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Iod 11:32 min

Textversion des Videos

Transkript Iod

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt Iod. Der Film gehört zur Reihe Elemente. Um den Film zu verstehen, solltest du die Schulchemie bis mindestens Basen, Säuren und Salze gut beherrschen. Im Video möchte ich dir einen Überblick über das chemische Element Iod geben. Der Film besteht aus 9 Abschnitten.

  1. Geschichte und Entdeckung
  2. Stellung im Periodensystem der Elemente
  3. Eigenschaften
  4. Vorkommen
  5. Herstellung
  6. Reaktivität
  7. Verbindungen
  8. Verwendung und
  9. Zusammenfassung  
  10. Geschichte und Entdeckung Die Bedeutung von Iod war bereits im alten China vor 2500 Jahren bekannt. Es gab einen medizinischen Kodex, der die Behandlung eines Kropfes vorschrieb. Man verschrieb Meeresalgen, diese sollten zur Heilung führen. Doch erst 1811 gelang dem Franzosen Courtois, einem Salpetersieder, die Entdeckung. Bei seiner Arbeit verbrannte er Algen und erhielt daraus eine Asche. Nach Zugabe von Schwefelsäure wurden violettfarbene Dämpfe frei, dabei handelte es sich um das neue chemische Element Iod.  
  11. Stellung im Periodensystem der Elemente Im Periodensystem der Elemente befindet sich das chemische Element Iod an dieser Stelle. Iod gehört zur 7. Hauptgruppe, es ist ein Nichtmetall. Seine wichtigsten Oxidationszahlen sind: -1, +1, +3, +5 und +7. Iod hat das chemische Symbol I.  
  12. Eigenschaften Iod ist fest und hat eine relativ hohe Dichte. Es ist grau, glänzend und schmilzt bei 114 °C. Bei Normaldruck schmilzt es nicht, sondern sublimiert. Es bilden sich violette Dämpfe. Seine Siedetemperatur ist 184 °C.   4: Vorkommen Iod ist sehr selten, die Erdhülle enthält etwa 10^-5% Iod. Bei Iod handelt es sich um ein sehr verstreutes chemisches Element. Das Element Iod besteht aus Molekülen, daher möchte ich von nun ab I2 schreiben. Man findet es im Meerwasser und in den Pflanzen, die im Meer wachsen. Deren Trockenmasse enthält 5-20 kg Iod pro Tonne. Das Meerwasser hingegen enthält nur 20-30 mg Iod pro Tonne. Elementares Iod kann direkt in die Luft gelangen und man erhält dann tatsächlich iodhaltige Luft. Durch die Atemluft gelangt das Iod in den Organismus des Menschen, das ist durchaus nützlich, dann wird Iod aber auch wieder ausgeschieden. Trockener deutscher Boden enthält etwa 25g/t, größer ist der Iodanteil im Mineral Salpeter, er kann 200g-10kg/t betragen. Dort ist Iod in Form von Natriumiodat, Natriumperiodat oder Kalziumiodat enthalten. Im britischen Kurort Woodhall Spa enthält das Wasser relativ viel Iod, daher ist es braun gefärbt.  
  13. Herstellung Früher wurde Iod entweder a) als Nebenprodukt aus Salpeter gewonnen, oder aber b) aus Seetang. Die Herstellung aus Seetang geschah so, wie sie schon Courtois durchführte. Zunächst wurden Algen verbrannt, das ergab Pflanzenasche, konzentrierte Schwefelsäure dazugegeben und man erhält Iod. Heute erhält man Iod hauptsächlich als Nebenprodukt aus der Salpetergewinnung. In der 1. Stufe findet eine Reduktion statt. Iodsäure reagiert mit schwefliger Säure zu Iodwasserstoff und Schwefelsäure. Der 2. Schritt ist eine Komproportionierung, das heißt, Iod wird sowohl oxidiert, als auch reduziert. Iodsäure und Iodwasserstoff reagieren zu Wasser und Iod.  
  14. Reaktivität Iod ist ein Oxidationsmittel. Iod reagiert mit unedlen Metallen, wie zum Beispiel mit Aluminium. Aus Iod und Kaliumhydroxid erhält man Kaliumhypoiodit, das Nebenprodukt ist Kaliumiodid. Kaliumhypoiodit kann elementaren Sauerstoff abspalten, dieser ist sehr reaktionsfähig. Interessant ist das Verhalten von Iod in der organischen Chemie. Betrachten wir die Ringverbindungen, das aromatische Benzol oder die Kettenverbindung, das aliphatische Pentan. Man kann getrost zu beiden Verbindungen Iod hinzugeben, es finden keine Reaktionen statt. Mit einer Reihe von Nichtmetallen reagiert Iod direkt nicht. Weder Kohlenstoff, noch Stickstoff, noch Sauerstoff, noch Schwefel, noch Selen gehen mit Iod direkt chemische Verbindungen ein.  
  15. Verbindungen Iodwasserstoffsäure ist eine wichtige Iodverbindung, sie ist eine noch stärkere Säure als Salzsäure. Allerdings ist Iodwasserstoff weniger stabil als Chlorwasserstoff, er zersetzt sich zu Wasserstoff und Iod. Die Salze der Iodwasserstoffsäure sind Iodide: Natriumiodid, Kaliumiodid und Kalziumiodid als Beispiele. Könnt ihr die Formeln selbst aufschreiben? Hier sind sie. In den Verbindungen auf dieser Seite hat Iod die Oxidationszahl -1. Periodsäure HIO4. Die Salze der Periodsäure sind die Periodate. Ein Beispiel ist Natriumperiodat und das ist seine Formel. Iodsäure. Die Salze heißen Iodate. Ein Beispiel ist Kaliumiodat und das ist seine Formel. In Periodsäure und ihren Salzen hat Iod die Oxidationszahl +7. In Iodsäure und ihren Salzen hat Iod die Oxidationszahl +5. Eine interessante Verbindung ist Iodheptafluorid, die Formel lautet IF7. Auch hier hat Iod die Oxidationszahl +7. Die Verbindung ist ein starkes Oxidationsmittel. Noch ein Wort zu den organischen Iodverbindungen. Es gibt sie, sie können über Umwege hergestellt werden. 2 Beispiele hab ich herausgegriffen, Iodbenzol und Iodoform.  
  16. Verwendung Zunächst verwendet man Iod für die Iodierung von Wasser. Benutzt wird dafür Natriumiodat. Der Körper kann daraus die lebensnotwendigen Stoffe Thyroxin und Triiodthyroxin produzieren. Man braucht sie, um Kropfbildung zu verhindern. Im Ergebnis erhält man eine gesunde Schilddrüse. Elementares Iod wird bei der Produktion von Polarisationsfiltern verwendet. Lax gesprochen handelt es sich dabei um nicht spiegelndes Glas. Eine Iodverbindung wird in Hagelfliegern verwendet. Wenn sich massive Hagelwolken bilden, fliegen Hagelflieger Flugzeuge auf, die mit Raketen bestückt sind, die Silberiodid enthalten. Die Wolken werden damit beschossen, sie werden geimpft. Auf die Erde kommt kein Hagel, sondern nur ganz kleine Körner oder Regen. Bei der Herstellung einer Reihe von Elementen hat elementares Iod eine herausragende Bedeutung. Das Verfahren geht auf Van Arkel und De Boer zurück. So reagiert unreines Titan bei 600 °C mit Iod, das gebildete Titaniodid zerfällt bei 1200 °C und man erhält hochreines Titan. Auf solche oder ähnliche Weise erhält man die chemischen Elemente Titan, Tantal, Chrom, Hafnium, Bor und Silizium.  
  17. Zusammenfassung Das chemische Element Iod ist selten und kommt gestreut vor. Demgegenüber ist es von grundsätzlicher biologischer, technischer und naturwissenschaftlicher Bedeutung. Ich danke für eure Aufmerksamkeit, schön, dass ihr durchgehalten habt. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

Iod Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Iod kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe die Stellung des Iods im PSE.

    Tipps

    Der Name der Hauptgruppe, in der Iod im PSE gefunden werden kann, kommt aus dem Griechischen und bedeutet Salzbildner.

    Iod liegt elementar als ${ I }_{ 2 }$ vor.

    Lösung

    Iod ist ein Nichtmetall, welches in der 7. Hauptgruppe gemeinsam mit den Elementen Chlor, Fluor, Brom und Astat steht. Diese Elemente treten allesamt als 2-atomige Moleküle auf (${ I }_{ 2 }$). Sie sind außerdem äußerst reaktiv und bilden gerne Salze (z.B. NaCl). Diese Eigenschaft hat der Gruppe auch den Namen „Halogene“, was auf Griechisch Salzbildner lautet, eingebracht. Die Oxidationszahlen des Iods können Werte von -1 bis +7 annehmen. Erklären lässt sich das durch die Stellung des Iods im Periodensystem. Wie alle Elemente der 7. Hauptgruppe besitzt auch Jod sieben Außenelektronen. Um nun eine stabile Achterschale zu erreichen, können diese Elektronen entweder abgegeben werden oder es kann ein zusätzliches Elektron aufgenommen werden.

  • Nenne die Eigenschaften des Iods.

    Tipps

    Iod liegt bei Zimmertemperatur in Form von dunklen Kristallen vor.

    Lösung

    In der Geschichte wurde das Element Iod das erste Mal aus Algen gewonnen. Die Algen wurden verbrannt und die Asche mit konzentrierter Schwefelsäure versetzt, dabei entstand Iod-Dampf. Wie die anderen Elemente der 7. Hauptgruppe liegt Iod molekular, also als 2-atomiges Molekül vor.

    Iod ist sehr selten auf der Erde und liegt in einem normalen Temperaturbereich als grau, glänzender Feststoff vor. Die Schmelztemperatur beträgt 114 Grad Celsius, wogegen die Siedetemperatur 184 Grad Celsius beträgt. Unter Normaldruck sublimiert Iod jedoch direkt von Fest zu Gasförmig. Sublimieren bedeutet, dass es den flüssigen Zustand „überspringt“ und direkt in die Gasphase überführt wird. Die Dichte des Iods beträgt 4,94 $g\cdot { cm }^{ -3 }$ und ist somit recht hoch.

  • Bestimme die Reaktionspartner, die gut mit Iod reagieren.

    Tipps

    Erinnere dich, in welcher Hauptgruppe Iod steht. Die Elemente der Halogene gehen sehr gerne ionische Salzverbindungen ein.

    Iod reagiert nicht ohne Katalysatoren mit organischen Verbindungen.

    Lösung

    Iod ist ein reaktives Element, welches in der 7. Hauptgruppe, den sogenannten Halogenen, zu finden ist. Die Reaktionen der ersten 4 Elemente (F, Cl, Br, I) sind recht analog, sodass diese Gruppe sehr gerne Ionen bildet und mit Metallen zu Salzen reagiert. Dies liegt an der Konfiguration der Elektronen der Halogene.

    Die Reaktivität in Bezug auf organische Verbindungen nimmt allerdings von Fluor über Chlor, Brom und Iod stark ab. Iod reagiert daher mit dem abgebildeten Ethan und dem Naphthalin unter Normalbedingungen nicht. Die Reaktionsmechanismen für die entsprechenden organischen Iodverbindungen benötigen Katalysatoren.

  • Benenne die Reaktionsprodukte von Reaktionen mit Iod.

    Tipps

    Die Benennung von Salzen erfolgt nach dem Schema: Iod + Metall reagiert zu Metalliodid

    • Beispiel: Eisen + Iod reagiert zu Eiseniodid.
    Lösung

    Iod ist ein sehr reaktives Element und steht in der Gruppe der Halogene (Salzbildner). Das bedeutet, dass es zusammen mit Metallen ionische Verbindungen (Salze) bildet. Die Benennung von Salzen erfolgt nach dem Schema: „Metallname-Anion“. Je nach Sauerstoffgehalt unterscheiden sich die Ionennamen:

    • $I^-$: Iodid
    • ${IO_3}^-$: Iodat
    • ${IO_4}^-$: Periodat
    Natrium und Iod reagieren zum Natriumiodid. Analog dazu reagiert das Lithium mit Iod zu dem Salz Lithiumiodid.

    Werden die Anionen protoniert, bilden sich die entsprechenden Säuren:

    • $HI$: Iodwasserstoff
    • ${HIO_3}$: Iodsäure
    • ${HIO_4}$: Periodsäure

  • Beschreibe das Vorkommen von Iod.

    Tipps

    Iodlösung weist eine braune Färbung auf.

    Lösung

    Iod ist ein sehr seltenes Element, welches in der Erdkruste nur zu einem Anteil von ${ 10 }^{ -7 }$ vertreten ist. Zur Verdeutlichung: Das sind gerade mal 0,00001 %. Ebenfalls ist es ein sehr verstreutes Element, welches auch zu einem gewissen Anteil gasförmig in der Luft vorkommen kann.

    Größere Vorkommen sind Algengewächse im Meer, welche nach Verbrennung und Behandlung Iod freigeben. Iod färbt Wasser braun. Der größte Anteil an Iod findet sich im sogenannten „Salpeter“. Dies ist ein Mineral mit hohem Anteil an Nitrat (${ NO_3 }^-$).

  • Bestimme die Oxidationszahlen der Iodverbindungen.

    Tipps

    Erinnere dich an die Regeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen. Elektronegativere Elemente ziehen die Bindungselektronen zu sich.

    Lösung

    Iod ist ein sehr reaktives Element, welches zahlreiche Reaktionen eingeht. Mit Wasserstoff reagiert Iod zu Iodwasserstoff. Im Vergleich zu der Salzsäure (HCl), welche die vergleichbare Halogen-Wasserstoffverbindung ist, ist HI die stärkere Säure, jedoch weniger stabil. Iod kann Oxidationsstufen von -I bis +VII annehmen. Das beruht auf der Anzahl der Außenelektronen. Iod steht in der siebten Hauptgruppe und hat damit auch sieben Außenelektronen. Diese sieben Außenelektronen kann es nun abgeben, daraus resultiert eine positive Oxidationszahl. Elektronen gibt Iod in dem Fall ab, wenn sein Reaktionspartner elektronegativer ist, wie z.B. Sauerstoff.

    Iod kann allerdings auch ein Elektron aufnehmen, um eine stabile Achterschale zu erhalten. Dann wird die Oxidationzahl negativ, wie in Verbindung mit dem elektropositiveren Wasserstoff.

    • -I (z.B. Iodwasserstoff)
    • +I (z.B. Hypoiodige Säure)
    • +III (z.B. Iodtrifluorid)
    • +V (z.B.Diiodpentoxid)
    • +VII (z.B. Iodheptafluorid)