Iod (standardsprachlich Jod) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol I (vor der internationalen Elementsymboleinführung war es J) und der Ordnungszahl 53. Im Periodensystem steht es in der 7. Hauptgruppe bzw. der 17. IUPAC-Gruppe und gehört somit zu den Halogenen. Der Name leitet sich vom altgriechischen Wort „ioeides“ (ιο-ειδής) für „veilchenfarbig, violett“ ab. Beim Erhitzen entstehende Dämpfe sind charakteristisch violett.

Ältere Bezeichnungen sind Jodium, Jodina und Jodine.

Iod ist bei Raumtemperatur ein Feststoff, der schlecht wasserlöslich, aber gut löslich in wässriger Kaliumiodid-Lösung (siehe dazu: Lugolsche Lösung) und sehr gut löslich in Ethanol und anderen organischen Lösungsmitteln ist.

In der Alltagssprache ist Jod die gebräuchliche Schreibweise, auch in der älteren chemischen und überwiegend in der aktuellen medizinischen Fachliteratur. Die Schreibweise Iod wird im Duden mit dem Hinweis auf Jod aufgeführt und auf die Fachsprachlichkeit hingewiesen. Das Elementsymbol I wird bereits seit 1970 in der IUPAC-Publikation in der chemischen Fachliteratur benutzt, in der älteren deutschsprachigen Literatur findet man durchgängig die Elementbezeichnung J.

Iod ist ein unentbehrlicher Bestandteil des tierischen und menschlichen Organismus und wird mit der Nahrung aufgenommen. Am höchsten ist die Konzentration beim Menschen in der Schilddrüse und wird dort in den Hormonen Thyroxin und Triiodthyronin und als Diiodtyrosin genutzt. Jodmangel im Trinkwasser und der Nahrung ist in der Regel für das Auftreten des Kropfs verantwortlich. Als Vorbeugung wird der wöchentlich ein- bis mehrmalige Verzehr von Seefisch sowie die Verwendung von sogenanntem Jodsalz (Speisesalz mit Natrium- oder Kaliumiodat versetzt) empfohlen. Durch diese individuelle Jodprophylaxe und die Iodierung von Futtermitteln wird in Deutschland der Mangel an Iod in den Böden teilweise ausgeglichen. Es konnte vorübergehend erreicht werden, dass in der Gesamtjodversorgung der Bevölkerung die Vorgaben der WHO knapp eingehalten wurden. Stand 2020 weist die Jodversorgung laut Bundesinstitut für Risikobewertung eine rückläufige Tendenz auf und ist nicht optimal.

Geschichte

Die pharmakologische Bedeutung iodhaltiger Zubereitungen war schon im Altertum bekannt. So wurden bereits 1500 Jahre vor unserer Zeitrechnung Kropfkranken die iodhaltigen Schilddrüsen von Schafen oder Aschen von Meeresschwämmen verordnet.

Iod wurde erstmals im Jahr 1811 durch den Pariser Salpetersieder und Sodafabrikanten Bernard Courtois bei der Herstellung von Schießpulver aus der Asche von Seetang gewonnen. Den elementaren Charakter (den zum Beispiel Humphry Davy früh öffentlich bekanntgab und der dem Jod den Namen gab) erforschten jedoch erst ab 1813 die französischen Naturwissenschaftler Nicolas Clément und Joseph Louis Gay-Lussac, der ihm ein Jahr später den heutigen Namen verlieh.

Vorkommen

Iod ist abgesehen von Astat wesentlich seltener als die übrigen Halogene. In der Natur ist es weit verbreitet, jedoch nur in Form seiner Verbindungen, zum Beispiel angereichert (0,02–1 %) im Chilesalpeter, hauptsächlich in Form von Natriumiodat (NaIO₃), aber auch Natriumperiodat (NaIO₄) und Lautarit (Ca(IO₃)₂). In geringen Spuren ist es in Böden und Gesteinen nachweisbar. Im Durchschnitt enthält 1000 Gramm wasserfreier Feinboden aus dem deutschen Raum etwa 2,5 Milligramm Iod. Der Iodgehalt des Bodens ist wesentlich für die Versorgung der Bevölkerung mit natürlichem Iod. Als Iodwasserstoff kommt es in geringsten Mengen in vulkanischen Gasen vor.

Lösliche Iodverbindungen wie Alkali- und Erdalkaliiodide werden während der Verwitterung von Gesteinen durch Regenwasser freigesetzt oder zerfallen bei höheren Temperaturen. So gelangen sie ins Grundwasser und schließlich in die Meere. Einige Mineralwässer enthalten Iod. Die Mineralquelle von Woodhall Spa in Lincolnshire (England) bringt Wasser hervor, das durch Iod braun gefärbt ist. Im Meerwasser liegt die Menge an Iod bei 0,05 Milligramm pro Liter. Es kommt dort in Form von Iodid (I⁻) und Iodat (IO₃⁻) in einer Konzentration von etwa 500 nmol/L vor. Die Verteilung variiert in Oberflächenwasser im Allgemeinen von 0–200 nmol I⁻/L.

In der Erdatmosphäre ist Iod in Form von organischen Verbindungen oder anorganisch in Form von Iodoxid (IO), Iodnitrat oder höheren Oxiden zu finden. Für die Stratosphäre gibt es wenig Informationen und eine obere Grenze von 0,1 ppt für anorganisches Iod. Über Algenfeldern an Küsten wurden hohe Konzentrationen von mehr als 10 ppt IO nachgewiesen und auch auf dem tropischen Atlantik wurde das Iodoxid-Radikal nachgewiesen.

Organische Iodverbindungen kann man aus Meeresalgen (19 Gramm Iod pro Kilogramm Trockenmasse), Tangen und Schwämmen (bis zu 14 Gramm Iod pro Kilogramm Trockenmasse) isolieren. Die globale Menge Iod in Meerwasser wird auf 90 Milliarden Tonnen geschätzt, die derzeit (2022) bekannten globalen Iodreserven betragen 6,2 Millionen Tonnen. Eine Knappheit ist trotz der relativen Seltenheit von Iod deshalb nicht gegeben oder zu erwarten. Das spiegelt sich auch im Preis wider, der 2021 deutlich unter dem Höchststand aus dem Jahr 2013 (bis zu 85 $ pro kg) bei durchschnittlich 36,5 $ pro kg notierte. Die Gewinnung aus Seegras und Algen spielt dabei derzeit eine untergeordnete Rolle, da die Gewinnung als Nebenprodukt aus dem Bergbau bzw. Gas- und Ölförderung kommerziell erfolgreicher ist. Vor 1959 war diese Form der Iodgewinnung jedoch vorherrschend. Die weltweite Iodförderung betrug 2020 über 30.000 Tonnen, ohne Fördermengen aus den USA, die diese als Geschäftsgeheimnis seit 2005 nicht mehr veröffentlichen. Größter globaler Iodproduzent ist Chile mit seinen Nitratminen, aus denen ca. 2/3 der globalen Iodmengen gewonnen werden. Zweitgrößter Produzent ist Japan, wo Iod bei der Öl- und Gasförderung gewonnen wird, und auf Platz 3 der wichtigsten Quellen liegt Soleförderung aus Minen im nordwestlichen Oklahoma.

Isotope

Von Iod sind bisher 36 Isotope und 10 Kernisomere bekannt. Von diesen ist nur ein Isotop stabil, so dass natürlich vorkommendes Iod zu 100 % aus dem einzigen stabilen Isotop ¹²⁷I besteht. Iod ist daher ein Reinelement (anisotop). Von den instabilen Isotopen besitzt der Betastrahler ¹²⁹I mit 15.700.000 Jahren eine sehr lange Halbwertszeit. Daneben gibt es vier Isotope mit mehr als einem Tag Halbwertszeit: ¹²⁴I (4,2 Tage), ¹²⁵I (59 Tage), ¹²⁶I (13 Tage) und ¹³¹I (8,0 Tage). Instabile Iodisotope entstehen z. B. bei der Kernspaltung und stellen bei ihrer Freisetzung in die Luft eine Gesundheitsgefahr dar, weil sie sich in der Schilddrüse anreichern können. Iod-135 ist bei der Xenonvergiftung relevant, da es Mutternuklid des Neutronengiftes Xenon-135 ist. Daher stammt auch der in englischen Publikationen zu findende Name Iodine Pit – Jodgrube – für das Phänomen.

Gewinnung und Darstellung

Früher gewann man Iod in Form von Iodiden und Iodaten, indem man die durch die Flut an den Strand angeschwemmten Tange einsammelte und verbrannte. Die erhaltene Asche enthielt etwa 0,1–0,5 % Iod. Diese Iodgewinnung hat heute jedoch nur noch lokale Bedeutung und macht ungefähr 2 % der Weltjahresproduktion aus.

Die technische Gewinnung von Iod ist eng mit der Salpetergewinnung verknüpft. Das in den Mutterlaugen enthaltene Iodat wird durch Reduktion in elementares Iod umgewandelt. Im ersten Reaktionsschritt setzt man Schweflige Säure ein, um Iodsäure (Iodat ist das Anion dieser Säure) zu Iodwasserstoff zu reduzieren:

${\displaystyle \mathrm {HIO_{3}+3\ H_{2}SO_{3}\rightarrow HI+3\ H_{2}SO_{4}} }$

Iodsäure und Schweflige Säure reagieren zu Iodwasserstoff und Schwefelsäure

Der Iodwasserstoff wird wiederum in einem zweiten Schritt durch die in der Lösung vorhandene Iodsäure zu Iod oxidiert. Man spricht in diesem Fall von einer Komproportionierung, da Iod in zwei verschiedenen Oxidationsstufen (−1 im Iodwasserstoff und +5 in der Iodsäure) zu elementarem Iod mit der Oxidationsstufe 0 wird.

${\displaystyle \mathrm {HIO_{3}+5\ HI\rightarrow 3\ H_{2}O+3\ I_{2}} }$

Iodsäure und Iodwasserstoff komproportionieren zu Wasser und Iod

Alternativ kann zur Reduktion auch Schwefeldioxid (SO₂) den Endlaugen, aus denen der Salpeter bereits aus kristallisiert ist, zugesetzt werden.

Bei der Erdöl- und Erdgasförderung fallen bedeutende Mengen an Salzsole an, die einen Iodgehalt von 30 bis über 100 ppm aufweisen. Das in Form von Natriumiodid vorliegende Iod wird durch die Oxidation mit Chlor aus der Sole freigesetzt:

${\displaystyle \mathrm {2\ NaI+Cl_{2}\rightarrow 2\ NaCl+I_{2}} }$

Natriumiodid und Chlor reagieren zu Natriumchlorid und Iod

Eine weitere Reinigung des gewonnenen Iods wird dadurch erreicht, dass es mit Luft ausgeblasen, anschließend mit Schwefeldioxid in schwefelsaurer Lösung wieder reduziert und zum Schluss mit gasförmigem Chlor zum Iod zurück oxidiert wird.

${\displaystyle \mathrm {I_{2}+SO_{2}+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ HI+H_{2}SO_{4}} }$

Iod wird durch Schwefeldioxid zu Iodwasserstoff reduziert

${\displaystyle \mathrm {2\ HI+Cl_{2}\rightarrow 2\ HCl+I_{2}} }$

Iodwasserstoff und Chlor reagieren zu Chlorwasserstoff und Iod

Chromatographisch kann Iod mittels Adsorption von Polyiodid an Anionenaustauschern angereichert werden. Zur Reinstherstellung setzt man Kaliumiodid und halogenfreies Kupfersulfat ein.

Im Labormaßstab lässt sich Iod durch Einwirken von Schwefelsäure und Mangan(IV)-oxid oder Wasserstoffperoxid auf Kaliumiodid herstellen. Die Gewinnung gelingt ebenso aus der iodhaltigen Asche von Meerespflanzen durch Behandlung mit Chlor.

Eigenschaften

Verwendung

Biologische Bedeutung

Nach Aufnahme von größeren, im Milligrammbereich liegenden Dosen von Iodverbindungen treten Reizwirkungen an Haut und Schleimhäuten auf. Dies kann zum „Jodismus“ führen, einhergehend mit den Symptomen Schnupfen („Jodschnupfen“), Konjunktivitis, Bronchitis und Exanthemen. Die Wirkung auf die Bronchialschleimhaut hat dazu geführt, dass Iodsalze früher als Expektorans benutzt wurden. Andererseits kann hochdosiertes Iodid bei Hyperthyreose zur Suppression genutzt werden, da es die Freisetzung und die Synthese von Schilddrüsenhormonen hemmt.

Sicherheitshinweise

Iod ist von der EU als Gefahrstoff klassifiziert, dessen Freisetzung in die Umwelt zu vermeiden ist. Beim Umgang mit dem Element sind entsprechende Schutzmaßnahmen einzuhalten. Reste von Iod sind mit Natriumthiosulfat-Lösung zu behandeln (→ Reduktion zu Iodid). Vor der Entsorgung ins Abwasser muss der pH-Wert des Reaktionsgemisches mit Natriumhydrogencarbonat neutralisiert werden. Iod darf niemals mit Ammoniak in Verbindung gebracht werden, da sich sonst explosiver Iodstickstoff bilden kann.

Analytik

Verbindungen

→ Kategorie: Iodverbindung

Iod bildet Verbindungen in verschiedenen Oxidationsstufen von −1 bis +7. Die stabilste und häufigste Oxidationsstufe ist dabei −1, die höheren werden nur in Verbindungen mit den elektronegativeren Elementen Sauerstoff, Fluor, Chlor und Brom gebildet. Dabei sind die ungeraden Oxidationsstufen +1, +3, +5 und +7 stabiler als die geraden.

Siehe auch

• Iodwasser
• Melzers Reagenz

Literatur

• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 440–442.
• B. J. Füger, R. Dudczak, C. H. Pirich, G. Zettinig: Jodstoffwechsel. In: Journal für Ernährungsmedizin. 4 (2), 2002, S. 7–9 (Ausgabe für Österreich), (PDF; 185 kB).

Weblinks

• Jodversorgung in Deutschland wieder rückläufig – Tipps für eine gute Jodversorgung – Fragen und Antworten des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR)

Einzelnachweise

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2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iod) entnommen.
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6. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iod) entnommen.
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9. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iod) entnommen.
10. ↑ Eintrag zu Iodine im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
11. 1 2 3 4 5 6 Eintrag zu Iod in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. April 2020. (JavaScript erforderlich)
12. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7553-56-2 bzw. Iod), abgerufen am 2. November 2015.
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16. ↑ iupac.org
17. ↑ Wolfgang Liebscher: Nomenklatur der Anorganischen Chemie. John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-3-527-62545-1, S. XXV (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)
18. ↑ Jodversorgung in Deutschland wieder rückläufig – Tipps für eine gute Jodversorgung - BfR. In: bfr.bund.de. Bundesinstitut für Risikobewertung, 20. Februar 2020, abgerufen am 7. Juni 2020. 
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