什麼是碘元素

在上一篇文章當中，我們介紹了來自海洋當中的元素——溴。今天咱們要來介紹的這個元素，從某些方面來說與溴還有點“親戚”關系。甚至從某種意義上說，也間接的與溴一起改變了之前那兩位著名化學家的悲喜命運。它就是鹵族元素當中大家最為熟悉的“明星”元素——碘。今天咱們就來看一看，這個碘元素它為什麼能夠牢牢占據鹵素一族當中的C位。

碘，符号為I，在元素周期表當中位于第5周期，是第53号元素。因為是鹵族元素，所以也同樣屬于非金屬元素。單質的碘呈現出紫黑色的晶體狀，極易升華且升華後會凝華。同樣具有毒性和腐蝕性。碘的用途非常多，單質的碘元素碰到澱粉會變成紫藍色，因此在制藥和試紙碘化合物方面都有着不可替代的作用。同時，碘也是人體所必需的微量元素之一，一個健康的成年人體内碘含量不應少于20毫克。另外國家規定在食鹽當中添加碘的标準為每千克20~30毫克。

碘的性質

碘是一個非常有趣的元素，雖然它是非金屬，但從外表看卻閃耀着金屬般的光芒；雖然碘是固體，可是又比液體還容易升華，而且可以不經過液态直接轉化為氣态。在人們以往的印象當中，碘蒸氣都是紫紅色的，可這是因為夾雜着空氣的原因，純淨的碘蒸氣其實是深藍色的。碘鹽的顔色卻又像食鹽一樣是白色晶體，而碘化銀和碘化銅卻是金光閃閃。這麼看來的話，碘還真是讓人捉摸不透變幻莫測。

單質碘是一種黑紫色的片狀晶體，原子序數為53。在自然界中存在的同位素為74個中子的碘-127。其化學性質沒有氟、氯這些同族元素那麼活潑。但是在化學反應當中，它可以表現出由-1到 7的多種氧化狀态。碘可以溶解在很多的有機溶劑當中，比如說氯仿和四氧化碳。碘在介電常數比較小的溶劑當中，比如說二硫化碳裡會生成紫色溶液，并且在這些溶液當中碘以分子狀态存在。碘在水中的溶解度不高，隻能微溶于水。

在與金屬反應這一方面，基本上與單質的氯元素能發生反應的一切金屬，同樣也會與碘發生反應。隻不過反應并不如單質氯元素那麼強烈，有時需要在較高的溫度下才可以發生。與非金屬反應這一方面也同樣與單質的氯元素相同，同樣氧化能力也沒有單質的氯元素強烈。

碘的發現

碘元素的發現者是法國硝石商人和藥劑師庫特瓦，其命名者為法國著名化學家蓋呂薩克。18世紀末期的法國在拿破侖的統治下對外瘋狂發動戰争，而戰争需要用到大量的硝酸鉀來當作火藥的制造原料。當時整個法國的硝酸鉀大多來自于印度，其儲備量根本無法滿足歐洲的龐大需求。後來人們在南美的智利找到了大量的硝石礦場，可是這裡的硝石成分是硝酸鈉。硝酸鈉具有吸濕性，所以不太用來适合制造火藥。于是人們便想到利用海藻灰溶液将天然的硝酸鈉轉化為硝酸鉀。包括當時的法國硝石商人庫特瓦。

上天總會額外眷顧細心的人。他接連幾次發現裝有海藻灰溶液的容器腐蝕的格外厲害。其他人隻覺得這是一種正常的現象，并沒有深究其背後的原因。可庫特瓦認為造成這個現象的原因是海藻灰溶液裡面有一種物質和銅發生了作用，于是他想搞清楚這到底是一種什麼樣的物質。當他把硫酸倒進海藻灰溶液之後，就出現了一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝之後沒有變回液體，反而成了一種閃耀着金屬光芒的晶體，這就是我們熟知的碘了。

庫特瓦除了細心以外，還具有一定的化學造詣。因為他常年從事含碘的海草灰制取硝酸鉀的工作。同很多偉大的發現者一樣，庫特瓦身上也有着很強的求知欲，所以注定他不是一個平凡的硝石制造商人，他在1813年發表了《海草灰中新物質的發現》一文。并且他還把獲得的單質碘樣品送到了當時法國著名的化學家蓋呂薩克這裡進行進一步的研究鑒定，并得到了他的肯定。蓋呂薩克将這種物質命名為iode，在希臘文中指紫色。在拉丁文當中為iodium，化學元素符号為I。後來人們為了紀念庫特瓦的這一特殊貢獻，将第戎的一條街道以他的姓氏命名，這在整個化學元素發現史上也是極為罕見的榮譽。

碘的用途和危害

單質的碘元素和相關的化合物在醫療、工業、農業等等各個方面都有着極為重要的作用。首先碘元素對動植物的生命活動是極為重要的。海水當中的碘化物和碘酸鹽會進入大部分的海洋生物新陳代謝當中。在高級哺乳動物裡碘會以碘化氨基酸的形式集中在甲狀腺内。缺乏碘元素會引起甲狀腺腫大。另外有超過一半以上的碘化合物可以用來制備成消毒劑和其它藥物，比如大家平時所熟知的碘伏和碘酒。而碘酸鈉則被作為食品添加劑在食鹽當中補充碘的攝入量。另外放射性同位素碘131則可以用來進行相關的治療和放射性示蹤技術。

對于人體來說，碘元素也是必需的微量元素之一，有着“智力元素”的稱号。尤其是生命體活動更是離不開碘元素的幫助。它可以促進生物氧化、調節蛋白質合成與分解；促進脂肪、水鹽和糖的代謝以及維生素的吸收和利用；碘元素還可以增強酶的活力；另外對于孕婦和青少年來說碘元素也極為重要，碘元素有利于蛋白質的合成，更能促進骨骼的生長發育，維護中樞神經系統的正常運轉。

當然不得不提的一點就是當人體攝入過量的碘元素時，也會造成一定的危害。日常飲食碘過量會引起甲亢。所以碘元素固然對身體有好處但一定要聽取醫生的建議，千萬不能盲目補碘。日常人們的碘元素一般都可以從飲食和周圍的環境當中獲取，尤其是周圍環境的影響因素極大。不同地區生活的人群其碘含量也不相同，像内陸和山區高地的人群往往會更容易産生碘缺乏病。實施食鹽加碘是最經濟有效和簡便易行的預防碘缺乏病的方法。另外很多海産品比如海帶和海蝦、海菜當中也含有豐富的碘元素，能起到補碘的作用。

在這裡順帶提一下某些地區食鹽當中是不需要添加碘鹽的，比如山東菏澤地區就屬于标準的高碘地，所以早就取消了強制補碘。另外甲亢患者補碘後會增加甲狀腺激素的合成，所以也不需要補碘。

攝入大量高濃度的碘劑會對人體腸胃産生強烈的刺激與腐蝕作用，吸收後會與組織中的蛋白進行反應，引起全身中毒。還會造成頭暈、頭痛、口渴、惡心、嘔吐、腹瀉、糞便中帶血的情況，嚴重者會出現面色蒼白、呼吸急促、意識模糊、語言雜亂、休克、中毒性腎炎以及血尿、蛋白尿的症狀，嚴重者還會引起腎功能衰竭。對于兒童的作用力更強，甚至會引起大腦缺氧損害神經中樞系統，影響兒童智力發育。

碘元素的制備

雖然碘元素在大自然當中相比于其他元素的含量并不是很多，隻占地殼總重量的千萬分之一。但由于碘元素極易升華，所以我們在地表到處都能找到碘元素的蹤迹。比如海水當中有碘，岩石當中也有碘，甚至最純淨的南北極冰洲原石，大到從外太空裡來的隕石，小到我們吃的菠菜芹菜都有碘元素的身影。海洋當中的碘含量約為十萬分之一。除此之外海洋當中的海草還可以吸收碘元素，成為天然的“碘加工工廠”。根據測算，海藻灰當中最少還有1%的碘元素。

除了海洋當中以外，很多的碘元素則以碘酸鈉和過碘酸鈉的形式集中在南美智利的硝石礦當中。比如之前發現碘元素的庫特瓦就專門從事智利硝石礦的商業運作。這些硝石裡含有大量的碘化物。而如今智利的硝石礦則成為了全球最大的碘礦儲備地——新維多利亞碘礦。新維多利亞碘礦也是國内碘化學品領軍者金海碘化工的密切合作夥伴。金海碘化工坐擁南美智利的獨家碘礦資源，可以穩定不斷的以最優的品質和最高的效率向全球客戶輸出經典還早點。。。

也許連庫特瓦本人可能都未曾想到過，碘元素的發現和研究會讓19世紀的化學發展不管是在理論還是在實踐上，都獲得了高度的一緻性。當時的人們也絕沒有想到碘元素在現代生命科學領域會具有如此無可取代的關鍵地位。現如今碘及其化合物的應用在工業和醫學方面都使人類獲得了巨大的收益。而探索碘元素的進一步應用将會給我們帶來無窮的收益和更深遠的啟示。下一期咱們要介紹的鹵族元素，名氣雖然不大但是身價極高，素有“地球上最稀有天然元素”之稱，大家知道它是誰嗎？

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