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碘,53号元素。1811年法国药剂师库尔图瓦利首次发现单质碘。单质碘呈紫黑色晶体,易升华。有毒性和腐蚀性。碘单质遇淀粉会变蓝色。主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。碘是人体的必需微量元素之一,健康成人体内的碘的总量为30mg(20~50mg),国家规定在食盐中添加碘的标准为20-30mg/kg。

物理性质

碘是一种紫黑色有光泽的片状晶体,原子序数53,自然界存在的同位素是74个中子的碘127。碘具有较高的蒸气压,在微热下即升华,纯碘蒸气呈深蓝色,若含有空气则呈紫红色,并有刺激性气味。碘易溶于许多有机溶剂中,例如氯仿(CHCl3)、四氯化碳(CCl4)。碘在乙醇和乙醚中生成的溶液显棕色。碘在介电常数较小的溶剂(如二硫化碳、四氯化碳)中生成紫色溶液,在这些溶液中碘以分子状态存在。碘在水中的溶解度虽然很小,但在碘化钾KI或其他碘化物溶液中溶解度却明显增大。
物理属性
物质状态
固态
密度
4.933×103kg/m3
熔点
386.85?K (113.7?°C, 236.66?°F)
沸点
457.4?K (184.3?°C, 363.7?°F)
临界点
819 K, 11.7 MPa
原子属性
原子量
126.90447 g/mol
晶体结构
orthorhombic
电负性
2.66
原子半径
140 pm
计算值
115 pm
价电子排布
[Kr] 4d 5s 5p
电子在每能级的排布
2, 8, 18, 18, 7
质子
53
中子
76

化学性质

碘的化学性质不如同族元素F2、Cl2、Br2活泼,但在化学反应中它也可以表现出由-1到+7的多种氧化态,它的化学性质可以概括为以下几个方面。
碘能溶于碘化物中是因为I2与碘离子生成了错离子(I3 )。I2 + I → I3 在这个平衡中,溶液里总有单质碘的存在,因此许多碘化钾溶液的性质与碘溶液相同。碘分子会与淀粉生成蓝黑色错合物,但碘离子(I )则否。 
碘与金属的反应:
一般能与氯单质反应的金属(除了贵金属)同样也能与碘反应,只是反应活性不如氯单质。例如碘单质常温下可以和活泼的金属直接作用,与其他金属的反应需要在较高的温度下才能发生。I2 + 2Na → 2NaI。
碘与非金属的反应:
一般能与氯单质反应的非金属同样也能与碘的单质反应,由于碘单质的氧化能力较弱,反应活性不如氯,所以需要在较高的温度下才能发生反应。例如它与磷作用,只生成三碘化磷: 3I2 + 2P → 2PI3。
碘与水的反应:
(1)卤素与水的反应类型:在水中会发生自身氧化还原反应。
(2)碘与水的反应:碘在水中的溶解度最小,仅微溶于水,溶解度是0.029g/100g水。I2与水不能发生像F2与水发生的氧化还原反应。将氧气通入碘化氢溶液内会有碘析出:
4HI + O2 → 2I2 + 2H2O
I2在碱性条件下,I2可以发生自身氧化还原反应,生成碘酸根与碘离子:
3I2 + 6OH → 5I + IO 3 + 3H2O
这是由于溶液中不存在次碘酸根IO。在任何温度下,IO 都迅速发生自身氧化还原反应生成I 和IO3 。

应用领域/碘


作用与用途

碘对动植物的生命是极其重要的。海水里的碘化物和碘酸盐进入大多数海生物的新陈代谢中。在高级哺乳动物中,碘以碘化氨基酸的形式集中在甲状腺内,缺乏碘会引起甲状腺肿大。约2/3的碘及化合物用来制备防腐剂、消毒剂和药物,如碘酊和碘仿CHI3。碘酸钠作为食品添加剂补充碘摄入量不足。放射性同位素碘-131用于放射性治疗和放射性示踪技术。碘还可用于制造染料和摄影胶片。
碘及其相关化合物主要用于医药、照相及染料。它还可作为示踪剂,进行系统的监测,例如用于地热系统监测。碘化银AgI除用作照相底片的感光剂外,还可作人工降雨时造云的晶种。I2和KI的酒精溶液即碘酒,是常用的消毒剂;碘仿CHI3用作防腐剂。
标定硫代硫酸钠标准溶液。测定油脂的碘值。镁及乙酸盐的显色反应。制造碘烷及碘化物等。淀粉的比色测定。测定血清中非蛋白氮、淀粉酶。制备固紫和甲苯胺蓝碘溶液。催化剂。消毒剂。
含碘制剂如碘酊、复方碘溶液、碘喉片、碘甘油等为医疗中应用较广的药物,碘酊是家庭中常备的消毒药品。

生理功能

碘与人类的健康息息相关。成年人体内含有20-50mg的碘,碘是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。当人体缺碘时就会患甲状腺肿。因此碘化物可以防止和治疗甲状腺肿大。多食海带、海鱼等含碘丰富的食品,对于防治甲状腺肿大也很有效。碘的放射性同位素131I可用于甲状腺肿瘤的早期诊断和治疗。
碘是人体的必需微量元素之一,有“智力元素”之称。健康成人体内的碘的总量约为30mg(20~50mg),其中70%~80%存在于甲状腺。
碘可以:
1.促进生物氧化,甲状腺素能促进三羧酸循环中的生物氧化,协调生物氧化和磷酸化的偶联、调节能量转换。
2.调节蛋白质合成和分解,当蛋白质摄入不足时,甲状腺素有促进蛋白质合成作用;当蛋白质摄入充足时,甲状腺素可促进蛋白质分解。
3.促进糖和脂肪代谢,甲状腺素能加速糖的吸收利用,促进糖原和脂肪分解氧化,调节血清胆固醇和磷脂浓度等等。
4.调节水盐代谢,甲状腺素可促进组织中水盐进入血液并从肾脏排出,缺乏时可引起组织内水盐潴留,在组织间隙出现含有大量粘蛋白的组织液,发生粘液性水肿。
5.促进维生素的吸收利用,甲状腺素可促进烟酸的吸收利用,胡萝卜素转化为维生素A过程及核黄素合成核黄素腺嘌呤二核苷酸等。
6.增强酶的活力,甲状腺素能活化体内100多种酶,如细胞色素酶系、琥珀酸氧化酶系、碱性磷酸酶等,在物质代谢中起作用。
7.促进生长发育,甲状腺素促进骨骼的发育和蛋白质合成,维护中枢神经系统的正常结构。
值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的,日常饮食碘过量同样会引起“甲亢”。是否需要在正常膳食之外特意“补碘”,要经过正规体检,听取医生的建议,切不可盲目“补碘”。

食用盐

人们主要从饮水、粮食、蔬菜和周围环境中获取碘。如果饮水、粮食和周围环境中缺乏碘,长期生活在那里的人们就会因碘的摄人不足而产生碘缺乏病;缺碘地区不仅仅是内陆、山区、地高坡陡和地下水位高的地区。
实践的结果表明,面对幅员广大的缺碘地域和庞大的防治对象,实施食盐加碘是最为经济有效、简便易行的预防碘缺乏病的方法。盐是人们生活中的必需品,在食盐中加碘,可以通过一日三餐补碘,既方便,又能保证人们终身摄入足够量的碘。
碘盐的色、味均与普通的食盐完全相同;尽管各人的口味不同,盐的用量不同,但食用碘盐都是安全的。因为食盐含碘量与一般海产品含碘量相似。碘盐要坚持长年食用,在缺碘的地区,如果连续3至6个月不食用碘盐,就会产生缺碘的危害。很多海产品如海带、海鱼、海虾和海菜中也富含碘,经常食用也有补碘的作用。
在各类补碘的措施中,食用碘盐是最为经济实惠的群防群治措施。虽然碘是智力元素,但过多食用碘并不能增进人的健康和提高智力水平,反而有害。人体每日都需要碘,但只是微量的。

制备方法/碘

利用碘在有机溶剂中的易溶性,可以把它从溶液中分离出来。
可从海藻、油井盐水和硝石生产的母液中提取碘。将含有0.001%~0.01%碘化物水溶液,用硫酸酸化至pH2.3~2.5,然后用氯气或亚硝酸钠氧化碘化物为碘,用活性炭吸附碘至饱和,再用氢氧化钠将碘溶解,生成碘化钠和碘酸钠溶液,再通入氯气得到碘。
碘的制备一般有两种方法:
(1)由I制备I2碘离子:
I 具有较强的还原性,很多氧化剂如Cl2、Br2、MnO2等在酸性溶液中都能将碘离子氧化成碘单质:
Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2
2NaI + 3H2 SO4 + MnO2 → 2NaHSO4 + MnSO4 + I2 + 2H2O
第二个方程式是自海藻灰中提取碘的主要反应,析出的碘可用有机溶剂(如二硫化碳CS2和四氯化碳CCl4)来萃取分离。在上述反应中,要避免使用过量的氧化剂,以免单质碘进一步被氧化为高价碘的化合物:
I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2IO3 + 10Cl + 12H 
(2)IO3的还原:
大量碘的制取来源于自然界的碘酸钠,用还原剂亚硫酸氢钠NaHSO3使IO3 离子还原为单质碘:
2IO3 + 5HSO3 → 3HSO4 + 2SO4 + H2O + I2
实际上,上述反应是先用适量的NaHSO 3将碘酸盐还原成碘化物:
IO3 + 3HSO3 → I + 3SO4 + 3H
将所得的酸性碘化物溶液与适量的碘酸盐溶液作用,使碘析出:
IO3 + 5I + 6H → 3I2 + 3H2 O



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