Изотопы йода

Производство

Большая часть производства 131 I происходит в результате нейтронного облучения мишени из природного теллура в ядерном реакторе. Облучение природного теллура почти полностью производит 131 I как единственный радионуклид с периодом полураспада более часов, поскольку большинство более легких изотопов теллура становятся более тяжелыми стабильными изотопами или стабильным йодом или ксеноном. Однако самый тяжелый нуклид теллура природного происхождения, 130 Te (34% природного теллура), поглощает нейтрон, превращаясь в теллур-131, бета-распад которого с периодом полураспада 25 минут до 131 I.

Соединение теллура можно облучать, будучи связанным в виде оксида с ионообменной колонкой, при этом выделившийся 131 I затем элюируется в щелочной раствор. Чаще всего порошкообразный элементарный теллур облучают, а затем 131 I отделяют от него сухой перегонкой йода, который имеет гораздо более высокое давление пара . Затем элемент растворяют в слабощелочном растворе стандартным способом с получением 131 I в виде йодида и гипойодата (который вскоре восстанавливается до йодида).

131 I представляет собой продукт деления с выходом 2,878% от урана-235 , и он может выделяться при испытаниях ядерного оружия и ядерных авариях . Однако короткий период полураспада означает, что он не присутствует в значительных количествах в охлажденном отработавшем ядерном топливе , в отличие от йода-129 , период полураспада которого почти в миллиард раз превышает период полураспада 131 I.

Некоторые атомные электростанции сбрасывают его в небольших количествах в атмосферу.

Загрязнение окружающей среды 131I после аварии на ЧАЭС

Интенсивное выпадение 131I в городе Припять началось  по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно — зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.

Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным — до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.

Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км2, следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.

Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км2, то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.

Опасность излучения при контактах

Следует помнить, что польза, оказанная в процессе использования облучения очевидная для самого больного. Для окружающих его людей радиация может сыграть злую шутку. Не говоря уже о посетителях больного, упомянем, что медицинские работники только по потребности осуществляют уход и обязательно – в защитной одежде и перчатках.

После выписки нельзя находиться с человеком в контакте ближе 1 метра, а при длительной беседе следует удалиться на 2 метра. В одной постели даже после выписки, в течение 3-х дней не рекомендуется спать в одной постели с другим человеком. Половые контакты и нахождение рядом беременной женщины категорически воспрещены в течение недели со дня выписки, которая наступает по истечении пяти дней после процедуры.

Как вести себя после облучения изотопом йода?

Восемь дней после выписки следует не подпускать к себе детей, особенно соприкосновения. После пользования ванной или унитазом следует смывать три раза водой. Руки тщательно моются с мылом.

Мужчинам лучше садиться на унитаз при мочеиспускании для предотвращения разбрызгивания радиационной мочи. Кормление грудью стоит прекратить, если пациент – кормящая мама. Одежда, в которой пребывал пациент на лечении, помещается в пакет и стирается через месяц-два после выписки отдельно. Личные вещи устраняются из мест общего пользования и хранения. В случае экстренного обращения в стационар необходимо предупредить медицинский персонал о недавнем прохождении курса облучения йодом-131.

Обновлено: 29.06.2019

103583

Химические свойства

Йод относится к группе галогенов.

Электронная формула (Электронная конфигурация) йода: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5.

Образует ряд кислот: йодоводородную (HI), йодноватистую (HIO), йодистую (HIO₂), йодноватую (HIO₃), йодную (HIO₄).

Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.

• Довольно известной качественной реакцией на йод является его взаимодействие с крахмалом, при котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения включения. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен (Jean-Jacques Colin) и Анри-Франсуа Готье де Клобри (Henri-François Gaultier de Claubry).
• С металлами йод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя йодиды:

Hg + I₂ → HgI₂

С водородом йод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя йодоводород:

H₂ + I₂ → 2HI

Йод является окислителем, менее сильным, чем фтор, хлор и бром. Сероводород H2S, Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:

I₂ + H₂S → S + 2HI

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Последняя реакция также используется в аналитической химии для определения йода.

При растворении в воде йод частично реагирует с ней (По «Началам Химии» Кузьменко: реакция не идёт даже при нагревании, текст нуждается в проверке)

I₂ + H₂O → HI + HIO ,  pK_c=15,99

Реакция образования нитрида трийода:

3I₂ + 5NH₃ → 3NH₄I + NH₃ ⋅ NI₃↓

Нитрид трийода в сухом кристаллическом состоянии разлагается с выделением фиолетовых паров йода, что демонстрируется как эффектная химическая реакция.

Йодиды щелочных металлов очень склонны в растворах присоединять (растворять) молекулы галогенов с образованием полийодидов (перйодидов) — трийодид калия, дихлоройодат I калия:

KI + I₂ → KI₃

«Полезный» йод-131

Радиойод, как средство против токсического зоба и раковых опухолей щитовидной железы, начал использоваться еще в 1949 года. Радиотерапия считается сравнительно безопасным методом лечения, без ее проведения у больных поражаются различные органы и ткани, ухудшается качество жизни и уменьшается ее продолжительность. Сегодня изотоп I-131 применяется как дополнительный средство, позволяющее бороться с рецидивами этих заболеваний после хирургического вмешательства.

Как и стабильный йод, радиойод накапливается и длительно удерживается клетками щитовидной железы, использующих его для синтеза тиреодиных гормонов. Поскольку опухоли продолжают выполнять гормонообразующую функцию, они накапливают изотопы йода-131. При их распаде образуют бета-частицы с пробегом 1-2 мм, которые локально облучают и разрушают клетки щитовидной железы, а окружающие здоровые ткани практически не подвергаются воздействию радиации.

Список изотопов

1. m I — Возбужденный ядерный изомер .
2. () — Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. # — Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
4. ^ # — Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).

5. Режимы распада:

   EC:	Электронный захват
   ЭТО:	Изомерный переход
   n:	Эмиссия нейтронов
   п:	Испускание протонов

6. Дочерний символ выделен жирным курсивом — Дочерний продукт почти стабилен.
7. Дочерний символ жирным шрифтом — Дочерний продукт стабилен.
8. () значение спина — указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
9. ^ имеет медицинское применение
10. ^ Продукт деления
11. Теоретически способна к спонтанному делению
12. Может использоваться для датировки определенных ранних событий в истории Солнечной системы, а также для датировки грунтовых вод.
13. Космогенный нуклид , также обнаруженный как ядерное загрязнение
14. Производится как продукт распада 135 Те в ядерных реакторах, в свою очередь распадается до 135 Хе, который, если ему позволят накапливаться, может остановить реакторы из-заявления йодной ямы.

Возможные осложнения и последствия

Чтобы избежать возможных осложнений после радиойодтерапии, мы разработали несколько программ реабилитации, одна из которых, включает в себя возможность восстановления здоровья в Реабилитационном Центре «Раменское». Под 24-часовым медицинским контролем наши пациенты получают весь комплекс мероприятий по скорейшему восстановлению и возвращению к привычному образу жизни.

Не менее актуальны вопросы безопасности применения радиойодтерапии, с учетом радиационного воздействия I-131 на организм. Большинство побочных эффектов удается минимизировать при правильной подготовке к лечению и соблюдении несложных правил профилактики.Видео рекомендации по соблюдению режима и правилам поведения в терапевтическом блоке можно посмотреть здесь.Ниже приведены как острые, так и возможные отдаленные последствия, которые могут встречаться после курса лечения радиойодом I-131:

Острые побочные явления

Сразу после проведения терапии радиойодом может возникнуть общая интоксикация, которая проявляется в виде тошноты и рвотных позывов, повышения температуры, общей слабости, боли в мышцах. Данные симптомы сугубо индивидуальны, и проходят достаточно быстро (в течение 48 – 72 часов). При необходимости подключаются симптоматические препараты, которые снимают интоксикационную нагрузку на организм.Боли в области шеи, дискомфорт, отечность, боль при глотании. Симптомы, как правило, проходят самостоятельно в течение 14 дней после терапии, уменьшается их интенсивность и острота. При необходимости назначаются нестероидные противовоспалительные препараты.Примерно у 10% пациентов возникает послерадиационный сиалоаденит (воспаление околоушной слюнной железы), который проявляется сухостью во рту, нарушением глотания твердой пищи, болью и припухлостью около уха. В качестве профилактики пациентам рекомендуется обильное питье, жевательные таблетки и леденцы с кислым вкусом, лимон.Под действием радиации страдает и желудочно-кишечный тракт. Развивается лучевой гастрит и энтерит. Проявляется болью в животе, тошнотой, потерей аппетита, нарушением стула. Как правило, эти повреждения минимальны и самостоятельно проходят на протяжении нескольких дней. В последние годы используется радиоактивный йод в виде капсулы, вместо жидкого раствора, что существенно уменьшает повреждающее действия на слизистую пищевода, желудка и кишечного тракта.В отдельных случаях, применение высоких доз радиоактивного йода угнетает кроветворную функцию костного мозга, которая проявляется в снижении количества лейко- и эритроцитов, тромбоцитов. Чаще всего, данное состояние самостоятельно проходит спустя 6 – 8 недель, однако, в ряде случаев может понадобиться консультация гематолога.

Мифы в отношении радиоактивного йода и самого метода терапии

По поводу радиойодтерапии существуют вполне объяснимые опасения, реальные и мнимые.За более, чем полувековой опыт применения радиоактивного йода I-131, клиническими исследованиями достоверно подтверждено что риск малигнизации (озлокачествления) при радиойодтерапии нисколько не превышает таковой риск при других методах лечения рака. Токсическое действие лучевой и химиотерапии несравненно сильнее, чем при использовании изотопов йода. 

Доказано, что радиойод I131 захватывается клетками, имеющими на своей поверхности рецепторы к йоду, при минимальном воздействии на другие органы и ткани, что позволяет расширить показания и возрастные рамки использования данного метода.

Особенно актуальным вопросом являются мутагенные и тератогенные последствия радиойодтерапии. Долгосрочные клинические исследования не подтвердили мутагенного эффекта радиойода. Короткий период полувыведения, отсутствие накопительного эффекта, сохранность генетического материала и быстрое восстановление репродуктивных функций, позволяет пациентам, прошедшим курс радиойода I131, планировать беременность уже один год после радиойодтерапии. Как правило, этого времени организму вполне достаточно, чтобы “отремонтировать” все поломки и начать продуцировать здоровые половые клетки.

Согласно другим утверждениям, излучение от пациента, принявшего радиоактивные капсулы, может представлять опасность для окружающих. Соблюдение норм радиационной безопасности в лечебном учреждении сводит эту опасность к минимуму. 

Формирование и распад

Сумма атомных масс двух атомов, образовавшихся в результате деления одного делящегося атома , всегда меньше атомной массы исходного атома. Это связано с тем, что некоторая часть массы теряется в виде свободных нейтронов , и как только кинетическая энергия продуктов деления была удалена (т. Е. Продукты были охлаждены для извлечения тепла, выделяемого реакцией), тогда масса, связанная с этой энергией, равна также теряется в системе и, таким образом, кажется, «отсутствует» в охлажденных продуктах деления.

Поскольку ядра, которые могут легко подвергаться делению, особенно богаты нейтронами (например, 61% нуклонов в уране-235 составляют нейтроны), исходные продукты деления часто содержат больше нейтронов, чем стабильные ядра той же массы, что и продукт деления ( например, стабильный цирконий- 90 составляет 56% нейтронов по сравнению с нестабильным стронцием- 90 на 58%). Поэтому исходные продукты деления могут быть нестабильными и обычно претерпевают бета-распад, чтобы перейти к стабильной конфигурации, превращая нейтрон в протон с каждым бета-излучением. (Продукты деления не распадаются через альфа-распад .)

Несколько богатых нейтронами и короткоживущих исходных продуктов деления распадаются в результате обычного бета-распада (это источник ощутимого периода полураспада, обычно от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд), за которым следует немедленное испускание нейтрона возбужденным дочерний продукт. Этот процесс является источником так называемых запаздывающих нейтронов , которые играют важную роль в управлении ядерным реактором .

Первые бета-распады происходят быстро и могут высвобождать бета-частицы высокой энергии или гамма-излучение . Однако по мере того, как продукты деления приближаются к стабильным ядерным условиям, последние один или два распада могут иметь длительный период полураспада и выделять меньше энергии.

Физические свойства

Жидкий йод на дне химического стакана

Природный йод состоит только из одного изотопа — йода-127 (см. Изотопы йода). Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s2p5. В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).

Радиус нейтрального атома йода 0,136 нм, ионные радиусы I−, I5+ и I7+ равны, соответственно, 0,206; 0,058-0,109; 0,056-0,067 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома йода равны, соответственно: 10,45; 19,10; 33 эВ. Сродство к электрону −3,08 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность йода — 2,66, йод принадлежит к числу неметаллов.

Йод при обычных условиях — твёрдое вещество, чёрно-серые или тёмно-фиолетовые кристаллы со слабым металлическим блеском и специфическим запахом.

Пары имеют характерный фиолетовый цвет, так же, как и растворы в неполярных органических растворителях, например, в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном этиловом спирте. Слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных растворах йодидов щелочных металлов с образованием трийодидов (например трийодида калия KI₃).

При нагревании при атмосферном давлении йод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки йода от нелетучих примесей.

Жидкий йод можно получить, нагревая его под давлением.

Йод, как химический элемент

Йод впервые был определен и открыт в 1811 году,  французским ученым- химиком Бернаром Куртуа. При  нагревании золы морских водорослей, начал выделяться пар фиолетового цвета. Именно из-за цвета, его и стали называть йод, что в переводе с греческого означает:  фиолетовый.

В природе этот вид химического вещества выглядит в виде кристаллов черного цвета с серым оттенком и металлическим блеском. Крайне быстро образует пары со специфическим резким запахом.

В знаменитой периодической системе Менделеева находится в 17 группе и считается галогеном. Нашел широкое применение в медицине. Йод достаточно редкий элемент, но он очень рассеян в природе и может быть обнаружен практически везде.

• в морской воде в виде иодидов (25мг на тонну морской воды);
• в водорослях ламинария (2.5г на тонну сухой морской капусты).

До 98% всех земных запасов йода находятся в Чили и Японии. Там его добывают из морских водорослей, натриевой селитры и других видов сырья. В России так же производят добычу йода из нефтяных буровых вод.

Этот редкий минерал нашел свое применение во многих сферах деятельности человека:

1. Медицина — использование спиртового и других растворов, как антисептическое средство, помогает эффективно уничтожить вредоносную флору.
2. Криминалистика — обнаружение отпечатков пальцев на бумаге, например денежных купюрах.
3. Техника.
4. Источник света — в галогеновых лампах, металлогалагеновых лампах.
5. Производство аккумуляторов — компонент положительного электрода в литиево-йодных аккумуляторах.
6. Лазерный термоядерный синтез.
7. Радиоэлектронная промышленность.

Разлагаться

Доза внешнего гамма-излучения для человека на открытом воздухе вблизи места Чернобыльской катастрофы .

Доля общей дозы облучения (в воздухе), внесенной каждым изотопом, в зависимости от времени после чернобыльской катастрофы на ее месте

Обратите внимание, что это изображение было создано с использованием данных из отчета ОЭСР и второго издания «Радиохимического руководства».. При делении урана-235 преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йода , цезия , стронция , ксенона и бария

Со временем угроза становится меньше. В местах , где радиационные поля один раз , связанная непосредственная смертельная опасность, такие как большая части Чернобыльской АЭС в день один из аварии и земель нулевых сайтов атомных взрыва в США в Японии (6 часов после взрыва) в настоящее время относительно безопасный , поскольку радиоактивности имеет снизился до низкого уровня. Многие из продуктов деления распадаться через очень короткоживущие изотопы форму изотопов стабильных , но значительное количество радиоактивных изотопов имеют период полураспада больше , чем в день.

При делении урана-235 преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йода , цезия , стронция , ксенона и бария . Со временем угроза становится меньше. В местах , где радиационные поля один раз , связанная непосредственная смертельная опасность, такие как большая части Чернобыльской АЭС в день один из аварии и земель нулевых сайтов атомных взрыва в США в Японии (6 часов после взрыва) в настоящее время относительно безопасный , поскольку радиоактивности имеет снизился до низкого уровня. Многие из продуктов деления распадаться через очень короткоживущие изотопы форму изотопов стабильных , но значительное количество радиоактивных изотопов имеют период полураспада больше , чем в день.

Радиоактивность в смеси продуктов деления первоначально в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как 131 I и 140 Ba; примерно через четыре месяца 141 Ce, 95 Zr / 95 Nb и 89 Sr получают наибольшую долю, а примерно через два или три года наибольшую долю получают 144 Ce / 144 Pr, 106 Ru / 106 Rh и 147 Pm. Позже основными радиоизотопами являются 90 Sr и 137 Cs, за которыми следует 99 Tc. В случае выброса радиоактивности из энергетического реактора или отработанного топлива происходит выброс только некоторых элементов; в результате изотопная сигнатура радиоактивности сильно отличается от ядерной детонации на открытом воздухе , когда все продукты деления рассредоточены.

Неотложная помощь при загрязнении радиойодом.

При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.

Литература:

Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.

Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.

Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood — Cardis et al. 97 (10): 724 — JNCI Journal of the National Cancer Institute

Процедура введения радиоактивного йода

Радиоактивный изотоп йода (I-131) синтезируется искусственно. Употребляется в виде желатиновых капсул (жидкости) пероральным способом. Капсулы или жидкость не имеют запаха и вкуса, проглатываются только со стаканом воды. После приема жидкости рекомендуют сразу прополоскать рот водой и, не выплевывая ее, проглотить.

Принимать пищу в течение двух часов нельзя, можно (даже нужно) принимать обильное питье воды или сока. Йод-131, не поглотившийся фолликулами щитовидки, выводится с мочой, поэтому каждый час должно происходить мочеиспускание с контролем содержания в моче изотопа. Лекарственные средства для ЩЖ принимают не ранее, чем через 2 суток. Лучше, если контакты с другими людьми в это время у пациента будут строго ограничены.

Перед проведением процедуры врач должен провести анализ принимаемых лекарственных препаратов и отменить их в разное время: некоторые из них – за неделю, другие, как минимум, за 4 дня до начала процедуры. Если женщина находится в детородном возрасте, то планирование беременности придется отложить на срок, определенный врачом. Проведенное ранее оперативное вмешательство требует выполнения теста на наличие или отсутствие ткани, способной поглощать йод-131. За 14 дней до начала введения радиоактивного йода назначается специальная диета, при которой нормальный изотоп йода-127 должен полностью вывестись из организма. Список продуктов для эффективного выведения йода подскажет лечащий врач.