![碘[非金屬元素]](/img/7/4fb/nBnauM3XyYDNzITN0UTM1cDMxUTM4QjN0IjMzQTNwAzMwIzL1EzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg "碘[非金屬元素]")
發現簡史
碘單質當時法國第戎的製造硝石商人、藥劑師庫爾圖瓦就按照這個方法生產著硝酸鉀。他利用海草灰的溶液與硝酸鈣作用。1811年一個時期里他發覺到盛裝海草灰溶液的銅製容器很快就遭腐蝕。他認為是海草灰溶液含有一種不明物質在與銅作用，於是他進行了研究。
碘單質關於庫爾圖瓦發現碘的經過，1947年前蘇聯出版的一期《自然》(природа)雜誌中，刊登著一篇署名文章《論倫琴射線發現史》，其中提到碘的發現說：“……在工作中的庫爾圖瓦放著兩個玻璃瓶，其中一個是他製藥用的，裡面盛著海草灰和酒精，另一個裡面盛著鐵在硫酸中的溶液。庫爾圖瓦在吃飯，一隻公貓跳到他肩上。突然，這隻公貓跳下來，撞倒了硫酸瓶和並列在一起的藥瓶。器皿被打破了，液體混合起來，一縷藍紫色的氣體從地面上升起……”
碘單質H2SO4+2HI→2H2O+SO2+I2↑
法國在拿破崙發動戰爭期間缺少製造火藥的硝酸鉀，是碘發現的歷史條件。碘在自然界中的豐度是不大的，但是一切東西都含有碘，不論堅硬的土塊還是岩石，甚至最純淨的透明的水晶，都含有相當多的碘原子。海水裡含大量的碘，土壤和流水裡含的也不少，動植物和人體裡含的更多，這是碘發現的內因。
庫爾圖瓦長期從事於利用含碘的海草灰製取硝酸鉀的工作，偶然地取得了碘，是因為他能夠緊緊抓住偶然的發現，更因為他具有一定的化學知識，具有很強的求知慾，而不是一個平凡的硝石製造商人。他在1813年發表了《海草灰中新物質的發現》論文，並把他取得的碘送請當時的法國化學家克萊門、德索梅、蓋呂薩克等人進行研究鑑定，得到他們的肯定。
正是蓋呂薩克命名它為iode，來自希臘文紫色一詞。由此得到碘的拉丁名稱iodium和元素符號I。
人們沒有忘記庫爾圖瓦的貢獻，第戎的一條街道即以他的姓氏命名，只有極少數化學元素髮現人獲得了這樣的榮譽。
礦產分布
碘在自然界中以能溶於水的形式存在。在自然界含量稀少，除在海水中含量較高海帶、海魚、和貝類等動植物含碘較高（每升海水含50-60微克）以外，在大部分土壤、岩石、水中的含量都很低微。
碘在自然界中含量稀少，在地殼的含量位居第47位。除在海水中含量較高（每升海水含50～60微克）以外，在大部分土壤、岩石、水中的含量都很低。
自然界中的碘來源主要是以碘酸鈉NaIO3的形式存在於智利硝石礦中，在海水中碘的含量很少，但海洋中的某些生物（如海藻、海帶等）具有選擇性吸收和富集碘的能力，是碘的一個重要來源。
理化性質
物理性質
碘是一種紫黑色有光澤的片狀晶體，原子序數53，自然界存在的同位素是74箇中子的碘-127。碘具有較高的蒸氣壓，在微熱下即升華，純碘蒸氣呈深藍色，若含有空氣則呈紫紅色，並有刺激性氣味。碘易溶於許多有機溶劑中，例如氯仿（CHCl3）、四氯化碳（CCl4）。碘在乙醇和乙醚中生成的溶液顯棕色。碘在介電常數較小的溶劑（如二硫化碳、四氯化碳）中生成紫色溶液，在這些溶液中碘以分子狀態存在。碘在水中的溶解度雖然很小，但在碘化鉀KI或其他碘化物溶液中溶解度卻明顯增大。
| 物理屬性 | |
|---|---|
| 物質狀態 | 固態 |
| 密度 | 4.933×10 3kg/m³ |
| 熔點 | 386.85 K (113.7 °C, 236.66 °F) |
| 沸點 | 457.4 K (184.3 °C, 363.7 °F) |
| 臨界點 | 819 K, 11.7 MPa |
| 原子屬性 | |
|---|---|
| 原子量 | 126.90447 g/mol |
| 晶體結構 | orthorhombic |
| 電負性 | 2.66 |
| 原子半徑 | 140 pm |
| 計算值 | 115 pm |
| 價電子排布 | [Kr] 4d 5s 5p |
| 電子在每能級的排布 | 2, 8, 18, 18, 7 |
| 質子 | 53 |
| 中子 | 76 |
化學性質
碘的化學性質不如同族元素F2、Cl2、Br2活潑，但在化學反應中它也可以表現出由-1到+7的多種氧化態，它的化學性質可以概括為以下幾個方面。
碘能溶於碘化物中是因為I2與碘離子生成了錯離子（I3-）。I2+I→I3-在這個平衡中，溶液里總有單質碘的存在，因此許多碘化鉀溶液的性質與碘溶液相同。碘分子會與澱粉生成藍黑色錯合物，但碘離子（I）則否。
碘與金屬的反應：
一般能與氯單質反應的金屬（除了貴金屬）同樣也能與碘反應，只是反應活性不如氯單質。例如碘單質常溫下可以和活潑的金屬直接作用，與其他金屬的反應需要在較高的溫度下才能發生。I2+2Na→2NaI。
碘與非金屬的反應：
一般能與氯單質反應的非金屬同樣也能與碘的單質反應，由於碘單質的氧化能力較弱，反應活性不如氯，所以需要在較高的溫度下才能發生反應。例如它與磷作用，只生成三碘化磷：3I2+2P→2PI3。
碘與水的反應：
(1)鹵素與水的反應類型：在水中會發生自身氧化還原反應。
(2)碘與水的反應：碘在水中的溶解度最小，僅微溶於水，溶解度是0.029g/100g水。I2與水不能發生像F2與水發生的氧化還原反應。將氧氣通入碘化氫溶液內會有碘析出：
4HI+O2→2I2+2H2O
I2在鹼性條件下，I2可以發生自身氧化還原反應，生成碘酸根與碘離子：
3I2+6OH-→5I-+IO3-+3H2O
這是由於溶液中不存在次碘酸根IO-。在任何溫度下，IO-都迅速發生自身氧化還原反應生成I-和IO3-。
套用領域
作用與用途
碘對動植物的生命是極其重要的。海水裡的碘化物和碘酸鹽進入大多數海生物的新陳代謝中。在高級哺乳動物中，碘以碘化胺基酸的形式集中在甲狀腺內，缺乏碘會引起甲狀腺腫大。約2/3的碘及化合物用來製備防腐劑、消毒劑和藥物，如碘酊和碘仿CHI3。碘酸鈉作為食品添加劑補充碘攝入量不足。放射性同位素碘-131用於放射性治療和放射性示蹤技術。碘還可用於製造染料和攝影膠片。
碘及其相關化合物主要用於醫藥、照相及染料。它還可作為示蹤劑，進行系統的監測，例如用於地熱系統監測。碘化銀（AgI）除用作照相底片的感光劑外，還可作人工降雨時造雲的晶種。I2和KI的酒精溶液即碘酒，是常用的消毒劑；碘仿（CHI3）用作防腐劑。
標定硫代硫酸鈉標準溶液。測定油脂的碘值。鎂及乙酸鹽的顯色反應。製造碘烷及碘化物等。澱粉的比色測定。測定血清中非蛋白氮、澱粉酶。製備固紫和甲苯胺藍碘溶液。催化劑。消毒劑。
含碘製劑如碘酊、複方碘溶液、碘喉片、碘甘油等為醫療中套用較廣的藥物，碘酊是家庭中常備的消毒藥品。
生理功能
碘與人類的健康息息相關。成年人體內含有20-50mg的碘，碘是維持人體甲狀腺正常功能所必需的元素。當人體缺碘時就會患甲狀腺腫。因此碘化物可以防止和治療甲狀腺腫大。多食海帶、海魚等含碘豐富的食品，對於防治甲狀腺腫大也很有效。碘的放射性同位素I可用於甲狀腺腫瘤的早期診斷和治療。
碘是人體的必需微量元素之一，有“智力元素”之稱。健康成人體內的碘的總量約為30mg（20~50mg），其中70%~80%存在於甲狀腺。
碘可以：
1．促進生物氧化，甲狀腺素能促進三羧酸循環中的生物氧化，協調生物氧化和磷酸化的偶聯、調節能量轉換。
2．調節蛋白質合成和分解，當蛋白質攝入不足時，甲狀腺素有促進蛋白質合成作用；當蛋白質攝入充足時，甲狀腺素可促進蛋白質分解。
3．促進糖和脂肪代謝，甲狀腺素能加速糖的吸收利用，促進糖原和脂肪分解氧化，調節血清膽固醇和磷脂濃度等等。
4．調節水鹽代謝，甲狀腺素可促進組織中水鹽進入血液並從腎臟排出，缺乏時可引起組織內水鹽瀦留，在組織間隙出現含有大量粘蛋白的組織液，發生粘液性水腫。
5．促進維生素的吸收利用，甲狀腺素可促進煙酸的吸收利用，胡蘿蔔素轉化為維生素A過程及核黃素合成核黃素腺嘌呤二核苷酸等。
6．增強酶的活力，甲狀腺素能活化體內100多種酶，如細胞色素酶系、琥珀酸氧化酶系、鹼性磷酸酶等，在物質代謝中起作用。
7．促進生長發育，甲狀腺素促進骨骼的發育和蛋白質合成，維護中樞神經系統的正常結構。
值得注意的是，人體攝入過多的碘也是有害的，日常飲食碘過量同樣會引起“甲亢”。是否需要在正常膳食之外特意“補碘”，要經過正規體檢，聽取醫生的建議，切不可盲目“補碘”。
食用鹽
人們主要從飲水、糧食、蔬菜和周圍環境中獲取碘。如果飲水、糧食和周圍環境中缺乏碘，長期生活在那裡的人們就會因碘的攝人不足而產生碘缺乏病；缺碘地區不僅僅是內陸、山區、地高坡陡和地下水位高的地區。
實踐的結果表明，面對幅員廣大的缺碘地域和龐大的防治對象，實施食鹽加碘是最為經濟有效、簡便易行的預防碘缺乏病的方法。鹽是人們生活中的必需品，在食鹽中加碘，可以通過一日三餐補碘，既方便，又能保證人們終身攝入足夠量的碘。
碘鹽的色、味均與普通的食鹽完全相同；儘管各人的口味不同，鹽的用量不同，但食用碘鹽都是安全的。因為食鹽含碘量與一般海產品含碘量相似。碘鹽要堅持長年食用，在缺碘的地區，如果連續3至6個月不食用碘鹽，就會產生缺碘的危害。很多海產品如海帶、海魚、海蝦和海菜中也富含碘，經常食用也有補碘的作用。
在各類補碘的措施中，食用碘鹽是最為經濟實惠的群防群治措施。雖然碘是智力元素，但過多食用碘並不能增進人的健康和提高智力水平，反而有害。人體每日都需要碘，但只是微量的。
製備方法
利用碘在有機溶劑中的易溶性，可以把它從溶液中分離出來。
可從海藻、油井鹽水和硝石生產的母液中提取碘。將含有0.001%～0.01%碘化物水溶液，用硫酸酸化至pH2.3～2.5,然後用氯氣或亞硝酸鈉氧化碘化物為碘，用活性炭吸附碘至飽和，再用氫氧化鈉將碘溶解，生成碘化鈉和碘酸鈉溶液，再通入氯氣得到碘。
碘的製備一般有兩種方法：
(1)由I-製備I2：
I-具有較強的還原性，很多氧化劑如Cl2、Br2、MnO2等在酸性溶液中都能將碘離子氧化成碘單質：
Cl2+2NaI→2NaCl+I2
2NaI+3H2SO4+MnO2→2NaHSO4+MnSO4+I2+2H2O
第二個方程式是自海藻灰中提取碘的主要反應，析出的碘可用有機溶劑來萃取分離。在上述反應中，要避免使用過量的氧化劑，以免單質碘進一步被氧化為高價碘的化合物：
I2+5Cl2+6H2O→2IO3-+10Cl-+12H+
(2)IO3-的還原：
大量碘的製取來源於自然界的碘酸鈉，用還原劑亞硫酸氫鈉NaHSO3使IO3-離子還原為單質碘：
2IO3-+5HSO3-→3HSO4-+2SO42-+H2O+I2
實際上，上述反應是先用適量的NaHSO3將碘酸鹽還原成碘化物：
IO3-+3HSO3-→I-+3SO42-+3H+
將所得的酸性碘化物溶液與適量的碘酸鹽溶液作用，使碘析出：
IO3-+5I-+6H+→3I2+3H2O[4]
注意事項
黏附在皮膚上的碘可用硫代硫酸鈉或碳酸鈉溶液洗去。
小兒碘中毒多因誤服或用量過大所致，曾有人將碘酊誤作為止咳糖漿，而給小兒服用。少數病兒對碘過敏，治療劑量也發生嚴重反應。小兒誤服碘酊3～4mL即可致死亡。
小兒誤服較高濃度的碘劑，對胃腸道有強烈的刺激和腐蝕作用，吸收後與組織中蛋白反應引起全身中毒病狀。小兒誤服後口腔內有碘味，口腔、食道和胃部有燒灼熱和疼痛，口腔和咽喉部有水腫，呈棕色，病癒後可引起食管和胃的疤痕和狹窄。病兒還出現頭暈、頭痛、口渴、噁心、嘔吐、腹瀉、發熱等症狀，糞便中可帶血。中毒嚴重的小兒面色蒼白、呼吸急促、紫紺、四肢震顫、意識模糊、定向力喪失、感覺障礙、言語雜亂，甚至昏迷、休克，或有中毒性腎炎，出現血尿、蛋白尿，嚴重者引起急性腎功能衰竭。過敏的病兒可引起過敏性休克。
由於碘製劑的腐蝕性強，可引起喉頭水腫，甚至窒息，重症還可出現精神症狀、昏迷，如不能及時搶救，可引起大腦嚴重缺氧，損害中樞神經系統，從而影響小兒的智力發育。因此我們要將碘製劑放置在安全的地方，不讓小兒隨便拿到，特別是碘喉片要教育小兒不宜多服，另外碘酊要與止咳糖漿分開放置，並標明名稱，防止將碘酊誤作止咳糖漿給小兒服用，以防中毒。如服用了較大量碘製劑應立即送往醫院搶救治療，可減輕症狀。
口服碘製劑中毒的小兒應立即給小兒口服大量澱粉食物，如米湯、藕粉、麵條、稀飯、麵包、餅乾等，然後催吐，再用1%～10%的澱粉液或米湯洗胃，也可用1%的硫代硫酸鈉溶液洗胃，直到洗出液體無藍色為止。洗胃後導瀉，口服米湯、生蛋清、牛奶、植物油等以保護胃黏膜。重度喉頭水腫應給氧，引起窒息時立即人工呼吸。同時還要注意對症處理。
不缺碘地區的居民不需食用加碘鹽。像山東菏澤地區的一些縣，屬於高碘地區，已經取消了強制補碘。其次，甲亢患者不需食用碘鹽，因為補碘會增加甲狀腺激素的合成，加劇病情。第三，甲狀腺炎（橋本氏病）患者不要食用碘鹽，補碘會加重炎症症狀。第四，甲狀腺瘤患者。關於甲狀腺癌和碘營養水平的關係，醫學研究尚不明確。因此甲狀腺癌患者在食用碘鹽與否的問題上更要慎重，結合病情，聽從醫囑為上。第五，甲狀腺功能減低患者。對於這類人群是否需要補碘，也存在爭議，因為這種病的致病因素是多樣的，不能一概而論。第六，其他甲狀腺疾病患者，需要結合病情和自身的碘營養狀況，在醫生的指導下作出選擇。第七，患有甲狀腺疾病的孕婦和哺乳期婦女，需要結合個體情況遵從醫囑或採取單獨對哺乳期嬰幼兒補碘的方法。
