碘（非金属元素）

发现简史

碘单质

碘[非金属元素]

他将硫酸倾倒进海草灰溶液中，发现放出一股美丽的紫色气体。这种气体在冷凝后不形成液体，却变成暗黑色带有金属光泽的结晶体。这就是碘。

碘[非金属元素]

化学反应原理：硫酸遇到海草灰中含有的碱金属碘化物——碘化钾(KI)和碘化钠(NaI)，生成了碘化氢(HI)。它再与硫酸作用，就产生了游离的碘：

HSO + 2HI → 2HO + SO + I↑

法国在拿破仑发动战争期间缺少制造火药的硝酸钾，是碘发现的历史条件。碘在自然界中的丰度是不大的，但是一切东西都含有碘，不论坚硬的土块还是岩石，甚至最纯净的透明的水晶，都含有相当多的碘原子。海水里含大量的碘，土壤和流水里含的也不少，动植物和人体里含的更多，这是碘发现的内因。

库尔图瓦长期从事于利用含碘的海草灰制取硝酸钾的工作，偶然地取得了碘，是因为他能够紧紧抓住偶然的发现，更因为他具有一定的化学知识，具有很强的求知欲，而不是一个平凡的硝石制造商人。他在1813年发表了《海草灰中新物质的发现》论文，并把他取得的碘送请当时的法国化学家克莱门、德索梅、盖吕萨克等人进行研究鉴定，得到他们的肯定。

正是盖吕萨克命名它为iode，来自希腊文紫色一词。由此得到碘的拉丁名称iodium和元素符号I。

人们没有忘记库尔图瓦的贡献，第戎的一条街道即以他的姓氏命名，只有极少数化学元素发现人获得了这样的荣誉。

矿产分布

碘在自然界中以能溶于水的形式存在。在自然界含量稀少，除在海水中含量较高海带、海鱼、和贝类等动植物含碘较高（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，在地壳的含量位居第47位。除在海水中含量较高（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。

自然界中的碘来源主要是以碘酸钠NaIO的形式存在于智利硝石矿中，在海水中碘的含量很少，但海洋中的某些生物（如海藻、海带等）具有选择性吸收和富集碘的能力，是碘的一个重要来源。

理化性质

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（CHCl）、四氯化碳（CCl）。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。

碘的化学性质不如同族元素F、Cl、Br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I与碘离子生成了错离子（I ）。I + I → I 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。I + 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： 3I + 2P → 2PI。

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。I与水不能发生像F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 + O → 2I + 2HO

I在碱性条件下，I可以发生自身氧化还原反应，生成碘酸根与碘离子：

3I + 6OH → 5I + IO + 3HO

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IO 。

应用领域

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CHI。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。I和KI的酒精溶液即碘酒，是常用的消毒剂；碘仿（CHI）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。

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I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”。

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

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I：

I 具有较强的还原性，很多氧化剂如Cl、Br、MnO等在酸性溶液中都能将碘离子氧化成碘单质：

Cl + 2NaI → 2NaCl + I

2NaI + 3HSO+ MnO→ 2NaHSO+ MnSO+ I+ 2HO

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：

I + 5Cl + 6HO → 2IO + 10Cl + 12H

(2) IO 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NaHSO使IO 离子还原为单质碘：

2IO + 5HSO → 3HSO + 2SO + HO + I

实际上，上述反应是先用适量的NaHSO将碘酸盐还原成碘化物：

IO + 3HSO → I + 3SO + 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：

IO + 5I + 6H → 3I + 3HO

注意事项

黏附在皮肤上的碘可用硫代硫酸钠或碳酸钠溶液洗去。

小儿碘中毒多因误服或用量过大所致，曾有人将碘酊误作为止咳糖浆，而给小儿服用。少数病儿对碘过敏，治疗剂量也发生严重反应。小儿误服碘酊3～4mL即可致死亡。

小儿误服较高浓度的碘剂，对胃肠道有强烈的刺激和腐蚀作用，吸收后与组织中蛋白反应引起全身中毒病状。小儿误服后口腔内有碘味，口腔、食道和胃部有烧灼热和疼痛，口腔和咽喉部有水肿，呈棕色，病愈后可引起食管和胃的疤痕和狭窄。病儿还出现头晕、头痛、口渴、恶心、呕吐、腹泻、发热等症状，粪便中可带血。中毒严重的小儿面色苍白、呼吸急促、紫绀、四肢震颤、意识模糊、定向力丧失、感觉障碍、言语杂乱，甚至昏迷、休克，或有中毒性肾炎，出现血尿、蛋白尿，严重者引起急性肾功能衰竭。过敏的病儿可引起过敏性休克。

由于碘制剂的腐蚀性强，可引起喉头水肿，甚至窒息，重症还可出现精神症状、昏迷，如不能及时抢救，可引起大脑严重缺氧，损害中枢神经系统，从而影响小儿的智力发育。因此我们要将碘制剂放置在安全的地方，不让小儿随便拿到，特别是碘喉片要教育小儿不宜多服，另外碘酊要与止咳糖浆分开放置，并标明名称，防止将碘酊误作止咳糖浆给小儿服用，以防中毒。如服用了较大量碘制剂应立即送往医院抢救治疗，可减轻症状。

口服碘制剂中毒的小儿应立即给小儿口服大量淀粉食物，如米汤、藕粉、面条、稀饭、面包、饼干等，然后催吐，再用1%～10%的淀粉液或米汤洗胃，也可用1%的硫代硫酸钠溶液洗胃，直到洗出液体无蓝色为止。洗胃后导泻，口服米汤、生蛋清、牛奶、植物油等以保护胃粘膜。重度喉头水肿应给氧，引起窒息时立即人工呼吸。同时还要注意对症处理。

不缺碘地区的居民不需食用加碘盐。像山东菏泽地区的一些县，属于高碘地区，已经取消了强制补碘。其次，甲亢患者不需食用碘盐，因为补碘会增加甲状腺激素的合成，加剧病情。第三，甲状腺炎（桥本氏病）患者不要食用碘盐，补碘会加重炎症症状。第四，甲状腺瘤患者。关于甲状腺癌和碘营养水平的关系，医学研究尚不明确。因此甲状腺癌患者在食用碘盐与否的问题上更要慎重，结合病情，听从医嘱为上。第五，甲状腺功能减低患者。对于这类人群是否需要补碘，也存在争议，因为这种病的致病因素是多样的，不能一概而论。第六，其他甲状腺疾病患者，需要结合病情和自身的碘营养状况，在医生的指导下作出选择。第七，患有甲状腺疾病的孕妇和哺乳期妇女，需要结合个体情况遵从医嘱或采取单独对哺乳期婴幼儿补碘的方法。