод элементіне жалпы сипаттама...............................................................

ІІ. Негізгі бөлім................................................................................................

2.1.Йодтың химиялық қасиеттері.............................................................................

2.2.Йодтың медициналық маңызы мен күнделікті өмірдегі қолданысы.............................

2.3. Йодталған ас тұзындағы йодты анықтау-------------------------------------------

ІІІ.Қорытынды...........................................................................................................

ІV.Пайдаланған әдебиеттер.....................................................................................................

Аннотация

Йод – адам ағзасының қалыпты өсуiне, дамуына қажеттi микроэлементтердiң бiрi болып табылады. Адам организмiне тағам мен судан түсетiн йодтың қажеттi деңгейде жетiспеуi – йод жетiспеушiлiгi аурулары мен олардың бұзылуларына әкеп соғады. Галогендер туралы, йодтың элементтік сипаты жайлы білгің келсе, йодтың химиялық қасиеті мен медицинадағы маңызы қызықты болса, осы ғылыми жобада талқыланады.

Аннотация

Йод является одним из микроэлементов, необходимых для нормального роста и развития человеческого организма. Дефицит йода в организме человека на необходимом уровне - вызывает йододефицитные заболевания и их нарушения. Если вы хотите знать о галогенах, об элементных свойствах йода, если вас интересуют химические свойства йода и его значение в медицине, это обсуждается в этом научном проекте.

Аnnotation

Iodine is one of the trace elements necessary for the normal growth and development of the human body. Iodine deficiency in the human body at the required level - causes iodine deficiency diseases and their disorders. If you want to know about halogens, about the elemental properties of iodine, if you are interested in the chemical properties of iodine and its importance in medicine, this is discussed in this scientific project.

Зерттеу тақырыбының өзектілігі: Йод жетiспеушiлiк ауруларының iшiнде – эндемиялык зоб аса қауiптi ауру болып табылады. Оның салдарынан көптеген аурулар, атап айтқанда, түйiндi құрылымдар мен қатерлi iсiктер дамуы мүмкiн. Күнделікті өмірде, медицинада йодты көріп жүрсекте, оның қасиеттеріне аса назар аудара бермейміз. Зерттеу жұмысы йодтың элементтік сипатын зерттеп, оның химиялық қасиеті мен медицинадағы маңызын талдауға бағытталған.

Зерттеудің мақсаты: медицинада жиі қолданылатын сұйықтық йодтың қасиеттерін зерттей отырып, оның маңызын ашып көрсету.

Зерттеу жұмысының негізгі міндеттері:

• Галогендер тобын, йодтың элементтік сипатын зерттеу;

• Йодтың химиялық қасиетін ашып көрсету;

• Медицинада қолданылуын кеңінен талдап, йод тапшылығында болатын ауру түрлеріне талдау жасау.

Зерттеудің болжамы: Зерттеу жұмысын жазу барысында йод элементінің маңызын ұғынып, оның пайдасын талдап, медицинадағы қолдану маңыздылығын көрсету.

Зерттеудің кезеңдері: Зерттеу жұмысының мақсаты мен тақырып ерекшелігіне байланысты жүйелі – сипаттамалық, баяндау, салыстырмалы талдау мен жинақтау, жүйелеу және оны түсіндіру әдістері қолданылды.

Зерттеу әдістері: Зерттеу жұмысының мақсаты мен тақырып ерекшелігіне байланысты сипаттама, талдау мен жинақтау, жүйелеу және оны түсіндіру әдістері қолданылды.

Зерттеудің маңызы: Адам ағзасында йод тапшылығының салдарынан әртүрлі аурулар пайда болу қауіпі бар, сол себептен йодтың медицинадағы маңызын зерттей отырып, оның адам өмірі үшін маңызын ашып көрсету.

Жұмыстың негізгі нысанасы ретінде медициналық йод пен әртүрлі баспасөз деректері, ғаламтор көздері желісінің ақпарат деректері басшылыққа алынды.

Зерттеудің жаңалығы: күнделікті өмірімізде көріп жүрген медициналық йодты тек ғана көріп, байқап ғана қоймай, адам ағзасына әсерін толық зерттеп, медицинадағы маңызын талдасақ, біз білмейтін көптеген пайдалы жақтары бар екеніне көз жеткіздік.

І. Кіріспе

XVII ғасырдың соңы мен XVIII ғасырдың басы Еуропада таусылмайтын соғыстармен сипатталады. Көп оқ дәрі, яғни селитра қажет болды. Селитраның өндірісі кең етек жайды, шикізаттармен қоса, теңіз балдырлары да қолданылды. Солардың ішінде жаңа химиялық элемент табылды.

Француздың селитра өндірушілерінің бірі, химик Бернар Куртуа (1777 - 1838) болды, ол өте бақылағыш адам еді. Міне, осы қасиеті оған 1811 жылы химиялық элемент йодты ашуға көмектесті. Бірде ол фукустан, ламинарийден және басқа да балдырлардан алынған сақар қайнап жатқан мыс қазандықта өнімді бір қышқыл күйдіріп жатқанын байқады. Куртуа мұның себебін анықтауға бел буды. Ерітіндіден натрийдің тұздарын тұндырып, алып тастағаннан кейін ол ерітіндіні буландырды, қазандықта калийдің сульфидінің бар екенін байқап, оны ыдырату үшін концентрлі күкірт қышқылын қосты – міне осы кезде күлгін түсті түтін пайда болды. Куртуа тәжірибені қайталады, бұл жолы ретортада, ретортаның қабылдағышында пластиналық қара жылтыр кристалдар тұнды [1].

Балдырлардан алынған натрий йодиді күкірт қышқылымен әрекеттесіп йод І₂ бөледі; онымен бір уақытта күкірт газы – күкірт диоксиді SO₂ мен су пайда болады: 2NaI + 2H₂SO₄ = I₂ + SO₂ + Na₂SO₄ + 2H₂O

Суығаннан кейін йодтың булары жылтырлығы бар қара – сұр кристаллдарға айналады. Куртуа былай деп жазды:балдырлардан алынған сақардың аналық ерітіндісінде ерекше заттың сандық құрамы көп болады. Мұны анықтау оңай: ол үшін күкірт қышқылын берілген ерітіндіге құйып, қоспаны ретортада қыздыру қажет. Жаңа зат қабылдағышта қара ұнтақ күйінде түзіледі, ал оны қыздырғанда күлгін түс беретін түтін пайда болады [2].

Бұл элементке атауды оның буларының күлгін түсі үшін 1813 жылы француз химигі Жозеф – Луи Гей – Люссак (1778 – 1850) берді (Йодос грекше күлгін). Мұнымен қатар, ол жаңа элементтің көптеген туындыларын алды – НІ йодсутегі, НІО₃ йод қышқылы, йод (V) оксиді, І₂О_5, ІСl йод хлоиді және тағы да басқа. Осымен бір уақытта йодтың элементтің табиғатын ағылшын химигі Гэмфри Дэви (1778 – 1829) дәлелдеді [3].

1.1.Галогендер.Йод элементіне жалпы сипаттама

Йод, І – элементтердің периодтық жүйесінің VII тобындағы химиялық элемент. Табиғатта тұрақты бір изотропы бар (127), бос күйінде кездспейді. Қара сұр түсті, күлгін жылтыр, өткір иісті. Лаутарит, дитцент минералдарында, мұхит суы, мұнай кендеріндегі ілеспе суда, балдырларда кездеседі. Суда нашар, органикалық еріткіште (спирт, эфир, күкірткөміртек, хлороформ) жақсы ериді. Көптеген металдармен және сутекпен жоғары температурада әрекеттеседі. Сілтімен әрекеттесіп йодатты тұз түзеді, тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш сипат көрсетеді.

Жер қыртысындағы йодтың массасы бойынша үлесі 4 * 10^-5%. Мантия мен магмаларда және олардың жыныстарындағы (граниттерде, базальталарда) йодтың қосылыстары шашырап таралған; йодтың тереңдігі минералдары белгісіз. Жер қыртысындағы йодтың таралуы тірі заттармен және биогенді миграциямен байланысты.

Йодты өндірісте мұнайдың бұрғылаушы суларынан алады, шет елдерде – теңіз балдырларынан, чили селитрасынан алынады.

Йод өнімдерін төрт топқа бөліп қарастыруға болады:

1.құрамында элементарлы йоды бар өнімдер (3 – немесе 5% - дық спиртті йод ерітіндісі, Люголя ерітіндісі);

2.неорганикалық йодидтер (калий мен натрий йодиді) – көптеген шығарылатын өнімдердің құрамында 25 пен 250 мкг аралығында микроэлементтер кездеседі;

3.элементарлы йодты бөліп алатын органикалық заттар (йодоформ, йодинол және тағы да басқа);

4.құрамында йод берік орныққан органикалық қосылыстар (рентгенконтрастылы заттар).

Йодты бәрі біледі. Қолымызды кесіп алып, біз йодтың ерітіндісіне қол созамыз. Бірақ біздің ағзамыздағы йодтың маңызы туралы бәрі біле бермейді. Йол өте күшті антисептикалық препарат болып табылады. Алайда йод тек жарақаттанған жерлерге жағуға ғана арналмаған. Йод адам ағзасында 25 мг болса да, ол маңызды рөл атқарады. «Адам бойындағы» йод қалқанша безде бар, ол ағзадағы заттардың алмасуын реттейді. Йод жетіспеген жағдайда, адам эндемикалық жемсау деп аталатын дене және ақыл – ой кемістігі ауруына ұшырайды. Бұл таулы аймақтарда кездеседі, себебі мұнда су мен тағамның құрамында йодтың үлесі аз болады.

Адамның ағзасында йод көп көлемде болуыен қатар ,қандағы йодтың тұрақты концентрациясын сақтайды (10^-5 – 10^-6%). Ағзадағы йодтың жалпы көлемінен жуықтап алғанда 25 мг, жарытсынан көбі қалқанша безінде кездеседі. Мұндағы барлық йод әртүрлі тирозиннің туындыларының құрамына кіреді – қалқанша безінің гармонында, тек аз бөлшенгі ғана 1% неорганикалық йод І^- түрінде болады.

Йод галогендер тобына жатады. Атомдық массасы 126,9; ат.н 53; тығыздығы 4,93 г/см³; балқу температурасы 113,6⁰С; қайнау температурасы 184,35⁰С. Табиғатта бар галогендердің ішінде аз кездесетін радиоактивті астатты есептемегенде, йод ең аувры болып табылады. І¹²⁷ болатын жалғыз изотропынан тұрады, оның жер қыртысындағы құрамы массасы бойынша 4*10^-5% құрайды. Радиоактивті йод І¹²⁵ табиғи радиоактивті түзілістер кезінде пайда болады. Йодтың жасанды изотроптарының ішінде маңыздылары йод І¹³¹ мен йод І¹³³. Оларды негізінен медицинада қолданады.

Йодтың металдық жылтырлығы бар қара – сұр кристалдары ұшқыш. Суда нашар ериді, органикалық еріткіштерде жақсы ериді (ерітіндінің күлгін немесе қоңыр түске боялуымен) немесе суға йодид тұздарын қосқан кезде ериді. Әлсіз тотықтырғыш және қалпына келтіргіш. Концентрлі күкірт қышқылымен, металдармен, бейметалдармен, негіздермен, күкіртті сутегімен әрекеттеседі. Басқа галогендермен қосылыстар түзеді [4].

Йод элементінің молекуласы басқа элементтер сияқты екі атомнан тұрады. Йод – галогендердің ішінде қалыпты жағдайда қатты күйде кездесетін жалғыз элемент. Йидтың әлемі қара – көк түсті кристалдары көбіненсе графитке ұқсайды. Сонымен қоса, йод металдар сияқты электр тогын өткізетін қасиеті бар. Йодтың кристалдық құрылымы төменде келтірілген.

Йодтың физикалық қасиеттеріне тоқтала кетсек, тығыздығы 4,94 г / см³, сұйық пен газ тәрізді йодтың құрамы екі атомнан тұрады. Байқалаьтын диссоциация І₂, 2І 700⁰С жоғарғы температурада және жарықтың әсер етуінде. Қалыпты температурада йод өзіндік иісі бар күлгін булар түзіп, буланады. Әлсіз қыздырғанда йод қайнайды, жылтыр жұқа пластинкалар күйінде тұнады; бұл үрдіс зетханалық бөлмелер мен өндіріс орындарынйодтан тазарту үшін қолданылады. Йод суда нашар ериді (25⁰С – 0,33 г/л), күкіртті сутегі мен органикалық еріткіштерде, йодид тұздары бар суда жақсы ериді [5].

Йод атомының сыртқы электрондарының конфигурациясы 5s² 5p⁵. Осыған байланысты ол қосылыстарында әр түрлі валенттіліктер көрсетеді (тотығу дәрежелері): -1 (НІ,КІ); +1 (НІО, КІО); +3 (ІСl₃); +5 (НІО₃, КІО₃); және +7 (НІО_4, КІО₄).

Жер қыртысындағы йодтың массасы бойынша үлесі 4 * 10^-5%. Мантия мен магмаларда және олардың жыныстарындағы (граниттерде, базальталарда) йодтың қосылыстары шашырап таралған; йодтың тереңдігі минералдары белгісіз. Жер қыртысындағы йодтың таралуы тірі заттармен және биогенді миграциямен байланысты. Биосферада оның концентрациясының процестері байқалады, әсіресе теңіз ағзасында (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 суларының тамшыларында еріген теңізге йодтың қосылыстары атмосфераға түседі және желдермен континенттерге ауысады. Теңізден бөлінген жерлер немесе теңізден бөлінген аймақтарда йод жеткіліксіз. Йод топырақтың және теңіз балшықтарының органикалық заттарымен жеңіл адсорбцияланады. Бұл балшықтар тығыздалғанда және тұнбалық таулы жыныстар түзілгенде десорбция жүреді, йод қосылыстарының бір бөлігі жер астылық суларында 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 жануарлар мен адамдарға қажетті микроэлемент. Топырақтарда, орманды қара топырақты емес, құрғақ далалы, шөлді, таулы биогеохимиялық аудандарда йод жеткіліксіз түрде кездеседі немесе кейбір микроэлементтермен (Са, Мn,Cu) балансталмаған; осы аудандардағы эндемиялық жемсау ауруының таралуы осымен байланысты. Топырақтардағы йодтың орташа құрамы 3*10 ^-4% аралығында болса, өсімдіктерде 2*10^-5%. Беттік ішілетін суларда йод аз (10 ^-7 – 10^-9% аралығында). Теңіздік аудандардағы йодтың саны ауаның 1 м³ 50 мкг жетеді, ал континенталдық және таулы жерлерде – 1 немесе 0,2 мкг құрайды [6].

Йодтың өсімдіктерімен жұтылуы оның қосылыстарының топырақтың құрамында болуына, өсімдіктің түріне байланысты. Кейбір ағзалар (йодтың концентраттары, мысалы теңіз балдырлары – фукус, ламинария, филлофора) 1 % - ға дейін йодты жинақтайды. 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 ағзасындағы 20 – дан 50 мг – ға дейін йод жинақталады, соның ішінде бұлшық еттерде 10 – 25 мг, қалқанша безде 6 – 15 мг. Радиоактивті йодтың (І¹³¹ мен І¹²⁵) көмегімен қалқанша бездегі йод эпителия жасушаларының митохондрияларында жинақталады және онда түзілетін алл – мен монойодтирозиндердің құрамына кіреді, олар тетраиодтирони (тироксин) гармонына ауысады. Йод ағзадағы бүйрек арқылы (70 – 80 %), сүт сілекей, тері бездері арқылы да шығарылады [7].

Әртүрлі 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 гармонында, тек аз бөлшегі ғана 1 % неорганикалық йод І^- түрінде болады.

Йодтың көп мөлшердегі дозалары қауіпті: доза 2 – 3 г өлімге алып келеді. Егер ағзаға тамақпен бірге йодтың неорганикалық қосылыстарын енгізсе, оның қанындағы йодтың концентрациясы 1000 есе арта түседі, бірақ, 24 сағат өткеннен кейін ол ішкі ағзаның қалыпты жағдайдағы мөлшеріне теңеседі және ол тәжірибенің жағдайларына тәуелді емес [8].

Медициналық практикаларда йодорганикалық қосылыстар рентгенодиагностикада қолданылады. Йодтың атомдарының ауыр ядролары рентген сәулелерін жұтып алады. Ағзаның ішінде 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 денелерден тұрады.

Радиоактивті йодпен (І¹³¹) тәжірибеде оның ағзаға енгізгеннен кейін екі сағаттан кейін оның негізгі салмағы қалқанша безге түсетіні анықталған. Ағзадағы йодтың барлық бөлігінен (50 мг) қалқанша безде 10 – 15 мг 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 гиперфункциясының негізгі. Осындай тәжірибені жүргізу қалқанша безі ауруларының диагностикасында қолданылады. Гармондардың синтезі тирозиннің йодталуында және оның кейіннен три – және тетрайодтирониннің (тироксина) түзілуімен конденсацияланғанында жүргізіледі, олар гармондар болып табылады.

Алайда қалқанша безінің жасушаларында олар глобулин (йодтиреоглобулин) ақуызымен байланысты және белсенді емес. Қажеттілігіне қарай бұл кешен ажырайды, бос гармондар (белсенді емес) қанға түседі де, мүшелер мен ұлпаларға таратылады және сол жерде өз әрекеттін көрсетеді. Ол көбінесе биологиялық тотығу үрдістеріне, оттегіні қолданудың жоғарылауына, су мен майдың алмасуын жүйелеуге, ұлпалар дамуының дифференцирленуіне бағытталған [9]

Адамның йодқа күндік қажеттілігі 1,5*10^-4<