dit jaar is de tweehonderdste verjaardag van de ontdekking van jodium door de Parijse salpeterfabrikant Bernard Courtois, hoewel het officieel niet opgenomen voor bijna twee jaar. Gelukkig waren de beroemde chemicus Sir Humphry Davy en zijn assistent de jonge Michael Faraday in Parijs op een continentale tour. Ondanks de Napoleontische oorlogen (1796-1815) tussen Groot-Brittannië en Frankrijk, hadden ze paspoorten gekregen van de Franse regering als erkenning van Davy ‘ s faam. Faraday ‘ s dagboek van 1 December luidt als volgt: op deze en de voorgaande dag heeft Sir H. Davy vele nieuwe experimenten uitgevoerd met de stof die door M. Courtois is ontdekt … M. Clément heeft er onlangs een artikel over gelezen in het instituut, waarin hij zegt dat het wordt verkregen uit de as van zeewier door lixiviatie en behandeling met zwavelzuur: hij ziet het als een nieuwe voorstander van verbranding.

De ontdekking van deze stof, in zaken die zo algemeen en verondersteld zo bekend zijn, moet een stimulans van niet geringe kracht zijn voor de onderzoekende geest van moderne chemici.1

Discovery confirmed

Faraday beschrijft de aankondiging van Nicolas Clément aan het Franse Instituut op 29 November van de ontdekking in kelp van een ‘merkwaardige stof met een metallisch uiterlijk die een prachtige violette damp geeft bij een lichte verhitting.’Humphry Davy had hiervan op 23 November een exemplaar ontvangen toen de natuurkundige Ampère hem bezocht met de chemici Charles Désormes en zijn schoonzoon Clément. De dag na Faraday ’s dagboek berichtte de officiële krant Le Moniteur over Clément’ s krant. Het nieuws was eindelijk bekend. op verzoek van Clément had ook de Franse chemicus Joseph Louis Gay-Lussac de stof bestudeerd. Hij sprak het Instituut op 6 December toe en noemde het iode (van het Griekse iodes, wat violet-kleur betekent) en concludeerde dat het een element was dat analoog is aan chloor.2 Humphry Davy was tot dezelfde conclusie gekomen, maar zijn brief, gedateerd 11 December, werd een week na Gay-Lussac ‘ s paper op het Instituut gelezen.3 Davy claimde voorrang bij deze ontdekking en verklaarde in zijn brief dat hij de secretaris van het Instituut M. Cuvier ‘acht dagen geleden’ op de hoogte had gesteld van zijn conclusies. Hoewel Davy en de Franse chemici betwistten wie voor het eerst jodium als een element had geïdentificeerd, waren ze het er allemaal over eens dat de ontdekker Bernard Courtois was in 1811.

Salpeterproductie

tijdens de jeugd van Bernard Courtois in Dijon onderging de salpeterindustrie in Frankrijk veel veranderingen. Buskruit, dat dringend nodig is voor gebruik in kanonnen en musketten, bestaat voor 75% Uit salpeter (nitre, KNO3), dat, om doeltreffend te zijn, niet verontreinigd moest zijn door vervloeiend natrium-of calciumnitraat. Tot het verlies van Frans-India was natuurlijke salpeter geïmporteerd uit het subcontinent of verzameld door rondtrekkende salpeter ambtenaren van de KNO3-rijke bloeiwijze die gevormd op kelder en stalmuren. De industrie werd genationaliseerd in 1775 en salpetre begon te worden geproduceerd in lokaal georganiseerde nitriaries of nitre bedden. Dit waren hopen ontbindend stikstofhoudend organisch materiaal (dierlijk en plantaardig materiaal, grond, mest, stro en houtas die Kali bevatten (K2 CO3)). De nitriaries werden onder dekking gehouden, bevochtigd met urine en af en toe geagiteerd met twijgen, zodat lucht kon doordringen. Na ongeveer een jaar werden de bedden bewaterd. De afvoer bevatte weinig oplosbaar kaliumnitraat, dat zou uitkristalliseren. Dit werd jaarlijks herhaald totdat de bedden uitgeput waren. Verder werd salpeter geproduceerd uit natriumnitraat en andere nitraten in de moederliketten, zoals calcium en magnesium, door dubbele ontleding met behulp van kaliumzouten uit houtas.:

NaNO3 + KCl → KNO3 + NaCl

Ca (NO3) 2 + K2CO3 → CaCO3 + 2KNO3

met behulp van kelp

een tekort aan geschikte houtas voor de productie van zoutpannen op het moment van Courtois’ ontdekking betekende dat as van bruinwier (kelp) in plaats daarvan werd gebruikt. De kelpindustrie begon in Frankrijk in het begin van de 18e eeuw en verspreidde zich snel naar plaatsen langs de westkust van Europa, met name in Schotland, Noorwegen en Ierland. Kelp was een belangrijke bron van soda (NA2 CO3) voor de groeiende glas -, zeep -, aardewerk-en textielindustrie voordat het Leblanc-proces goedkope soda leverde. Het werd gesneden en gedroogd op de kust vervolgens gerangschikt in uitgeholde putten bekleed met stenen. Branden van droge gorzen ontstonden over het zeewier langzaam fuseerde de massa ‘ s kelp, die vervolgens werden gesneden in blokken. De kelp bevatte KCL, K2 SO4 en soda (Na2 CO3), die Courtois in zijn fabriek extraheerde om salpeter te produceren. Na lixiviatie (waterige extractie) verdampte hij de oplossingen, om eerst een afzetting van natriumchloride, vervolgens de kaliumzouten en tenslotte kristallijne soda te produceren.

de toevallige ontdekking van jodium

een brief Humphry Davy schreef aan de Royal Society op 10 December 1813 uit Parijs geeft enkele details over hoe Courtois zijn ontdekking deed:

Deze stof werd ongeveer twee jaar geleden per ongeluk ontdekt door
M. Courtois. In zijn proces voor het verkrijgen van soda uit as van zee onkruid vond hij de metalen vaten veel gecorrodeerd; en bij het zoeken naar de oorzaak van dit effect, deed hij de ontdekking. De stof wordt verkregen uit de as, na de extractie van sodacarbonaat, met grote capaciteit, en alleen door de werking van zwavelzuur: – wanneer het zuur is geconcentreerd, zodat veel warmte te produceren, de stof verschijnt als een damp van een mooie violette kleur, die condenseert in kristallen met de kleur en glans van plumbago. 4

de corrosie in de potten was het gevolg van zwavelhoudende en andere zouten die in de moederlikeur achterbleven. Toen de observant Courtois dit onderzocht gebruikte hij zwavelzuur en merkte de violette damp van jodium op die uit natrium-en kaliumjodiden in het residu op:

2NaI + 2H2SO4 → I2 + Na2SO4 + SO2 +2H2O

Deze zeer interessante stof bestudeerde hij zelf voordat hij de chemici Clément en Désormes vroeg het werk voort te zetten vanwege de eisen van zijn salpeterbedrijf. Andere wetenschappers volgden al snel Gay-Lussac en Davy ‘ s briljante studies over het nieuwe element. Al snel was de algemene chemie van jodium en zijn verbindingen bekend. Na onderzoek in de jaren 1820 werd jodium gewaardeerd om zijn geneeskrachtige eigenschappen en dit leidde ertoe dat het Franse instituut zijn ontdekker, Bernard Courtois, in 1831 met een prijs eerde.

medische toepassingen

Er waren geen direct voor de hand liggende toepassingen voor dit element. De toepassingen in de fotografie en kleurstoffen dateren uit de latere jaren van de 19e eeuw. Het werd echter al snel door sommige artsen aangenomen en in 1835 werd het, hopelijk in plaats van wetenschappelijk, voorgeschreven voor verschillende vormen van scrofula (een huidziekte, vaak veroorzaakt door tuberculose)

en nog veel meer aandoeningen. Geen van hen heeft de tand des tijds doorstaan.

Er waren drie aanwijzingen waar het werkzaam was, wat leidde tot wijdverbreid gebruik in de late 19e eeuw: bij het doden van kiemen; bij de behandeling van kropziekte; en bij het verlichten van enkele symptomen van syfilis.

als ontsmettingsmiddel

‘kiemen’ werden prominent in de vroege jaren 1860 na het werk van Louis Pasteur en later Joseph Lister. De laatste Chirurg gebruikte fenoloplossing om huid, instrumenten en verbanden te steriliseren, waardoor postoperatieve morbiditeit en mortaliteit veroorzaakt door infectie aanzienlijk werd verminderd.6 Dit succes leidde tot een zoektocht naar andere antiseptica.

tinctuur van jodium (een 2-3% – oplossing van het element in alcohol) was vóór Lister ‘ s ontdekking gebruikt om de verrotting van vlees te vertragen, maar het was duur in vergelijking met fenol. Niettemin werd het gebruikt om chirurgische hechtingen te steriliseren (zijden draden gebruikt voor het naaien van wonden) vanaf ongeveer 1870. De relatieve kosten ervan verhinderden niet dat het populair werd in medische kisten thuis, waar het op wonden werd gegoten in de hoop infectie te voorkomen. De hevige pijn die het veroorzaakte overtuigde de ongelukkige patiënt waarschijnlijk dat er goed werd gedaan. In werkelijkheid, het reinigen van de weefsels met zeep en water zou net zo goed hebben gediend. Jodium doodt zeker bacteriën in reageerbuisjes. Op open wonden vernietigt het ook gezonde weefsels en vertraagt waarschijnlijk de genezing in het algemeen (en verhoogt de littekenweefsel vorming). Tegenwoordig wordt de tinctuur het vaakst gebruikt voor ‘nood’ sterilisatie van drinkwater.

zijn opvolger, povidon, is een stabiel complex van polyvinylpyrrolidon en elementair jodium. Dit geeft zijn jodium zeer langzaam af, waardoor huidirritatie (en stekend!). Het wordt gebruikt bij pre – en postoperatieve huidreiniging, voor de behandeling en preventie van infecties bij wonden, zweren, snijwonden en brandwonden; en voor sommige oog-en gynaecologische infecties. De voordelen ervan worden echter nog steeds besproken.7

voor de behandeling van krop

krop is een zwelling van de schildklier in de nek. Het kan zeer groot worden en veroorzaakt zelden schade, tenzij het zo groot is dat het slikken of ademen belemmert, maar kan lelijk zijn. Het kwam vaker voor in de Midlands dan in de kustgebieden van het Verenigd Koninkrijk en was voorheen bekend als ‘Derbyshire neck’.8 de traditionele behandeling, vanaf de tijd van Galen (132-200 n. Chr.) tot ver in de 19e eeuw, was om de patiënt gecalcineerde sponzen te voeden, gemalen tot een poeder. In 1834 herinnerde de arts-chemicus William Prout zich dat hij slechts drie jaar nadat de ontdekking was aangekondigd jodium had gebruikt om de ziekte te behandelen. Het grootste deel van het krediet voor het gebruik van jodium en zijn verbindingen voor de behandeling van krop gaat echter naar de Franse arts Jean-François Coindet, die onafhankelijk jodium rond dezelfde tijd gebruikte. In tegenstelling tot Prout publiceerde hij prompt zijn bevindingen (in 1820), die de praktijk in de westerse wereld veranderden:

van de jodiumpreparaten, die van het hydriodaat van potas (KI), met een overvloed aan jodium is het meest hanteerbaar, en degene die het minste ongelukken veroorzaakt. Voor de bereiding ervan 36 korrels (2,3 g) van de KI en 10 korrels (0.65 g) jodium worden opgelost in een ounce (30 cm3) gedestilleerd water. Van 6 tot 10 druppels worden eerst voorgeschreven, drie keer per dag.

Coindet was zich bewust van de gevaren van overdosering en benadrukte het belang van het monitoren van de patiënt tijdens de behandeling. In landen waar deze vorm van krop ooit endemisch was, heeft jodizing tafelzout deze ziekte gedegradeerd tot de geschiedenis. Het zout bevat tot 77 ppm KI en wordt momenteel veel gebruikt in de VS, Nepal, Nieuw-Zeeland en Australië.

jodium en syfilis

De venerische ziekte syfilis kwam zeer vaak voor tot Ehrlich ‘ s ontdekking van Salvarsan, voor het eerst op de markt gebracht in 1910. De ziekte veroorzaakt veel symptomen, waaronder huiduitslag, zwellingen en moeilijk te genezen zweren. Als het de hersenen aantast, veroorzaakt het dementie, verlamming en de dood. Het vordert door stadia, maar soms pauzeert in zijn progressie. Dit zou een misleidende indruk van therapeutisch succes kunnen geven. Veel remedies werden populair, met kwik (extern toegepast als een zalf, of intern als zijn zouten) als de meest favoriete.10 Het is niet verwonderlijk dat jodium in combinatie met kwik werd gebruikt om de ziekte te behandelen. In 1826 werden’ proto-jodium (Hg2 I2) et le deuto-jodium de mercure (HgI2)’ voorgeschreven voor de ‘scrofulitische’ complicaties van syfilis. Het was echter kaliumjodide dat van meer voordeel leek. Hoewel het noch ontdoen van het lichaam van de spirocheten die de ziekte veroorzaken noch bereikt een ‘genezing’, het had enig effect op de verontrustende syfilitische zweren en puisten. In 1848 lezen we: uit vele experimenten blijkt dat de jodiumpreparaten waardevolle eigenschappen bezitten bij de behandeling van syfilitische ziekten. Het jodide van kalium verdient de voorkeur boven alle andere preparaten. Het is meer in het bijzonder van toepassing op de pustulaire vorm van de ziekte (en) is specifiek in de tertiaire vormen … Dit geneesmiddel voorziet in een behoefte die al lang door het beroep werd gevoeld (maar) het is twijfelachtig of het raadzaam is om de jodium-en kwikbehandeling te combineren.Hoewel Salvarsan een genezend effect leek te hebben, met name op de vroege stadia van de ziekte, werd nog tot 1935 kaliumjodide gebruikt tegen de ’tertiaire laesies van syfilis’.

De behandeling van de ziekte werd radicaal veranderd door de introductie van penicilline in het midden van de jaren 1940. dit doodde de spirocheten en genas alle stadia van de aandoening (hoewel zonder de aanzienlijke schade aan het lichaam tijdens de ziekte om te keren). Niettemin, waren venereologists aanvankelijk terughoudend om op te geven gebruikend KI als aanvullende therapie. Hoewel Dr.Walsh MacDermott uit New York de werkzaamheid van penicilline en ‘de arsenalen’ erkende, beweerde hij in 1947 dat kaliumjodide nog steeds van waarde was voor het verlichten van de pijn veroorzaakt door verminderde coronaire arteriële circulatie secundair aan syfilitische atresie van de coronaire openingen. de druk van oorlogsvoering drijft vaak technologische vooruitgang aan. Dit was niet zo met jodium. Terwijl de dringende behoefte aan buskruit ertoe leidde dat kelp werd gebruikt in plaats van houtas, was het werk van gerespecteerde Engelse en Franse chemici die leidde tot de ontdekking en identificatie als een nieuw element. Het was de snelle overdracht van deze informatie in de wetenschappelijke literatuur die leidde tot het vroege effectieve medische gebruik.

nog een triomf voor doordachte observatie, goede wetenschap en effectieve communicatie? we mogen niet vergeten dat jodium een van de essentiële elementen van het lichaam is en een bestanddeel van de hormonen thyroxine (een tetra-joodverbinding) en tri-iodothyronine. Deze regelen de snelheid van het metabolisme, beïnvloeden de groei en beïnvloeden vele andere lichaamssystemen. Ze worden geproduceerd in de schildklier, een van de grootste endocriene klieren in het lichaam.

jodium wordt opgenomen als het jodide-ion uit levensmiddelen zoals vis, melk en keukenzout (waaraan gewoonlijk jodium wordt toegevoegd) en wordt bij voorkeur opgenomen in de schildklier.

radioactief jodide / jodium I-131 is echter een van de vele producten van kernsplijting, en ongevallen zoals die met de reactoren in Fukushima, Japan, kunnen dit materiaal in het milieu vrijgeven:

I-131 wordt ook geabsorbeerd in de thryoïde, waar de β-stralen die het uitstraalt, het cellulaire DNA kunnen beschadigen, waardoor mutaties ontstaan, wat soms tot kanker leidt. De zich ontwikkelende schildklier van kinderen wordt verondersteld gevoeliger te zijn dan die van volwassenen.

Kaliumjodidetabletten, toegediend in ongeveer 700 maal de gebruikelijke hoeveelheden in de voeding, kunnen dit risico verminderen door het absorptievermogen van de schildklier volledig te verzadigen. Als het individu dan aan I-131 wordt blootgesteld, kan zeer weinig van dit worden geabsorbeerd en wordt het snel uitgescheiden, die tegen het risico van latere schildklierkanker beschermen.Alan Dronsfield is emeritus hoogleraar geschiedenis van de wetenschap aan de Universiteit van Derby. Pat Swain is een gepensioneerde onderzoekswetenschapper en onderwijzeres. Pete Ellis is hoogleraar psychologische geneeskunde aan de medicine University Of Otago, Wellington, Nieuw-Zeeland.

verder lezen