碘
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53號元素。1811年法國藥劑師庫爾圖瓦利首次發(fā)現(xiàn)單質(zhì)碘。單質(zhì)碘呈紫黑色晶體，易升華。有毒性和腐蝕性。碘單質(zhì)遇淀粉會變藍(lán)色。主要用于制藥物、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(nèi)的碘的總量為30mg（20~50mg），國家規(guī)定在每克食鹽中添加碘20微克。
目錄 |
元素簡介
物質(zhì)類別
單質(zhì)-非金屬
化學(xué)式：I2
常溫下狀態(tài)：固體
分子量：253.8
單質(zhì)碘呈紫黑色晶體，密度4.93 克/立方厘米。53號元素（質(zhì)子數(shù)53），相對原子質(zhì)量126.9。熔點(diǎn)113.5℃，沸點(diǎn)184.35℃?；蟽r(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?？膳c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)遇淀粉會變藍(lán)色。
碘單質(zhì)是紫黑色，有光澤的固體。加熱時，碘升華為漂亮的紫色蒸汽，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。缺乏碘會導(dǎo)致甲狀腺腫大。過量的碘也會導(dǎo)致甲狀腺腫大。碘單質(zhì)遇到淀粉會顯深藍(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
元素含量
太平洋表面 0.043ppm；地殼中含量：1.4ppm。
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(jiān)硬的土塊還是巖石，甚至最純凈的透明的水晶，都含有相當(dāng)多的碘原子。海水里含大量的碘，土壤和流水里含的也不少，動植物和人體里含的更多。
自然界中的海藻含、智利硝石和石油產(chǎn)區(qū)的礦井水中也含碘都較高。工業(yè)生產(chǎn)也正是通過向海藻灰或智利硝石的母液加亞硫酸氫鈉經(jīng)還原而生產(chǎn)單質(zhì)碘?！ ?/p>
相關(guān)化學(xué)式
I2+Fe=FeI2
2KI+Cl2=2KCl+I2
2KI+Br2=2KBr+I2
3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O（與氯不同，I2歧化生成的是KIO3）
I2+H2O=HI+HIO
5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl
碘在化學(xué)中的作用
碘可以用來驗(yàn)證某物質(zhì)中是否含有淀粉。
在一塊餅干上滴一滴碘液，可以發(fā)現(xiàn)碘液顯深藍(lán)色，說明餅干里含有淀粉（淀粉是多糖的一種）?！?811年，法國的庫特爾，用硫酸處理海草灰母液時，發(fā)現(xiàn)了碘的存在。
18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，法國皇帝拿破侖發(fā)動戰(zhàn)爭，需要大量硝酸鉀制造火藥。當(dāng)時法國第戎(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。1811年，他發(fā)覺到盛裝海草灰溶液的銅制容器很快就遭腐蝕。他認(rèn)為是海草灰溶液含有一種不明物質(zhì)在與銅作用，于是他進(jìn)行了研究。
他將硫酸倒進(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。
今天可以解釋一下這個反應(yīng)：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當(dāng)時的法國化學(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I?！ ?/p>
碘對人的作用
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。
碘的生理功能：
1．促進(jìn)生物氧化
甲狀腺素能促進(jìn)三羧酸循環(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)蛋白質(zhì)攝入不足時，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，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?！ ?/p>
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?！ ?/p>
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?！ ?/p>
7．促進(jìn)生長發(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)。
值得注意的是，人體攝入過多的碘也是有害的，日常飲食碘過量同樣會引起“甲亢”。是否需要在正常膳食之外特意“補(bǔ)碘”，要經(jīng)過正規(guī)體檢，聽取醫(yī)生的建議，切不可盲目“補(bǔ)碘”。
含碘制劑如碘酊、復(fù)方碘溶液、碘喉片、碘甘油等為醫(yī)療中應(yīng)用較廣的藥物，碘酊是家庭中常備的消毒藥品。小兒碘中毒多因誤服或用量過大所致，曾有人將碘酊誤作為止咳糖漿，而給小兒服用。少數(shù)病兒對碘過敏，治療劑量也發(fā)生嚴(yán)重反應(yīng)。小兒誤服碘酊3～4mL即可致死亡。
小兒誤服較高濃度的碘劑，對胃腸道有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，吸收后與組織中蛋白反應(yīng)引起全身中毒病狀。小兒誤服后口腔內(nèi)有碘味，口腔、食道和胃部有燒灼熱和疼痛，口腔和咽喉部有水腫，呈棕色，病愈后可引起食管和胃的疤痕和狹窄。病兒還出現(xiàn)頭暈、頭痛、口渴、惡心、嘔吐、腹瀉、發(fā)熱等癥狀，糞便中可帶血。中毒嚴(yán)重的小兒面色蒼白、呼吸急促、紫紺、四肢震顫、意識模糊、定向力喪失、感覺障礙、言語雜亂，甚至昏迷、休克，或有中毒性腎炎，出現(xiàn)血尿、蛋白尿，嚴(yán)重者引起急性腎功能衰竭。過敏的病兒可引起過敏性休克。
由于碘制劑的腐蝕性強(qiáng)，可引起喉頭水腫，甚至窒息，重癥還可出現(xiàn)精神癥狀、昏迷，如不能及時搶救，可引起大腦嚴(yán)重缺氧，損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，從而影響小兒的智力發(fā)育。因此我們要將碘制劑放置在安全的地方，不讓小兒隨便拿到，特別是碘喉片要教育小兒不宜多服，另外碘酊要與止咳糖漿分開放置，并標(biāo)明名稱，防止將碘酊誤作止咳糖漿給小兒服用，以防中毒。如服用了較大量碘制劑應(yīng)立即送往醫(yī)院搶救治療，可減輕癥狀。
口服碘制劑中毒的小兒應(yīng)立即給小兒口服大量淀粉食物，如米湯、藕粉、面條、稀飯、面包、餅干等，然后催吐，再用1%～10%的淀粉液或米湯洗胃，也可用1%的硫代硫酸鈉溶液洗胃，直到洗出液體無藍(lán)色為止。洗胃后導(dǎo)瀉，口服米湯、生蛋清、牛奶、植物油等以保護(hù)胃粘膜。重度喉頭水腫應(yīng)給氧，引起窒息時立即切開氣管，人工呼吸。同時還要注意對癥處理。
國家標(biāo)準(zhǔn)對每100克奶米粉的碘含量要求是30至150μg。過量食用碘會發(fā)生甲狀腺腫大。中國營養(yǎng)學(xué)會公布的兒童碘攝入量的安全上限為每日800微克，而該學(xué)會在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。
而世界衛(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
日常生活中如何補(bǔ)碘
一、食用碘鹽。
國家規(guī)定在每克食鹽中添加碘20微克，全民可通過食用加碘鹽這一簡單、安全、有效和經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)碘措施，來預(yù)防碘缺乏病。
加碘鹽是用碘酸鉀按一定比例與普通食鹽混勻。由于碘是一種比較活潑、易于揮發(fā)的元素，含碘食鹽在貯存期間可損失20%～25%，加上烹調(diào)方法不當(dāng)又會損失15%～50%，所以需要正確使用加碘鹽。
1、不能放在溫度較高、在陽光照射的地方
2、貯存容器要加蓋蓋嚴(yán)，
3、快取快蓋
4、應(yīng)在菜即將出鍋時加鹽，防止高溫?fù)]發(fā)減少含碘量，降低效果。
二、海帶、紫菜、海白菜、海魚、蝦、蟹、貝類含碘也很豐富，可以多食。
三、嬰幼兒食用加碘奶粉?？紤]到嬰幼兒時期的飲食主要是乳制品，我國政府同時還規(guī)定在嬰幼兒奶粉中也必須加碘?！ ?/p>
碘缺乏癥
1.流產(chǎn)、死胎、先天畸形、圍生期死亡率增高、嬰幼兒期死亡率增高；
2.地方性克汀病
3.神經(jīng)運(yùn)動功能發(fā)育落后
新生兒甲狀腺功能減退、新生兒甲狀腺腫
兒童期和青春期
甲狀腺腫、青春期甲狀腺功能減退、亞臨床型克汀病、智力發(fā)育障礙、體格發(fā)育障礙、單純聾啞
成人期
甲狀腺腫及其并發(fā)癥、甲狀腺功能減退、智力障礙、碘致性甲狀腺功能亢進(jìn)
需要人群
缺碘患甲狀腺肥大、甲狀腺機(jī)能減退等疾病者。
生理需要
成人碘推薦攝入量為150ug/d；可耐受最高攝入量為1000ug/d。
過量表現(xiàn)
較長時間的高碘攝入可導(dǎo)致高碘性甲狀腺腫等的高碘性危害?！ ?/p>
碘的簡介
碘是人體（包括所有的動物）的必需微量元素，為鹵族元素之一，碘在鹵族元素中化學(xué)活性最弱，但仍可與大多數(shù)元素直接化合，并以化合物形式廣泛存在于自然界。碘微溶于水，水解產(chǎn)生穩(wěn)定的次碘酸可使棕黃色水溶液呈酸性。碘易溶于乙醇、乙醚、甘油等有機(jī)溶劑。碘遇淀粉呈藍(lán)色，據(jù)此可以作定性、定量檢測。海藻中碘含量最豐富，并為提取純碘的主要原料。工業(yè)上碘亦來源于海藻，主要用于醫(yī)藥、燃料、感光材料及化學(xué)試劑等。
碘的發(fā)現(xiàn)
我國遠(yuǎn)在公元前4世紀(jì)的《莊子》中就有關(guān)于癭病，即今碘缺乏病的記載。其中，晉葛洪（公元4世紀(jì)）首先用海藻的酒浸液治療癭?。凰?a href="/w/%E5%B7%A2%E5%85%83%E6%96%B9" title="巢元方">巢元方（公元7世紀(jì)）提出了癭病與水、土有關(guān)的學(xué)說；唐孫思邈與王濤（公元8世紀(jì)）又?jǐn)U大了用昆布來治療癭病。國外與公元12世紀(jì)才開始用海藻治療甲狀腺腫，比我國晚了約800年。經(jīng)過幾個世紀(jì)的生活實(shí)踐和對碘的研究，碘在1813年由法國Courtois從海藻灰中首次分離得到；后來由Glussac命名為碘；1820年Coindet建議用碘制劑防治甲狀腺腫；1896年Baumann首次證實(shí)甲狀腺有聚碘的功能，并從甲狀腺中分離出碘?！ ?/p>
食物來源
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。
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物性食品高于植物性食品，蛋、奶含碘量相對稍高，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。
代謝吸收
人從食物、水和空氣中每日取的碘總量約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小時內(nèi)大部分吸收，3小時內(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，對碘吸收有一定阻礙影響。蛋白質(zhì)、能量不足時。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。
生理功能
1.參與能量代謝 在蛋白質(zhì)、脂肪與碳水化合物的代謝中，碘促進(jìn)氧化和氧化磷酸化過程；促進(jìn)分解代謝、能量轉(zhuǎn)換、增加氧耗量、加強(qiáng)產(chǎn)熱作用，這些均在心、肝、腎及骨骼肌中進(jìn)行，而對腦的作用不明顯；碘參與維持與調(diào)節(jié)體溫，保持正常的新陳代謝和生命活動。
2.促進(jìn)代謝和體格的生長發(fā)育 所有的哺乳類動物都必須有甲狀腺素，即需要碘維持其細(xì)胞的分化與生長。發(fā)育期兒童的身高、體重、肌肉、骨骼的增長和性發(fā)育都必須有甲狀腺激素的參與，此時期碘缺乏可致兒童生長發(fā)育受阻，侏儒癥的一個最主要病因就是缺碘。已有的研究表明，甲狀腺激素促進(jìn)DNA及蛋白質(zhì)合成、維生素的吸收和利用，并有活化許多重要的酶的作用，包括細(xì)胞色素酶系、琥珀酸氧化酶等100多種，對生物氧化和代謝都有促進(jìn)作用。
3.促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育 在腦發(fā)育階段，神經(jīng)元的遷移及分化，神經(jīng)突起的分化和發(fā)育，尤其是樹突、樹突棘、觸突、神經(jīng)微管以及神經(jīng)元聯(lián)系的建立，髓鞘的形成和發(fā)育都需要甲狀腺激素的參與。
4.垂體激素作用 碘代謝與甲狀腺激素合成、釋放及功能作用受垂體前葉TSH的調(diào)節(jié)，TSH的分泌則受血漿甲狀腺激素濃度的反饋影響。
碘的主要產(chǎn)地及生產(chǎn)商
智利是碘的最大產(chǎn)地及出口國，生產(chǎn)商有SQM，COSAYACH，ACF以及ATACAMA Mineral等，年總產(chǎn)量達(dá)16500-18000噸。碘資源主要來自智利北部ATACAMA鹽湖區(qū)，該區(qū)域同時是世界最大的鋰及硝酸鹽產(chǎn)地。日本也是碘的主要生產(chǎn)國，利用地殼淺表抽取鹵水提取碘原料，年產(chǎn)量3000-3500噸左右，主要生產(chǎn)商為日本帝國石油（TEIKOKU）以及伊勢化學(xué)（ISE）。此外，土庫曼斯坦也是世界碘礦的主要產(chǎn)地，但由于加工能力原因，出口量有限?！ ?/p>
碘過量的危害
碘攝入量過低引起的是碘缺乏病，但碘過量也會對機(jī)體的健康造成影響。碘攝入過量對人體健康的危害主要包括以下幾個方面：
1.高碘對甲狀腺功能的影響最常見的是碘致甲狀腺腫(IH)和高碘性甲亢。
2.高碘對智力的影響碘過量與智力之間的關(guān)系僅在近幾年才引起了專家學(xué)者們的重視。多項(xiàng)在人群中開展的流行病學(xué)調(diào)查都顯示高碘地區(qū)學(xué)生的智商明顯低于適碘區(qū)。大部分動物實(shí)驗(yàn)研究也已證明過量碘負(fù)荷確實(shí)可使動物腦重量減輕，學(xué)習(xí)記憶力下降，雖然這種影響不如碘缺乏的作用明顯。
3.高碘對性功能的影響美國的一項(xiàng)研究曾顯示碘鹽的攝入量與男性精子計(jì)數(shù)有一定的關(guān)系，提示美國人食用碘鹽可能導(dǎo)致男子的精子計(jì)數(shù)減少。此外，尚有碘過量對大鼠生殖力影響的多次報(bào)道，這不能不說是過量補(bǔ)碘帶給我們的另類擔(dān)憂
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