ید و آب: مکانیسم های واکنش، تاثیرات آن بر محیط زیست و اثرات آن بر سلامتی
ید، به طور طبیعی در آب وجود دارد. غلظت میانگین آن در آب دریا ppb 5، است اما این غلظت از مکانی به مکان دیگر متفاوت است. رودها معمولا محتوی ppm 5 از ید بوده و حتی در منابع معدنی نیز چند ppm میتواند یافت شود. جلبک قهوهای حداکثر تا 45% (وزن خشک) ید را در خود جمع میکند. اسفنج های دریایی، مرجا نها صدف ها و ماهی ها غلظت بالایی از ید را معمولا در شکل تیروکسین یا تری یدو تیروکسین ذخیره میکنند.
در چه شکلی و از چه راهی ید با آب واکنش میدهد؟
ید به شدت واکنش پذیر است هر چند که این واکنش پذیری نسبت به سایر هالوژن ها شدت کمتری دارد. ید نمی تواند به شکل عنصر یافت شود اما بیشتر به شکل مولکول های 2i، به صورت یون های -i یا یدوات (نمکی از یدونیک اسید با آنیون 3-io) هستند.
زمانیکه ید به آب اضافه میشود، واکنش زیر انجام میشود:
I2(l) + H2O(l) -> OI-(aq) + 2H+(aq) + I-(aq)
مولکولهای i2 و مولکول های آب با موادی مانند هیپوپیودیت(oi-) واکنش می دهند. این واکنش بسته به pH محلول می تواند هر دو طرف موازنه را به هم بزند.
ید همچنین می تواند به صورت I3-(aq), HIO(aq), IO-(aq) en HIO3(aq) دیده شود. ید میتواند به بسیاری از مواد مانند سایر هالوژن ها متصل شود و ترکیبات تولید شده وقتی در تماس با آب قرار می گیرند، متفاوت عمل می کنند.
حلالیت ید و ترکیبات یدی
حلالیت آبی ید توسط دما (20oC) و فشار (1 bar)، تعیین شده و نسبتاً پایین است. ید حلالیت بهتری در محلول های ید دارد. مکانیسم واکنش زیر اتفاق می افتد:
-[I2 + I- -> [I3
زمانی که ید در آب های سطحی وارد میشود، می تواند به صورت گاز ید خارج شود. اکثر ترکیبات ید به آسانی در آب یا الکل، محلول هستند.
یدهای غیرآلی به شدت در آب محلول هستند.
به چه علت ید در آب وجود دارد؟
ید به طور طبیعی از طریق باران و بخار آب، وارد آب های سطحی می شوند. در نهایت، همچنین وارد آب های زیرزمینی نیز می شوند. سایر گزینه ها شامل سنگ های محتوی ید و فعالیت آتشفشانی (از جمله آتشفشان های زیر آب) می باشد. ید در طبیعت به طور قابل توجهی یافت می شود اما تنها در شکل ترکیب مشاهده میشود.
فعالیت های انسانی موجب افزوده شدن ید به طبیعت میشود. ید در کاربردهای متفاوتی استفاده میشود. از جمله اشعه ایکس ید، که برای بیماران در دوزهای بالا (تا 200 گرم) اعمال میشوند و سپس از طریق ادارار دفع میشوند. این کاربرد و سایر کاربردهای پزشکی ممکن است موجب ورود ید از طریق فاضلاب به آب های زیر زمینی شود. ید در تمیز کردن و ضدعفونی کردن زخم ها مورد استفاده قرار می گیرد و به صابون های آرایشی و چسب زخم ها افزوده میشود. مکانیسم ضدعفونی کننده گی ید به صورت رهایی اکسیژن از ملکول های آب توصیف میشود.
صنایع شیمیایی رنگ ها و مواد شیمیایی مورد نیاز برای عکاسی، باطری ها، روان کننده ها و نیز سایر اهداف را از ید تهیه میکنند. برای مثال، در درمان سرطان تیروئید. همچنین ممکن است ید در طول حوادث هسته ای آزاد شود. برخی مواقع ید توسط کارخانه های تصفیه فاضلاب به آب های زیر زمینی وارد میشود که ایزوتوپ های ید هم از این جمله هستند. ید به میزان 25-2 % توسط لجن ها حفظ میشود. بقیه در آب مانده و موجب میشود تا فاضلاب محتوی 1 و μg/L 16از آن شود. غلظت های بالایی از ید ممکن است در حوالی زباله های مواد شیمیایی وجود داشته باشد.
اثرات محیط زیستی ید در آب چیست؟
ید به عنوان آسیب رده 1برای آب محسوب میشود. به این مفهوم است که در هنگام حل شدن در آب به ندرت مضر است. هر چند که واکنش آن با فلزات قلیایی، آلومینیوم، جیوه، فلورین یا ترپنتین می تواند احتمال خطر را افزایش دهد. خطرات محیط زیستی بین مواد یدی می تواند متفاوت باشد. مقیاس LD50 برای رت ها (جذب خوراکی) در حدود mg/kg 14000است. شناخته شده ترین اثر محیط زیستی ید رادیواکتیو انفجار راکتور هسته ای چرنوبیل در سال 1986 بود. ایزوتوپ 131I ید در میزان عظیمی آزاد شد. این ایزوتوپ نیمه عمری در حدود هشت روز دارد می تواند توسط گاو یا سایر احشام کوچک جذب شده و بنابراین وارد منابع شیری و آبی انسان می شود. هنوز هم ید جریان یافته در آب در اوکراین مشکلاتی را ایجاد کرده است. اکثر رودها به سمت جنوب جاری میشوند. جزر و مد رادیواکتیویته آب را از پاک میکند. به ندرت پیش می آید که انسان ها با ید رادیواکتیو در تماس قرار بگیرند، مگر اینکه الزامات کاری آنها ایجاب کند.
تاثیرات که ید موجود در آب بر سلامتی میگذارد چیست؟
ید نقش مهمی در تولید هورمون های تیروئید ایجاد میکند. بدن انسان به طور طبیعی حاوی 10 تا 15 میلی گرم از این ماده است. بخش بزرگی از این میزان در غده تیروئید یافت میشود. مصرف روزانه توصیه شده برای ید 150 و 200 میکروگرم میباشد. عموما این میزان با مصرف نمک خوراکی ید دار قابل حصول است. جذب ید در سراسر جهان بین افراد مختلف، متفاوت است. زیرا افرادی که ماهی بیشتری می خورند، میزان بیشتری هم ید جذب می کنند. و این بین 50 میکروگرم و 10 میلی گرم در روز است.
همچنین ممکن است ید به طور منفی غده تیروئید را تحت تاثیر قرار دهد. و این معمولا با فعالیت بیش از حد در ارتباط است. پس از تماس طولانی مدت با ید، افراد حساس ممکن است بیماری را با علائم زیر نشان دهند؛ التهاب لوله های تنفسی، اختلالات خواب، جوش ها و .... تماس پوست با ید غلیظ میتواند منجر به تجمع رنگدانه ها میشود. بخارات ید موجب ناراحتی چشم و ریه می شوند.
به عنوان یک عنصر خالص، ید سمی است حتی مقداری به کوچکی 2 گرم از آن، میتواند کشنده باشد. در یک محلول الکلی میزان 30 میلی لیتر میتواند کشنده باشد. یدها در حالت ترکیب، نسبتا بی خطر هستند. هر چند که آزمایشات صورت گرفته بر روی رت نشان دادند که ممکن است موجب ناباروری شود.
کودکان به شدت به افزایش یا کاهش جذب ید واکنش نشان میدهند زیر غده تیروئید آنها در حال رشد است.
کدام نوع از روشهای تصفیه آب میتواند برای حذف ید استفاده شوند؟
ید میتواند با استفاده از کربن فعال از آب حذف شود. گاهی مواقع از ید برای خالص سازی آب استفاده میشود. کاربرد ابتدایی آن ضدعفونی کردن آب آشامیدنی است. قرص های ید که ممکن است به آب افزوده شده باشد، میتواند به دست بیاید.
ید می تواند بازیابی شود که برخی مواقع از آن برای اهداف اقتصادی استفاده میشود.