什么是碘元素

在上一篇文章當(dāng)中，我們介紹了來(lái)自海洋當(dāng)中的元素——溴。今天咱們要來(lái)介紹的這個(gè)元素，從某些方面來(lái)說(shuō)與溴還有點(diǎn)“親戚”關(guān)系。甚至從某種意義上說(shuō)，也間接的與溴一起改變了之前那兩位著名化學(xué)家的悲喜命運(yùn)。它就是鹵族元素當(dāng)中大家最為熟悉的“明星”元素——碘。今天咱們就來(lái)看一看，這個(gè)碘元素它為什么能夠牢牢占據(jù)鹵素一族當(dāng)中的C位。

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碘，符號(hào)為I，在元素周期表當(dāng)中位于第5周期，是第53號(hào)元素。因?yàn)槭躯u族元素，所以也同樣屬于非金屬元素。單質(zhì)的碘呈現(xiàn)出紫黑色的晶體狀，極易升華且升華后會(huì)凝華。同樣具有毒性和腐蝕性。碘的用途非常多，單質(zhì)的碘元素碰到淀粉會(huì)變成紫藍(lán)色，因此在制藥和試紙碘化合物方面都有著不可替代的作用。同時(shí)，碘也是人體所必需的微量元素之一，一個(gè)健康的成年人體內(nèi)碘含量不應(yīng)少于20毫克。另外國(guó)家規(guī)定在食鹽當(dāng)中添加碘的標(biāo)準(zhǔn)為每千克20~30毫克。

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碘的性質(zhì)

碘是一個(gè)非常有趣的元素，雖然它是非金屬，但從外表看卻閃耀著金屬般的光芒；雖然碘是固體，可是又比液體還容易升華，而且可以不經(jīng)過(guò)液態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。在人們以往的印象當(dāng)中，碘蒸氣都是紫紅色的，可這是因?yàn)閵A雜著空氣的原因，純凈的碘蒸氣其實(shí)是深藍(lán)色的。碘鹽的顏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。這么看來(lái)的話(huà)，碘還真是讓人捉摸不透變幻莫測(cè)。

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單質(zhì)碘是一種黑紫色的片狀晶體，原子序數(shù)為53。在自然界中存在的同位素為74個(gè)中子的碘-127。其化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有氟、氯這些同族元素那么活潑。但是在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，它可以表現(xiàn)出由-1到+7的多種氧化狀態(tài)。碘可以溶解在很多的有機(jī)溶劑當(dāng)中，比如說(shuō)氯仿和四氧化碳。碘在介電常數(shù)比較小的溶劑當(dāng)中，比如說(shuō)二硫化碳里會(huì)生成紫色溶液，并且在這些溶液當(dāng)中碘以分子狀態(tài)存在。碘在水中的溶解度不高，只能微溶于水。

在與金屬反應(yīng)這一方面，基本上與單質(zhì)的氯元素能發(fā)生反應(yīng)的一切金屬，同樣也會(huì)與碘發(fā)生反應(yīng)。只不過(guò)反應(yīng)并不如單質(zhì)氯元素那么強(qiáng)烈，有時(shí)需要在較高的溫度下才可以發(fā)生。與非金屬反應(yīng)這一方面也同樣與單質(zhì)的氯元素相同，同樣氧化能力也沒(méi)有單質(zhì)的氯元素強(qiáng)烈。

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碘的發(fā)現(xiàn)

碘元素的發(fā)現(xiàn)者是法國(guó)硝石商人和藥劑師庫(kù)特瓦，其命名者為法國(guó)著名化學(xué)家蓋呂薩克。18世紀(jì)末期的法國(guó)在拿破侖的統(tǒng)治下對(duì)外瘋狂發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)，而戰(zhàn)爭(zhēng)需要用到大量的硝酸鉀來(lái)當(dāng)作火藥的制造原料。當(dāng)時(shí)整個(gè)法國(guó)的硝酸鉀大多來(lái)自于印度，其儲(chǔ)備量根本無(wú)法滿(mǎn)足歐洲的龐大需求。后來(lái)人們?cè)谀厦赖闹抢业搅舜罅康南跏V場(chǎng)，可是這里的硝石成分是硝酸鈉。硝酸鈉具有吸濕性，所以不太用來(lái)適合制造火藥。于是人們便想到利用海藻灰溶液將天然的硝酸鈉轉(zhuǎn)化為硝酸鉀。包括當(dāng)時(shí)的法國(guó)硝石商人庫(kù)特瓦。

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上天總會(huì)額外眷顧細(xì)心的人。他接連幾次發(fā)現(xiàn)裝有海藻灰溶液的容器腐蝕的格外厲害。其他人只覺(jué)得這是一種正常的現(xiàn)象，并沒(méi)有深究其背后的原因?？蓭?kù)特瓦認(rèn)為造成這個(gè)現(xiàn)象的原因是海藻灰溶液里面有一種物質(zhì)和銅發(fā)生了作用，于是他想搞清楚這到底是一種什么樣的物質(zhì)。當(dāng)他把硫酸倒進(jìn)海藻灰溶液之后，就出現(xiàn)了一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝之后沒(méi)有變回液體，反而成了一種閃耀著金屬光芒的晶體，這就是我們熟知的碘了。

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庫(kù)特瓦除了細(xì)心以外，還具有一定的化學(xué)造詣。因?yàn)樗Ｄ陱氖潞獾暮２莼抑迫∠跛徕浀墓ぷ?。同很多偉大的發(fā)現(xiàn)者一樣，庫(kù)特瓦身上也有著很強(qiáng)的求知欲，所以注定他不是一個(gè)平凡的硝石制造商人，他在1813年發(fā)表了《海草灰中新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)》一文。并且他還把獲得的單質(zhì)碘樣品送到了當(dāng)時(shí)法國(guó)著名的化學(xué)家蓋呂薩克這里進(jìn)行進(jìn)一步的研究鑒定，并得到了他的肯定。蓋呂薩克將這種物質(zhì)命名為iode，在希臘文中指紫色。在拉丁文當(dāng)中為iodium，化學(xué)元素符號(hào)為I。后來(lái)人們?yōu)榱思o(jì)念庫(kù)特瓦的這一特殊貢獻(xiàn)，將第戎的一條街道以他的姓氏命名，這在整個(gè)化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上也是極為罕見(jiàn)的榮譽(yù)。

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碘的用途和危害

單質(zhì)的碘元素和相關(guān)的化合物在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等等各個(gè)方面都有著極為重要的作用。首先碘元素對(duì)動(dòng)植物的生命活動(dòng)是極為重要的。海水當(dāng)中的碘化物和碘酸鹽會(huì)進(jìn)入大部分的海洋生物新陳代謝當(dāng)中。在高級(jí)哺乳動(dòng)物里碘會(huì)以碘化氨基酸的形式集中在甲狀腺內(nèi)。缺乏碘元素會(huì)引起甲狀腺腫大。另外有超過(guò)一半以上的碘化合物可以用來(lái)制備成消毒劑和其它藥物，比如大家平時(shí)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(dāng)中補(bǔ)充碘的攝入量。另外放射性同位素碘131則可以用來(lái)進(jìn)行相關(guān)的治療和放射性示蹤技術(shù)。

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對(duì)于人體來(lái)說(shuō)，碘元素也是必需的微量元素之一，有著“智力元素”的稱(chēng)號(hào)。尤其是生命體活動(dòng)更是離不開(kāi)碘元素的幫助。它可以促進(jìn)生物氧化、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成與分解；促進(jìn)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(qiáng)酶的活力；另外對(duì)于孕婦和青少年來(lái)說(shuō)碘元素也極為重要，碘元素有利于蛋白質(zhì)的合成，更能促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育，維護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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當(dāng)然不得不提的一點(diǎn)就是當(dāng)人體攝入過(guò)量的碘元素時(shí)，也會(huì)造成一定的危害。日常飲食碘過(guò)量會(huì)引起甲亢。所以碘元素固然對(duì)身體有好處但一定要聽(tīng)取醫(yī)生的建議，千萬(wàn)不能盲目補(bǔ)碘。日常人們的碘元素一般都可以從飲食和周?chē)沫h(huán)境當(dāng)中獲取，尤其是周?chē)h(huán)境的影響因素極大。不同地區(qū)生活的人群其碘含量也不相同，像內(nèi)陸和山區(qū)高地的人群往往會(huì)更容易產(chǎn)生碘缺乏病。實(shí)施食鹽加碘是最經(jīng)濟(jì)有效和簡(jiǎn)便易行的預(yù)防碘缺乏病的方法。另外很多海產(chǎn)品比如海帶和海蝦、海菜當(dāng)中也含有豐富的碘元素，能起到補(bǔ)碘的作用。

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在這里順帶提一下某些地區(qū)食鹽當(dāng)中是不需要添加碘鹽的，比如山東菏澤地區(qū)就屬于標(biāo)準(zhǔn)的高碘地，所以早就取消了強(qiáng)制補(bǔ)碘。另外甲亢患者補(bǔ)碘后會(huì)增加甲狀腺激素的合成，所以也不需要補(bǔ)碘。

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攝入大量高濃度的碘劑會(huì)對(duì)人體腸胃產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激與腐蝕作用，吸收后會(huì)與組織中的蛋白進(jìn)行反應(yīng)，引起全身中毒。還會(huì)造成頭暈、頭痛、口渴、惡心、嘔吐、腹瀉、糞便中帶血的情況，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)面色蒼白、呼吸急促、意識(shí)模糊、語(yǔ)言雜亂、休克、中毒性腎炎以及血尿、蛋白尿的癥狀，嚴(yán)重者還會(huì)引起腎功能衰竭。對(duì)于兒童的作用力更強(qiáng)，甚至?xí)鸫竽X缺氧損害神經(jīng)中樞系統(tǒng)，影響兒童智力發(fā)育。

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碘元素的制備

雖然碘元素在大自然當(dāng)中相比于其他元素的含量并不是很多，只占地殼總重量的千萬(wàn)分之一。但由于碘元素極易升華，所以我們?cè)诘乇淼教幎寄苷业降庠氐嫩欅E。比如海水當(dāng)中有碘，巖石當(dāng)中也有碘，甚至最純凈的南北極冰洲原石，大到從外太空里來(lái)的隕石，小到我們吃的菠菜芹菜都有碘元素的身影。海洋當(dāng)中的碘含量約為十萬(wàn)分之一。除此之外海洋當(dāng)中的海草還可以吸收碘元素，成為天然的“碘加工工廠”。根據(jù)測(cè)算，海藻灰當(dāng)中最少還有1%的碘元素。

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除了海洋當(dāng)中以外，很多的碘元素則以碘酸鈉和過(guò)碘酸鈉的形式集中在南美智利的硝石礦當(dāng)中。比如之前發(fā)現(xiàn)碘元素的庫(kù)特瓦就專(zhuān)門(mén)從事智利硝石礦的商業(yè)運(yùn)作。這些硝石里含有大量的碘化物。而如今智利的硝石礦則成為了全球最大的碘礦儲(chǔ)備地——新維多利亞碘礦。新維多利亞碘礦也是國(guó)內(nèi)碘化學(xué)品領(lǐng)軍者金海碘化工的密切合作伙伴。金海碘化工坐擁南美智利的獨(dú)家碘礦資源，可以穩(wěn)定不斷的以最優(yōu)的品質(zhì)和最高的效率向全球客戶(hù)輸出經(jīng)典還早點(diǎn)。。。

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也許連庫(kù)特瓦本人可能都未曾想到過(guò)，碘元素的發(fā)現(xiàn)和研究會(huì)讓19世紀(jì)的化學(xué)發(fā)展不管是在理論還是在實(shí)踐上，都獲得了高度的一致性。當(dāng)時(shí)的人們也絕沒(méi)有想到碘元素在現(xiàn)代生命科學(xué)領(lǐng)域會(huì)具有如此無(wú)可取代的關(guān)鍵地位?，F(xiàn)如今碘及其化合物的應(yīng)用在工業(yè)和醫(yī)學(xué)方面都使人類(lèi)獲得了巨大的收益。而探索碘元素的進(jìn)一步應(yīng)用將會(huì)給我們帶來(lái)無(wú)窮的收益和更深遠(yuǎn)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(jià)極高，素有“地球上最稀有天然元素”之稱(chēng)，大家知道它是誰(shuí)嗎？