碘，是一种卤族化学元素，它的化学符号是I，它的原子序数是53。英文名称Iodine来自希腊文iodes(靛色或紫色)，日文则音译德文Iod的第一个发音而称之为“沃素”。碘在地壳中的含量为十万分之三，主要矿物为碘酸钠和碘酸钙，还以碘化物的形式存在于海水、海藻和人体的甲状腺肿。稳定同位素碘127是自然界中存在的唯一同位素。碘对动植物的生命极其重要；碘主要用作消毒剂；碘化物作食物补充剂；放射性同位素碘131用于放射性治疗和放射性示踪技术。
- 目录
- 1、概述
- 2、发现
- 3、性质
- 4、来源
- 5、用途
- 6、食物含量
- 7、生理功能
- 8、生活应用
化学元素解释：
概述
物质类别:无机物-单质-非金属
化学式:I2
常温下状态:固体
单质碘呈紫黑色晶体，密度4.93 克/厘米3。相对原子质量126.9。熔点113.5℃，沸点184.35℃。化合价-1、+1、+3、+5和+7。电离能10.451电子伏特。具有金属光泽，性脆，易升华。有毒性和腐蚀性。易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其他有机溶剂，也溶于氢碘酸和碘化钾溶液而呈深褐色。可与大部分元素直接化合，但不象其他卤素反应那样剧烈，碘的典型有机反应有：芳香族化合物的亲电子置换，形成芳基碘化物;邻近羰基官能团的碳原子的碘化作用;碘(I)在跨越不饱和烃的多重键上的加成反应。但难溶于水，由于歧化反应的结果，所得棕黄色得溶液显酸性。在水溶液中，需要强的还原剂才能使碘还原(成I-)。碘单质遇淀粉会变蓝色。
碘单质是紫黑色，有光泽的固体。加热时，碘升华为漂亮的紫色蒸气，这种蒸气有刺激性气味。碘可以和大多数元素形成化合物，但是它不如其它卤素(F，Cl，Br)活泼，位于碘之前的卤素可以从碘化物中将碘置换出来。碘具有类似金属的特性。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂，并形成美丽的紫色溶液，但微溶于水(但如果水中含碘离子会使其溶解度增大:(I-)+(I2)==(I3-))。碘的化合物在有机化学中十分重要，另外在医药和照相方面的用途也很广泛。缺乏碘会导致甲状腺肿大。碘单质遇到淀粉会显深蓝色，这是碘的特征之一。和同族卤素气体一样，碘蒸汽有毒，所以取用碘的时候，应尽量在通风橱中操作。
碘主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。碘酒就是用碘、碘化钾和乙醇制成的一种药物,棕红色的透明液体,有碘和乙醇的特殊气味
原子体积:25.74(立方厘米/摩尔)
化学键能： (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
晶胞参数：
a = 718.02 pm
b = 471.02 pm
c = 981.03 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
所属周期：5
所属族数：VIIA
电子层排布： 2-8-18-18-7
晶体结构：晶胞为正交晶胞。
常见化合价：-1,+1,+3,+5,+7
电离能 (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
发现
1811年，法国的库特尔，用硫酸处理海草灰母液时，发现了碘的存在。
18世纪末和19世纪初，法国皇帝拿破仑发动战争，需要大量硝酸钾制造火药。当时法国第戎(Dijon)的制造硝石商人、药剂师库尔图瓦利用海草或海藻灰的溶液把天然的硝酸钠或其他硝酸盐转变成硝酸钾的方法生产着硝酸钾，发觉盛装海草灰溶液的铜制容器很快就遭腐蚀。库尔图瓦利认为是海草灰溶液含有一种不明物质在与铜作用，于是进行了研究。
库尔图瓦利将硫酸倒进海草灰溶液中，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，其反应为：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：H2SO4 + 2HI ——→ 2H2O + SO2↑+ I2 ↑
1813年，库尔图瓦发表了《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。
性质
物理性质
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)，其中70%--80%存在于甲状腺。
单质碘呈紫黑色晶体，密度4.93 克/厘米3。相对原子质量126.9。熔点113.5℃，沸点184.35℃。化合价-1、+1、+3、+5和+7。电离能10.451电子伏特。
碘具有金属光泽，性脆，易升华。有毒性和腐蚀性。易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其他有机溶剂，也溶于氢碘酸和碘化钾溶液而呈深褐色。
化学性质
碘可与大部分元素直接化合，但不象其他卤素反应那样剧烈，碘的典型有机反应有：芳香族化合物的亲电子置换，形成芳基碘化物;邻近羰基官能团的碳原子的碘化作用;碘在跨越不饱和烃的多重键上的加成反应。但难溶于水，由于歧化反应的结果，所得棕黄色得溶液显酸性。在水溶 液中，需要强的还原剂才能使碘还原。遇淀粉会变蓝色。
碘单质是紫黑色，有光泽的固体。加热时，碘升华为漂亮的紫色蒸气，这种蒸气有刺激性气味。碘可以和大多数元素形成化合物，但是它不如其它卤素(F，Cl，Br)活泼，位于碘之前的卤素可以从碘化物中将碘置换出来。碘具有类似金属的特性。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂，并形成美丽的紫色溶液，但微溶于水。碘的化合物在有机化学中十分重要，另外在医药和照相方面的用途也很广泛。缺乏碘会导致甲状腺肿大。碘单质遇到淀粉会显深蓝色，这是碘的特征之一。和同族卤素气体一样，碘蒸汽有毒，所以取用碘的时候，应尽量在通风橱中操作。
多醣类与碘形成有色吸光错合物，乃由于螺旋状多醣类键与碘形成配位错合物所致，其中碘是否位于螺旋物之内部或中心，端赖可形成错合物之未分枝链组成，呈红棕色，而直链淀粉成分之淀粉醣(amylose)呈深蓝色，若兼具两者则呈紫色。淀粉糊化时虽然直链淀粉的双螺旋结构遭到了破坏，但并非水解，所以还是会呈现蓝色。若将酶添加入淀粉內並持续加热至淀粉完全水解后，则淀粉遇碘液就不会呈现蓝色反应。方程式：I2+6n(C6H10O5)=2n(C18H30O5I)。
来源
世界上碘的主要来源是从制取智利硝石(NaNO3)时所产生的副产物母液中提出，合碘量约为0.2%，大多为碘酸盐。
与还原剂如亚硫酸氢钠作用则可以析出游离碘。
海水中也含有微量化合状的碘。由于碘可以被—些海产的植物如海藻、海带等所吸引，故旧在许多海草中均含含碘这种卤族元素。曾经在海草的干基中发现碘的含量竟然高达0.5%。利用海草类植物制取碘的方法是，先将干海草灰化制得碘化物再用水提取，于水中加酸并通电或加二氧化锰或用次氧酸钠等进行氧化，使碘游离以制取。
中国利用海草制碘早已不经过灰化。而是直接将海带用水浸泡。水浸出液用石灰水或氢氧化钠液进行调节并除上胶质等杂质、澄清液加酸后加次氧酸钠气化使碘游离。含碘液质过717阴离子交换吸附碘，再用亚硫酸氢钠洗脱，将洗脱液酸化并用氯酸钾氧化制得粗碘，加浓硫酸炽热进行精制即得。
用途
碘主要用于制药、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。碘酒就是用碘、碘化钾和乙醇制成的一种药物，棕红色的透明液体，有碘和乙醇的特殊气味。碘还可以用来验证某物质中是否含有淀粉，以及作为工业用途。
食物含量
人类所需的碘，主要来自食物，约为一日总摄入量80%-90%，其次为饮水与食盐。食物碘含量的高低取决于各地区的生物地质化学状况。在碘的食物来源中，最为有效的是碘化食盐。在自然界的食物中，碘的食物来源主要有：干海藻、碘化食盐、海水鱼、甘蔗废蜜、海产品、蔬菜、乳类及乳制品、蛋、全小麦等。
海洋生物含碘量很高，如海带、紫菜、海鲜鱼、干贝、淡菜、海蜇、龙虾等，其中干海带含碘可达240mg/kg;而远离海洋的内陆山区或不易被海风吹到的地区，土壤和空气中含碘量较少，这些地区的食物含碘量不高。陆地食品含碘量以动物性食品高于植物性食品，蛋、奶含碘量相对稍高，其次为肉类，淡水鱼的含碘量低于肉类。植物含碘量是最低的，特别是水果和蔬菜。
生理功能
1、促进生物氧化：甲状腺素能促进三羧循环中的生物氧化，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。
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。
碘 - 代谢吸收
人从食物、水和空气中每日摄取的碘总量约100-300ug，主要以碘化物的形式由消化道吸收，其中有机碘一部份可直接吸收，另一部份则需在消化道转化为无机碘后，才可吸收。肺、皮肤及粘膜也可吸收极微量的碘。人体碘的来源约80%-90%来自食物，10%-20%来自饮水，5%的碘来自空气。膳食和水中的碘主要为无机碘化物，经口进入人体后，在胃及小肠上段被迅速、完全吸收，一般在进入胃肠道后1小时内大部分吸收，3小时内几乎完全被吸收。有机碘经肠降解释放出碘化物后方被吸收，但甲状腺激素碘约有80%可直接吸收。与氨基酸结合的碘可直接被吸收。而同脂肪酸结合的有机碘可不经肝脏，由乳糜管进入血液。被吸收的碘很快转运至血浆，遍布于全身各组织中。膳食钙、镁以及一些药物如磺胺等，对碘吸收有一定阻碍影响。蛋白质、能量不足时。也妨碍胃肠道内碘的吸收。
碘在体内主要被用于合成甲状腺激素，甲状腺从血液中摄取碘的能力很强，甲状腺中碘的浓度比血浆高25倍以上。消化道吸收的碘进入门静脉。有机碘经肝脏改造为无机碘化物后，一部分进入血液循环，输送至甲状腺、心、肺、肾、肌肉、皮肤及其他组织;另一部分则由肝装入胆汁，再进入消化道，其中有的经再吸收重新进入门静脉到肝，谓之“肠肝循环”。余下部分经肠道排出体外。
生活应用
碘缺乏
胎儿：流产、死胎、先天畸型、出生死亡率和新生儿死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎儿甲状腺功能低下。
婴儿：甲状腺功能低下、婴儿甲状腺肿。
儿童及青少年：青少年甲状腺低下、甲状腺肿、精神功能受损、发育迟缓、呆小病。
成人：甲状腺肿及其迸发症、甲状腺功能低下、精神功能受损。
碘缺乏病是由于人类生存环境中缺少人体必需的微量元素碘所造成的一组疾病，是一种生物地球化学性疾病。碘是人体合成甲状腺激素的重要原料，与人体的生长发育和新陈代谢密切相关，特别是对大脑的发育起着决定性作用。
过量摄入
碘摄入量超过适宜量和碘过量可以诱发或促进甲状腺功能衰退和自身免疫性甲状腺炎的发生和发展。不论是成人还是儿童，甲状腺功能衰退的患病率随着碘摄入量的增加而显著提高。此外，碘摄入量过高还可能导致急性碘中毒症状，包括腹部绞痛、十二指肠溃疡和肾衰竭等。
摄入标准
国内：中国国内标准对每100克奶米粉的碘含量要求是30至150μg。过量食用碘会发生甲状腺肿大。中国营养学会公布的儿童碘摄入量的安全上限为每日800微克，该学会在2000年提出每日膳食中碘的推荐摄入量，婴幼儿为50微克，儿童为90～120微克，成年人为150微克。
国际：世界卫生组织2001年的最新的每日碘的推荐供给量如下：0-59个月学前儿童：90微克/天;6-12岁学龄儿童：120微克/天;12岁以上成人：150微克/天;孕妇和哺乳期妇女：200微克/天。
碘 - 含量规定
中国于1994年第一次确定食用盐碘含量标准：碘盐含碘浓度(以碘离子计)：加工为50毫克/公斤，出厂不低于40毫克/公斤。
随后，中国在1996年对盐碘含量规定不得超过60毫克/公斤的上限值。
2000年，盐碘含量标准下调为加工水平35毫克/公斤，允许波动范围为±15毫克/公斤。
2006年，按照“因地制宜、科学补碘”的原则，对食盐标准(GB5461-2000)进行修订。
2011年9月15日，卫生部发布了食品安全国家标准《食用盐碘含量》。
2012年3月15日，食用盐中的碘含量标准不再全国“一刀切”，各地可以根据当地人群的实际碘营养水平，在规定范围内浮动添加。按照新标准，各地有望陆续推出三种不同含量的碘盐。