碘

化學(xué)元素解釋：

概述

物質(zhì)類別:無機(jī)物-單質(zhì)-非金屬

化學(xué)式:I2

常溫下狀態(tài):固體

單質(zhì)碘呈紫黑色晶體，密度4.93 克/厘米3。相對(duì)原子質(zhì)量126.9。熔點(diǎn)113.5℃，沸點(diǎn)184.35℃。化合價(jià)-1、+1、+3、+5和+7。電離能10.451電子伏特。具有金屬光澤，性脆，易升華。有毒性和腐蝕性。易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其他有機(jī)溶劑，也溶于氫碘酸和碘化鉀溶液而呈深褐色。可與大部分元素直接化合，但不象其他鹵素反應(yīng)那樣劇烈，碘的典型有機(jī)反應(yīng)有：芳香族化合物的親電子置換，形成芳基碘化物;鄰近羰基官能團(tuán)的碳原子的碘化作用;碘(I)在跨越不飽和烴的多重鍵上的加成反應(yīng)。但難溶于水，由于歧化反應(yīng)的結(jié)果，所得棕黃色得溶液顯酸性。在水溶液中，需要強(qiáng)的還原劑才能使碘還原(成I-)。碘單質(zhì)遇淀粉會(huì)變藍(lán)色。

碘單質(zhì)是紫黑色，有光澤的固體。加熱時(shí)，碘升華為漂亮的紫色蒸氣，這種蒸氣有刺激性氣味。碘可以和大多數(shù)元素形成化合物，但是它不如其它鹵素(F，Cl，Br)活潑，位于碘之前的鹵素可以從碘化物中將碘置換出來。碘具有類似金屬的特性。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有機(jī)溶劑，并形成美麗的紫色溶液，但微溶于水(但如果水中含碘離子會(huì)使其溶解度增大:(I-)+(I2)==(I3-))。碘的化合物在有機(jī)化學(xué)中十分重要，另外在醫(yī)藥和照相方面的用途也很廣泛。缺乏碘會(huì)導(dǎo)致甲狀腺腫大。碘單質(zhì)遇到淀粉會(huì)顯深藍(lán)色，這是碘的特征之一。和同族鹵素氣體一樣，碘蒸汽有毒，所以取用碘的時(shí)候，應(yīng)盡量在通風(fēng)櫥中操作。

碘主要用于制藥物、染料、碘酒、試紙和碘化合物等。碘酒就是用碘、碘化鉀和乙醇制成的一種藥物,棕紅色的透明液體,有碘和乙醇的特殊氣味

原子體積:25.74(立方厘米/摩爾)

化學(xué)鍵能： (kJ /mol)

I-H 299

I-C 228

I-O 234

I-F 280

I-Cl 208

I-I 151

I-Si 234

I-P 184

晶胞參數(shù)：

a = 718.02 pm

b = 471.02 pm

c = 981.03 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

所屬周期：5

所屬族數(shù)：VIIA

電子層排布： 2-8-18-18-7

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為正交晶胞。

常見化合價(jià)：-1,+1,+3,+5,+7

電離能 (kJ /mol)

M - M+ 1008.4

M+ - M2+ 1845.9

M2+ - M3+ 3200

M3+ - M4+ 4100

M4+ - M5+ 5000

M5+ - M6+ 7400

M6+ - M7+ 8700

M7+ - M8+ 16400

M8+ - M9+ 19300

M9+ - M10+ 22100

發(fā)現(xiàn)

1811年，法國(guó)的庫特爾，用硫酸處理海草灰母液時(shí)，發(fā)現(xiàn)了碘的存在。

18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，法國(guó)皇帝拿破侖發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)，需要大量硝酸鉀制造火藥。當(dāng)時(shí)法國(guó)第戎(Dijon)的制造硝石商人、藥劑師庫爾圖瓦利用海草或海藻灰的溶液把天然的硝酸鈉或其他硝酸鹽轉(zhuǎn)變成硝酸鉀的方法生產(chǎn)著硝酸鉀，發(fā)覺盛裝海草灰溶液的銅制容器很快就遭腐蝕。庫爾圖瓦利認(rèn)為是海草灰溶液含有一種不明物質(zhì)在與銅作用，于是進(jìn)行了研究。

庫爾圖瓦利將硫酸倒進(jìn)海草灰溶液中，發(fā)現(xiàn)放出一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝后不形成液體，卻變成暗黑色帶有金屬光澤的結(jié)晶體。這就是碘，其反應(yīng)為：硫酸遇到海草灰中含有的堿金屬碘化物——碘化鉀(KI)和碘化鈉(NaI)，生成了碘化氫(HI)。它再與硫酸作用，就產(chǎn)生了游離的碘：H2SO4 + 2HI ——→ 2H2O + SO2↑+ I2 ↑

1813年，庫爾圖瓦發(fā)表了《海草灰中新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)》論文，并把他取得的碘送請(qǐng)當(dāng)時(shí)的法國(guó)化學(xué)家克萊門、德索梅、蓋呂薩克等人進(jìn)行研究鑒定，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(hào)I。

性質(zhì)

物理性質(zhì)

碘是人體的必需微量元素之一，健康成人體內(nèi)的碘的總量為30mg(20~50mg)，其中70%--80%存在于甲狀腺。

單質(zhì)碘呈紫黑色晶體，密度4.93 克/厘米3。相對(duì)原子質(zhì)量126.9。熔點(diǎn)113.5℃，沸點(diǎn)184.35℃。化合價(jià)-1、+1、+3、+5和+7。電離能10.451電子伏特。

碘具有金屬光澤，性脆，易升華。有毒性和腐蝕性。易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其他有機(jī)溶劑，也溶于氫碘酸和碘化鉀溶液而呈深褐色。

化學(xué)性質(zhì)

碘可與大部分元素直接化合，但不象其他鹵素反應(yīng)那樣劇烈，碘的典型有機(jī)反應(yīng)有：芳香族化合物的親電子置換，形成芳基碘化物;鄰近羰基官能團(tuán)的碳原子的碘化作用;碘在跨越不飽和烴的多重鍵上的加成反應(yīng)。但難溶于水，由于歧化反應(yīng)的結(jié)果，所得棕黃色得溶液顯酸性。在水溶 液中，需要強(qiáng)的還原劑才能使碘還原。遇淀粉會(huì)變藍(lán)色。

碘單質(zhì)是紫黑色，有光澤的固體。加熱時(shí)，碘升華為漂亮的紫色蒸氣，這種蒸氣有刺激性氣味。碘可以和大多數(shù)元素形成化合物，但是它不如其它鹵素(F，Cl，Br)活潑，位于碘之前的鹵素可以從碘化物中將碘置換出來。碘具有類似金屬的特性。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有機(jī)溶劑，并形成美麗的紫色溶液，但微溶于水。碘的化合物在有機(jī)化學(xué)中十分重要，另外在醫(yī)藥和照相方面的用途也很廣泛。缺乏碘會(huì)導(dǎo)致甲狀腺腫大。碘單質(zhì)遇到淀粉會(huì)顯深藍(lán)色，這是碘的特征之一。和同族鹵素氣體一樣，碘蒸汽有毒，所以取用碘的時(shí)候，應(yīng)盡量在通風(fēng)櫥中操作。

多醣類與碘形成有色吸光錯(cuò)合物，乃由于螺旋狀多醣類鍵與碘形成配位錯(cuò)合物所致，其中碘是否位于螺旋物之內(nèi)部或中心，端賴可形成錯(cuò)合物之未分枝鏈組成，呈紅棕色，而直鏈淀粉成分之淀粉醣(amylose)呈深藍(lán)色，若兼具兩者則呈紫色。淀粉糊化時(shí)雖然直鏈淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)遭到了破壞，但并非水解，所以還是會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。若將酶添加入淀粉內(nèi)並持續(xù)加熱至淀粉完全水解后，則淀粉遇碘液就不會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)。方程式：I2+6n(C6H10O5)=2n(C18H30O5I)。

來源

世界上碘的主要來源是從制取智利硝石(NaNO3)時(shí)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物母液中提出，合碘量約為0.2%，大多為碘酸鹽。

與還原劑如亞硫酸氫鈉作用則可以析出游離碘。

海水中也含有微量化合狀的碘。由于碘可以被—些海產(chǎn)的植物如海藻、海帶等所吸引，故舊在許多海草中均含含碘這種鹵族元素。曾經(jīng)在海草的干基中發(fā)現(xiàn)碘的含量竟然高達(dá)0.5%。利用海草類植物制取碘的方法是，先將干海草灰化制得碘化物再用水提取，于水中加酸并通電或加二氧化錳或用次氧酸鈉等進(jìn)行氧化，使碘游離以制取。

中國(guó)利用海草制碘早已不經(jīng)過灰化。而是直接將海帶用水浸泡。水浸出液用石灰水或氫氧化鈉液進(jìn)行調(diào)節(jié)并除上膠質(zhì)等雜質(zhì)、澄清液加酸后加次氧酸鈉氣化使碘游離。含碘液質(zhì)過717陰離子交換吸附碘，再用亞硫酸氫鈉洗脫，將洗脫液酸化并用氯酸鉀氧化制得粗碘，加濃硫酸熾熱進(jìn)行精制即得。

用途

碘主要用于制藥、染料、碘酒、試紙和碘化合物等。碘酒就是用碘、碘化鉀和乙醇制成的一種藥物，棕紅色的透明液體，有碘和乙醇的特殊氣味。碘還可以用來驗(yàn)證某物質(zhì)中是否含有淀粉，以及作為工業(yè)用途。

食物含量

人類所需的碘，主要來自食物，約為一日總攝入量80%-90%，其次為飲水與食鹽。食物碘含量的高低取決于各地區(qū)的生物地質(zhì)化學(xué)狀況。在碘的食物來源中，最為有效的是碘化食鹽。在自然界的食物中，碘的食物來源主要有：干海藻、碘化食鹽、海水魚、甘蔗廢蜜、海產(chǎn)品、蔬菜、乳類及乳制品、蛋、全小麥等。

海洋生物含碘量很高，如海帶、紫菜、海鮮魚、干貝、淡菜、海蜇、龍蝦等，其中干海帶含碘可達(dá)240mg/kg;而遠(yuǎn)離海洋的內(nèi)陸山區(qū)或不易被海風(fēng)吹到的地區(qū)，土壤和空氣中含碘量較少，這些地區(qū)的食物含碘量不高。陸地食品含碘量以動(dòng)物性食品高于植物性食品，蛋、奶含碘量相對(duì)稍高，其次為肉類，淡水魚的含碘量低于肉類。植物含碘量是最低的，特別是水果和蔬菜。

生理功能

1、促進(jìn)生物氧化：甲狀腺素能促進(jìn)三羧循環(huán)中的生物氧化，協(xié)調(diào)生物氧化和磷酸化的偶聯(lián)、調(diào)節(jié)能量轉(zhuǎn)換。

2、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和分解：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)攝入不足時(shí)，甲狀腺素有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成作用;當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)攝入充足時(shí)，甲狀腺素可促進(jìn)蛋白質(zhì)分解。

3、促進(jìn)糖和脂肪代謝：甲狀腺素能加速糖的吸收利用，促進(jìn)糖原和脂肪 分解氧化，調(diào)節(jié)血清膽固醇和磷脂濃度等。

4、調(diào)節(jié)水鹽代謝：甲狀腺素可促進(jìn)組織中水鹽進(jìn)入血液并從腎臟排出，缺乏時(shí)可引起組織內(nèi)水鹽潴留，在組織間隙出現(xiàn)含有大量粘蛋白的組織液，發(fā)生粘液性水腫。

5、促進(jìn)維生素的吸收利用：甲狀腺素可促進(jìn)煙酸的吸收利用，胡蘿卜素轉(zhuǎn)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(qiáng)酶的活力：甲狀腺素能活化體內(nèi)100多種酶，如細(xì)胞色素酶系、琥珀酸氧化酶系、堿性磷酸酶等，在物質(zhì)代謝中起作用。

7、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育：甲狀腺素促進(jìn)骨骼的發(fā)育和蛋白質(zhì)合成，維護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常結(jié)構(gòu)。

碘 - 代謝吸收

人從食物、水和空氣中每日攝取的碘總量約100-300ug，主要以碘化物的形式由消化道吸收，其中有機(jī)碘一部份可直接吸收，另一部份則需在消化道轉(zhuǎn)化為無機(jī)碘后，才可吸收。肺、皮膚及粘膜也可吸收極微量的碘。人體碘的來源約80%-90%來自食物，10%-20%來自飲水，5%的碘來自空氣。膳食和水中的碘主要為無機(jī)碘化物，經(jīng)口進(jìn)入人體后，在胃及小腸上段被迅速、完全吸收，一般在進(jìn)入胃腸道后1小時(shí)內(nèi)大部分吸收，3小時(shí)內(nèi)幾乎完全被吸收。有機(jī)碘經(jīng)腸降解釋放出碘化物后方被吸收，但甲狀腺激素碘約有80%可直接吸收。與氨基酸結(jié)合的碘可直接被吸收。而同脂肪酸結(jié)合的有機(jī)碘可不經(jīng)肝臟，由乳糜管進(jìn)入血液。被吸收的碘很快轉(zhuǎn)運(yùn)至血漿，遍布于全身各組織中。膳食鈣、鎂以及一些藥物如磺胺等，對(duì)碘吸收有一定阻礙影響。蛋白質(zhì)、能量不足時(shí)。也妨礙胃腸道內(nèi)碘的吸收。

碘在體內(nèi)主要被用于合成甲狀腺激素，甲狀腺從血液中攝取碘的能力很強(qiáng)，甲狀腺中碘的濃度比血漿高25倍以上。消化道吸收的碘進(jìn)入門靜脈。有機(jī)碘經(jīng)肝臟改造為無機(jī)碘化物后，一部分進(jìn)入血液循環(huán)，輸送至甲狀腺、心、肺、腎、肌肉、皮膚及其他組織;另一部分則由肝裝入膽汁，再進(jìn)入消化道，其中有的經(jīng)再吸收重新進(jìn)入門靜脈到肝，謂之“腸肝循環(huán)”。余下部分經(jīng)腸道排出體外。

生活應(yīng)用

碘缺乏

胎兒：流產(chǎn)、死胎、先天畸型、出生死亡率和新生兒死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎兒甲狀腺功能低下。

嬰兒：甲狀腺功能低下、嬰兒甲狀腺腫。

兒童及青少年：青少年甲狀腺低下、甲狀腺腫、精神功能受損、發(fā)育遲緩、呆小病。

成人：甲狀腺腫及其迸發(fā)癥、甲狀腺功能低下、精神功能受損。

碘缺乏病是由于人類生存環(huán)境中缺少人體必需的微量元素碘所造成的一組疾病，是一種生物地球化學(xué)性疾病。碘是人體合成甲狀腺激素的重要原料，與人體的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝密切相關(guān)，特別是對(duì)大腦的發(fā)育起著決定性作用。

過量攝入

碘攝入量超過適宜量和碘過量可以誘發(fā)或促進(jìn)甲狀腺功能衰退和自身免疫性甲狀腺炎的發(fā)生和發(fā)展。不論是成人還是兒童，甲狀腺功能衰退的患病率隨著碘攝入量的增加而顯著提高。此外，碘攝入量過高還可能導(dǎo)致急性碘中毒癥狀，包括腹部絞痛、十二指腸潰瘍和腎衰竭等。

攝入標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)：中國(guó)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每100克奶米粉的碘含量要求是30至150μg。過量食用碘會(huì)發(fā)生甲狀腺腫大。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)公布的兒童碘攝入量的安全上限為每日800微克，該學(xué)會(huì)在2000年提出每日膳食中碘的推薦攝入量，嬰幼兒為50微克，兒童為90～120微克，成年人為150微克。

國(guó)際：世界衛(wèi)生組織2001年的最新的每日碘的推薦供給量如下：0-59個(gè)月學(xué)前兒童：90微克/天;6-12歲學(xué)齡兒童：120微克/天;12歲以上成人：150微克/天;孕婦和哺乳期婦女：200微克/天。

碘 - 含量規(guī)定

中國(guó)于1994年第一次確定食用鹽碘含量標(biāo)準(zhǔn)：碘鹽含碘濃度(以碘離子計(jì))：加工為50毫克/公斤，出廠不低于40毫克/公斤。

隨后，中國(guó)在1996年對(duì)鹽碘含量規(guī)定不得超過60毫克/公斤的上限值。

2000年，鹽碘含量標(biāo)準(zhǔn)下調(diào)為加工水平35毫克/公斤，允許波動(dòng)范圍為±15毫克/公斤。

2006年，按照“因地制宜、科學(xué)補(bǔ)碘”的原則，對(duì)食鹽標(biāo)準(zhǔn)(GB5461-2000)進(jìn)行修訂。

2011年9月15日，衛(wèi)生部發(fā)布了食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食用鹽碘含量》。

2012年3月15日，食用鹽中的碘含量標(biāo)準(zhǔn)不再全國(guó)“一刀切”，各地可以根據(jù)當(dāng)?shù)厝巳旱膶?shí)際碘營(yíng)養(yǎng)水平，在規(guī)定范圍內(nèi)浮動(dòng)添加。按照新標(biāo)準(zhǔn)，各地有望陸續(xù)推出三種不同含量的碘鹽。