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53号元素。1811年法国药剂师库尔图瓦利首次发现单质碘。单质碘呈紫黑色晶体,易升华。有毒性和腐蚀性。碘单质遇淀粉会变蓝色。主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。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),国家规定在每克食盐中添加碘20微克。

目录

元素简介

物质类别

单质-非金属

化学式:I2

常温下状态:固体

分子量:253.8

Bkntm.jpg

单质碘呈紫黑色晶体,密度4.93 克/立方厘米。53号元素(质子数53),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汽,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、

碘的升华

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。过量的碘也会导致甲状腺肿大。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  

元素含量

太平洋表面 0.043ppm;地壳中含量:1.4ppm。

碘在自然界中的丰度是不大的,但是一切东西都含有碘,不论坚硬的土块还是岩石,甚至最纯净的透明的水晶,都含有相当多的碘原子。海水里含大量的碘,土壤和流水里含的也不少,动植物和人体里含的更多。

自然界中的海藻含、智利硝石石油产区的矿井水中也含碘都较高。工业生产也正是通过向海藻灰或智利硝石的母液加亚硫酸氢钠经还原而生产单质碘。  

相关化学式

I2+Fe=FeI2

2KI+Cl2=2KCl+I2

2KI+Br2=2KBr+I2

3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O(与氯不同,I2歧化生成的是KIO3)

I2+H2O=HI+HIO

5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl  

碘在化学中的作用

碘可以用来验证某物质中是否含有淀粉。

在一块饼干上滴一滴碘液,可以发现碘液显深蓝色,说明饼干里含有淀粉(淀粉是多糖的一种)。 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。1811年,他发觉到盛装海草灰溶液的铜制容器很快就遭腐蚀。他认为是海草灰溶液含有一种不明物质在与铜作用,于是他进行了研究。

他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。

今天可以解释一下这个反应: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。  

碘对人的作用

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

碘的生理功能:  

1.促进生物氧化

甲状腺素能促进三羧酸循环中的生物氧化,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

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,促进糖原脂肪分解氧化,调节血清胆固醇磷脂浓度等。  

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。

值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的,日常饮食碘过量同样会引起“甲亢”。是否需要在正常膳食之外特意“补碘”,要经过正规体检,听取医生的建议,切不可盲目“补碘”。

含碘制剂如碘酊复方碘溶液碘喉片碘甘油等为医疗中应用较广的药物,碘酊是家庭中常备的消毒药品。小儿碘中毒多因误服或用量过大所致,曾有人将碘酊误作为止咳糖浆,而给小儿服用。少数病儿对碘过敏,治疗剂量也发生严重反应。小儿误服碘酊3~4mL即可致死亡。

小儿误服较高浓度的碘剂,对胃肠道有强烈的刺激和腐蚀作用,吸收后与组织中蛋白反应引起全身中毒病状。小儿误服后口腔内有碘味,口腔、食道和胃部有烧灼热和疼痛,口腔和咽喉部有水肿,呈棕色,病愈后可引起食管和胃的疤痕和狭窄。病儿还出现头晕头痛口渴恶心呕吐腹泻发热症状,粪便中可带血。中毒严重的小儿面色苍白呼吸急促紫绀、四肢震颤、意识模糊定向力丧失、感觉障碍、言语杂乱,甚至昏迷休克,或有中毒性肾炎,出现血尿蛋白尿,严重者引起急性肾功能衰竭。过敏的病儿可引起过敏性休克

由于碘制剂的腐蚀性强,可引起喉头水肿,甚至窒息,重症还可出现精神症状、昏迷,如不能及时抢救,可引起大脑严重缺氧,损害中枢神经系统,从而影响小儿的智力发育。因此我们要将碘制剂放置在安全的地方,不让小儿随便拿到,特别是碘喉片要教育小儿不宜多服,另外碘酊要与止咳糖浆分开放置,并标明名称,防止将碘酊误作止咳糖浆给小儿服用,以防中毒。如服用了较大量碘制剂应立即送往医院抢救治疗,可减轻症状。

口服碘制剂中毒的小儿应立即给小儿口服大量淀粉食物,如米汤、藕粉、面条、稀饭、面包、饼干等,然后催吐,再用1%~10%的淀粉液或米汤洗胃,也可用1%的硫代硫酸钠溶液洗胃,直到洗出液体无蓝色为止。洗胃后导泻,口服米汤、生蛋清、牛奶、植物油等以保护胃粘膜。重度喉头水肿应给氧,引起窒息时立即切开气管人工呼吸。同时还要注意对症处理。

国家标准对每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,而该学会在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。

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  

日常生活中如何补碘

一、食用碘盐

国家规定在每克食盐中添加碘20微克,全民可通过食用加碘盐这一简单、安全、有效和经济的补碘措施,来预防碘缺乏病

加碘盐是用碘酸钾按一定比例与普通食盐混匀。由于碘是一种比较活泼、易于挥发的元素,含碘食盐在贮存期间可损失20%~25%,加上烹调方法不当又会损失15%~50%,所以需要正确使用加碘盐。

1、不能放在温度较高、在阳光照射的地方

2、贮存容器要加盖盖严,

3、快取快盖

4、应在菜即将出锅时加盐,防止高温挥发减少含碘量,降低效果。

二、海带、紫菜、海白菜、海鱼、虾、蟹、贝类含碘也很丰富,可以多食。

三、婴幼儿食用加碘奶粉。考虑到婴幼儿时期的饮食主要是乳制品,我国政府同时还规定在婴幼儿奶粉中也必须加碘。  

碘缺乏

胎儿期

1.流产死胎先天畸形、围生期死亡率增高、婴幼儿期死亡率增高;

2.地方性克汀病

3.神经运动功能发育落后

4.胎儿甲状腺功能减退

新生儿期

新生儿甲状腺功能减退新生儿甲状腺肿

儿童期和青春期

甲状腺肿、青春期甲状腺功能减退、亚临床型克汀病、智力发育障碍、体格发育障碍、单纯聋哑

成人期

甲状腺肿及其并发症、甲状腺功能减退、智力障碍、碘致性甲状腺功能亢进

需要人群

缺碘患甲状腺肥大、甲状腺机能减退疾病者。

生理需要

成人碘推荐摄入量为150ug/d;可耐受最高摄入量为1000ug/d。

过量表现

较长时间的高碘摄入可导致高碘性甲状腺肿等的高碘性危害。  

碘的简介

碘是人体(包括所有的动物)的必需微量元素,为卤族元素之一,碘在卤族元素中化学活性最弱,但仍可与大多数元素直接化合,并以化合物形式广泛存在于自然界。碘微溶于水,水解产生稳定的次碘酸可使棕黄色水溶液呈酸性。碘易溶于乙醇、乙醚、甘油等有机溶剂。碘遇淀粉呈蓝色,据此可以作定性、定量检测。海藻中碘含量最丰富,并为提取纯碘的主要原料。工业上碘亦来源于海藻,主要用于医药、燃料、感光材料及化学试剂等。  

碘的发现

我国远在公元前4世纪的《庄子》中就有关于瘿病,即今碘缺乏病的记载。其中,晋葛洪(公元4世纪)首先用海藻的酒浸液治疗瘿病;隋巢元方(公元7世纪)提出了瘿病与水、土有关的学说;唐孙思邈与王涛(公元8世纪)又扩大了用昆布来治疗瘿病。国外与公元12世纪才开始用海藻治疗甲状腺肿,比我国晚了约800年。经过几个世纪的生活实践和对碘的研究,碘在1813年由法国Courtois从海藻灰中首次分离得到;后来由Glussac命名为碘;1820年Coindet建议用碘制剂防治甲状腺肿;1896年Baumann首次证实甲状腺有聚碘的功能,并从甲状腺中分离出碘。  

食物来源

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。

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。  

代谢吸收

人从食物、水和空气中每日取的碘总量约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。  

生理功能

1.参与能量代谢 在蛋白质、脂肪与碳水化合物的代谢中,碘促进氧化和氧化磷酸化过程;促进分解代谢、能量转换、增加氧耗量、加强产热作用,这些均在心、肝、肾及骨骼肌中进行,而对脑的作用不明显;碘参与维持与调节体温,保持正常的新陈代谢和生命活动

2.促进代谢和体格的生长发育 所有的哺乳类动物都必须有甲状腺素,即需要碘维持其细胞分化与生长。发育期儿童的身高、体重、肌肉、骨骼的增长和性发育都必须有甲状腺激素的参与,此时期碘缺乏可致儿童生长发育受阻,侏儒症的一个最主要病因就是缺碘。已有的研究表明,甲状腺激素促进DNA及蛋白质合成、维生素的吸收和利用,并有活化许多重要的酶的作用,包括细胞色素酶系、琥珀酸氧化酶等100多种,对生物氧化和代谢都有促进作用。

3.促进神经系统发育 在脑发育阶段,神经元的迁移及分化,神经突起的分化和发育,尤其是树突树突棘、触突、神经微管以及神经元联系的建立,髓鞘的形成和发育都需要甲状腺激素的参与。

4.垂体激素作用 碘代谢与甲状腺激素合成、释放及功能作用受垂体前叶TSH的调节,TSH的分泌则受血浆甲状腺激素浓度的反馈影响。  

碘的主要产地及生产商

智利是碘的最大产地及出口国,生产商有SQM,COSAYACH,ACF以及ATACAMA Mineral等,年总产量达16500-18000吨。碘资源主要来自智利北部ATACAMA盐湖区,该区域同时是世界最大的锂及硝酸盐产地。日本也是碘的主要生产国,利用地壳浅表抽取卤水提取碘原料,年产量3000-3500吨左右,主要生产商为日本帝国石油(TEIKOKU)以及伊势化学(ISE)。此外,土库曼斯坦也是世界碘矿的主要产地,但由于加工能力原因,出口量有限。  

碘过量的危害

碘摄入量过低引起的是碘缺乏病,但碘过量也会对机体的健康造成影响。碘摄入过量对人体健康的危害主要包括以下几个方面:

1.高碘对甲状腺功能的影响最常见的是碘致甲状腺肿(IH)和高碘性甲亢。

2.高碘对智力的影响碘过量与智力之间的关系仅在近几年才引起了专家学者们的重视。多项在人群中开展的流行病学调查都显示高碘地区学生的智商明显低于适碘区。大部分动物实验研究也已证明过量碘负荷确实可使动物脑重量减轻,学习记忆力下降,虽然这种影响不如碘缺乏的作用明显。

3.高碘对性功能的影响美国的一项研究曾显示碘盐的摄入量与男性精子计数有一定的关系,提示美国人食用碘盐可能导致男子的精子计数减少。此外,尚有碘过量对大鼠生殖力影响的多次报道,这不能不说是过量补碘带给我们的另类担忧

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