53元素

一種新發現的元素，與我們的生活相關。5屬於周期系ⅦA族元素。1811年法國藥劑師庫爾圖瓦利首次發現單質碘。單質碘呈紫黑色晶體，易升華。有毒性和腐蝕性。碘單質遇澱粉會變藍色。主要用於製藥物、染料、碘酒、試紙和碘化合物等。碘是人體的必需微量元素之一，健康成人體內的碘的總量為30mg（20~50mg），國家規定在食鹽中添加碘的標準為20-30mg/kg。

基本形態

常溫常壓下，單質碘為紫黑色並帶金屬光澤的固體。碘微溶於水易溶於有機溶劑。碘易升華，氣態碘顯深紫色，有刺激氣味，刺激眼、鼻、喉頭黏膜，生產時要注意防護。

碘的提取

從油田水、氣田水、滷水、海帶浸泡液等原料提碘，工業上有離子交換、空氣吹出、碘化銅沉澱和用活性炭吸附等方法。日、前蘇聯、美國等國利用油田水、氣田水提碘，其中碘含量10～60mg/L。中國四川井鹵含碘10～40mg/L，智利硝石礦中碘含量0.02～1%，中國仍以海帶為提碘原料，從地下滷水中也提取少量碘。1983年世界碘產量約12.7kt。

同位素

碘的唯一穩定同位素碘127。在22個人工同位素中，最重要的是碘131，半衰期8天，它在放射性示蹤工作中和某些放射治療手續中有廣泛的用途。碘的放射性同位素在20世紀30年代後期發現不久，就套用於蛋白質的碘化標記。在放射性藥物的發展中，碘131標記化合物獲得廣泛套用，如鄰碘馬尿酸鈉和玫瑰紅鈉鹽注射液用於腎功能檢查、肝膽顯像方面。以Na131I溶液的形式直接用於甲狀腺功能檢查和甲狀腺疾病治療。60年代中期，加速器核素碘123標記化合物在醫學界受到普遍重視。在放射性免疫分析中碘125標記化合物也占據了極重要的地位。放射性碘標記化合物多用於生物醫學方面的示蹤研究。在核醫學中主要用於內臟器的功能測定和顯像，以及體外放射性免疫測定。碘131還可用來尋找地下水和測定地下水的流速、流向，查找地下管道泄漏；測定油田注水井各油層吸水能力及其變化，以便及時有效地採取措施，調節水流的分配，保持油井的高產穩產。

實際套用

碘是製造各種無機及有機碘化物的重要原料，也是人體和動植物中不可缺少的元素之一。碘用在醫藥上，作碘酒、碘仿等消毒劑以及鎮痛劑、脫臭劑等。在工業上用作生產染料、煙霧滅火劑、感光乳劑等。在農業上作農藥的原料和飼料添加劑。在食鹽中加碘，能預防甲狀腺腫病。

在油脂加工中，利用油脂和碘發生加成反應來測定油脂的不飽和程度。100g油脂與碘起加成反應所需碘的克數稱作碘值，碘值越大，表示油脂的不飽和程度越大。

利用碘的氧化性和碘離子(I-)的還原性進行容量分析的方法——碘量法。自1826年H·dela比拉迪埃用含有澱粉(指示劑)、氯化鈉和碳酸氫鈉的碘化物溶液為滴定劑，滴定次氯酸鈉溶液(漂白液)。1840年有人以澱粉為指示劑，用碘的乙醇溶液為滴定劑，滴定硫化物溶液以後，碘量法套用日益廣泛，在冶金工業中測定銅、錫、鋅、鉛；化學工業中分析漂白粉、還原糖和許多有機化合物。極微量的碘與多羥基化合物澱粉相遇，立即形成深藍色的配合物，碘的這一性質在碘量法中得到套用。

碘用於碘鎢燈。高溫的鎢絲在裝有碘的燈泡中揮發後可在溫度較低的燈泡空間內生成碘化鎢，它擴散到鎢絲上重新受熱分解出鎢，從而延緩了鎢絲的損耗提高了燈泡的壽命。碘鎢燈具有體積小、光色好、壽命長等優點，普遍照明用的碘鎢燈的使用壽命可達5000h左右。現在，我國已普遍套用碘鎢燈，作為電影攝影、舞台、工廠、建築物、廣場等照明光源。紅外線碘鎢燈，則用於工廠的加熱、烘乾操作。另外，高色溫碘鎢燈用於電子照相。

碘化銀用於人工降雨和人工防雹。據歷史記載，自公元初到19世紀，我國出現過1000多次旱災。遭受冰雹災害的面積每年平均約2600萬畝。幾千年來，人類對大自然的改造主要還停留在岩石、土壤層的有限範圍內。古代中國有大禹治水的傳說，然而縱使這樣的傳奇人物，也是無法治理天上之水的。在天災面前軟弱無助的人們只有乞助於神靈。漢代祭天求雨之風盛極一時。在科技水平很低的年代裡，人類為了抵禦旱災，只能以一種敬畏的眼光來注視各種雲的變化，期望它們帶來雨水。直到20世紀30年代，氣象學家揭示了雲霧降水的物理成因之後，40年代人工影響天氣才真正建立在現代科學基礎之上。

1933年瑞典氣象學家貝吉隆提出冰晶效應冷雲降水的理論。冷雲降水，主要看雲中是否有足夠的冰晶進行冰——水轉化。冷雲人工降水就是向冷雲中補充冰晶，增強冰晶效應，形成降水。雲中產生降水要伴隨巨大的能量轉換，人工降水的方法不是人類直接干預雲中的能量變化，而是用飛機向雲中播散適當的催化劑，促使雲中更多的水分變成雨滴降落。1930年荷蘭的維拉爾特教授利用乾冰人工降雨取得成功。每克乾冰在-10℃的氣溫下，可產生1011～1012個水晶。乾冰的製造、保存和運輸很不方便，而碘化銀具有雲中自然冰核的性質。據結晶學原理，晶體在形成過程中首先形成晶核，結構相似的物質由於可作為結構相似物質的晶核，因之可用作結構相似物質的晶種。水為共價化合物，在凍的結構中，氧原子系按六方ZnS中Zn和S原子的方式排列，且由於氫鍵的存在，使冰中水分子間O…O鍵長為2.76。銀的鹵化物中，據離子極化理論，在碘化銀中，結合力主要是共價性的AB型化合物，ZnS型是AB型共價化合物的主要存在形式之一。ZnS具有不改變配位情況的多晶型現象，有立方硫化鋅和六方硫化鋅兩種結構，Zn和S均為四面體配位，碘化銀是具有六方ZnS型的化合物中的一種，且鍵長2.80，與冰中O…O鍵長2.76很近似。可見碘化銀之所以能用於人工降雨，在於碘化銀微粒結構與冰結構很相似，且每克碘化銀在-10℃的氣溫下產生的冰核大約為1012～1014個，比干冰效率高，所以說它是一種很好的人工冰核，是冷雲內人工產生冰晶的一種較好的物質，因此，它是一種冷雲降雨的“催化劑”或稱為“成核劑”。碘化銀比干冰製造冰晶的效能高出成百倍。

人工防雹和碘化銀人工降雨的原理類似。只是投放的方式是以高射炮或火箭發射碘化銀，而且投放的碘化銀的量要大些，以產生比雲中雹胚多得多的碘化銀冰核，造成同雹胚競爭水分的優勢，儘快形成更多的水滴或冰粒，從而抑制雹胚的增長。

有機碘化物在醫學上用作造影劑始於1935年，這些化合物中的碘碳鏈相當穩定，不易形成碘離子，對人體無生理作用，在機體某些器官或組織中有一定吸收，使它們適當集中，達到一定濃度時，產生阻泄x射線的能力，供造影之用。如醋碘苯酸鈉C9H5O3NI3Na可用於泌尿系統、腦血管、心血管造影。再如膽影酸C20H14O6N2I6可用於膽囊造影等等。

碘化物還可用在照相方面，其中碘化銀是快速照相軟片乳劑的成分；在染料工業方面，是生產為食品加工和為照相著色用的含碘染料。某些碘化物如TiI4受熱分解可用於製取純金屬。而NiI2、TiI4是有機合成和製備立體聚合物的催化劑。

海水中的碘化物和碘酸鹽進入大多數海水植物與動物的代謝循環中，而在高等哺乳動物中，碘集中在甲狀腺內並轉變為碘化的胺基酸（主要成為甲狀腺素和碘化對羥苯基丙氨酸），體現出碘的生物重要性。

碘及其化合物有著重要的用途。相信人們會不斷地發現它們新的用途，使其更好地為我們的社會服務。

狀態：298K 時為固體

顏色：暗紫色，有光澤

碘單質是紫黑色，有光澤的固體。加熱時，碘升華為漂亮的紫色蒸氣，這種蒸氣有刺激性氣味。碘可以和大多數元素形成化合物，但是它不如其它鹵素（F，Cl，Br）活潑，位於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、二硫化碳中形成美麗的紫色溶液，但微溶於水。碘的化合物在有機化學中十分重要，另外在醫藥和照相方面的用途也很廣泛。缺乏碘會導致甲狀腺腫大。碘單質遇到澱粉會顯深藍色，這是碘的特徵之一。碘被海藻吸收，所以人們可以從海藻中提取碘，另外，碘也可以從智利硝石、生硝、海水、鹽井中獲得。

製法

由於碘有商業產品，所以一般沒有必要在實驗室中製取。碘存在於海水中，但是含量相

對於 Cl, Br 要少得多。與 Br 的製法類似，將氯氣通入海水中，然後將生成物用空氣

吹出。這裡，碘離子被氯氣氧化為碘單質。

2I- + Cl2 --> 2Cl- + I2

少量的碘可以用固體碘化物和濃硫酸反應獲得。反應先生成碘化氫氣體，但是會進一步

元素名稱：碘

元素原子量：126.9

元素類型：非金屬

發現人：庫特爾 發現年代：1811年

發現過程：

1811年，法國的庫特爾，用硫酸處理海草灰母液時，發現了碘的存在。

元素描述：

理化性質

呈紫黑色晶體，密度4.93 克/厘米3。熔點113.5℃，沸點184.35℃。化合價-1、+1、+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。易溶於乙醚、乙醇、氯仿和其他有機溶劑，也溶於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那樣劇烈，碘的典型有機反應有：芳香族化合物的親電子置換，形成芳基碘化物；鄰近羰基官能團的碳原子的碘化作用；I2在跨越不飽和烴的多重鍵上的加成反應。但難溶於水，由於歧化反應的結果，所得棕黃色得溶液顯酸性。在水溶液中，需要強的還原劑才能使碘還原（成I-）。遇澱粉會變藍色。

元素來源：

自然界中的海藻含有碘。智利硝石和石油產區的礦井水中也含有碘，由海藻灰或智利硝石的母液加亞硫酸氫鈉經還原而製得。

元素用途：

用於製藥物、染料、碘酒、試紙和碘化合物等。

元素輔助資料：

18世紀末和19世紀初，法國皇帝拿破崙發動戰爭，需要大量硝酸鉀製造火藥。當時法國第戎(Dijon)的製造硝石商人、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變成硝酸鉀的方法生產著硝酸鉀。1811年，一個時期里他發覺到盛裝海草灰溶液的銅製容器很快就遭腐蝕。他認為是海草灰溶液含有一種不明物質在與銅作用，於是他進行了研究。

他將硫酸倒進海草灰溶液中，發現放出一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝後不形成液體，卻變成暗黑色帶有金屬光澤的結晶體。這，就是碘。

今天可以解釋一下這個反應：硫酸遇到海草灰中含有的鹼金屬碘化物——碘化鉀（KI）和碘化鈉（NaI），生成了碘化氫（HI）。它再與硫酸作用，就產生了游離的碘：

H2SO4 + 2HI ——→ 2H2O + SO2 + I2 ↑

1813年，庫爾圖瓦發表了《海草灰中新物質的發現》論文，並把他取得的碘送請當時的法國化學家克萊門、德索梅、蓋呂薩克等人進行研究鑑定，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I。

碘在自然界中的豐度是不大的，但是一切東西都含有碘，不論堅硬的土塊還是岩石，甚至最純淨的透明的水晶，都含有相當多的碘原子。海水裡含大量的碘，土壤和流水裡含的也不少，動植物和人體裡含的更多。

原子序數：53

元素符號：I

元素中文名稱：碘

元素英文名稱：Iodine

相對原子質量：126.9

核內質子數：53

核外電子數：53

核電核數：53

質子質量：8.8669E-26

質子相對質量：53.371

所屬周期：5

所屬族數：VIIA

摩爾質量：127

氫化物：HI

密度：4.93

熔點：113.5

沸點：184.0

外圍電子排布：5s2 5p5

核外電子排布：2,8,18,18,7

顏色和狀態：紫黑色固體

原子半徑：1.32

常見化合價：-1,+1,+3,+5,+7

發現人：庫特瓦

發現時間和地點：1811 法國

元素用途：主要用於醫藥(例如用於抗菌、治療呆小病和甲狀腺腫)、照相和分析

其他化合物：NaI-碘化鈉

擴展介紹：碘酒：用碘、碘化鉀和乙醇製成的一種藥物,棕紅色的透明液體,有碘和乙醇的特殊氣味