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。
物理属性
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物质状态
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固态
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密度
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4.933×103kg/m3
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熔点
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386.85?K (113.7?°C, 236.66?°F)
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沸点
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457.4?K (184.3?°C, 363.7?°F)
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临界点
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819 K, 11.7 MPa
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原子属性
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原子量
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126.90447 g/mol
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晶体结构
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orthorhombic
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电负性
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2.66
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原子半径
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140 pm
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计算值
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115 pm
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价电子排布
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[Kr] 4d 5s 5p
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电子在每能级的排布
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2, 8, 18, 18, 7
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质子
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53
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中子
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76
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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