碘

碘（化學(xué)符號(hào)：I，原子序數(shù)：53）是一種化學(xué)元素，在化學(xué)元素周期表中位于第5周期，第ⅦA族，屬于鹵素族。碘是一種深紫色的固體，在常溫常壓下呈片狀晶體。它具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，當(dāng)受熱時(shí)，固體碘會(huì)直接轉(zhuǎn)變?yōu)樽仙臍怏w，這個(gè)過(guò)程稱為升華。碘具有活潑化學(xué)性質(zhì)，它能夠與多種元素形成化合物。在水中，碘不溶解，但可以溶解于一些有機(jī)溶劑中，例如乙醇和二甲苯。碘具有氧化性，在一些反應(yīng)中可以作為氧化劑，例如氧化亞硫酸根離子為硫酸根離子。碘及其化合物在醫(yī)藥、生物化學(xué)和化學(xué)分析等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

物理性質(zhì)

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研究歷史

碘的歷史可以追溯到19世紀(jì)初。碘于1811年由法國(guó)化學(xué)家貝爾塔·路易斯·呂瓦爾（Bernard Courtois）首次發(fā)現(xiàn)和分離。呂瓦爾從海藻灰中提取出了一種紫色氣體，最終被確認(rèn)為一種新的元素。他注意到這種氣體的特殊性質(zhì)，如揮發(fā)性和紫色的蒸汽，從而使得碘成為了新的化學(xué)元素。呂瓦爾采用希臘文"iodes"，意為紫色來(lái)命名，反映了碘氣體的紫色特征，后來(lái)被法國(guó)化學(xué)家約瑟夫·路易斯·蓋伊·盧瑟福（Joseph Louis Gay-Lussac）和路易·雅克·西爾瓦克（Louis Jacques Thénard）所確認(rèn)。

含量分布

碘的含量分布主要體現(xiàn)在自然界的不同環(huán)境和生物體中。以下是一些關(guān)于碘含量分布的一般情況：

1.地殼中的含量：碘是地球地殼中的一種元素，其平均含量約為0.05毫克/千克。地殼中的碘分布不均勻，不同地區(qū)的地殼中碘的含量可能會(huì)有所不同。

2.海水中的含量：大部分的碘存在于海水中。海水中的碘濃度通常很低，平均約為0.05微克/毫升。這是因?yàn)榈庖噪x子形式存在，主要是碘化物（I?）。

3.土壤中的含量：土壤中的碘含量與地質(zhì)和氣候等因素有關(guān)。一些地區(qū)的土壤中可能含有較高的碘，而另一些地區(qū)則可能較低。植物通常通過(guò)根部吸收土壤中的碘。

4.植物中的含量：植物對(duì)土壤中的碘吸收，并在其組織中蓄積。碘在植物中的含量因植物種類、土壤中的碘含量和其他環(huán)境因素而異。一些海產(chǎn)品和蔬菜可能含有較高的碘含量。

5.動(dòng)物體內(nèi)的含量：動(dòng)物通常通過(guò)食物鏈攝取碘。海洋動(dòng)物和一些陸地動(dòng)物的體內(nèi)碘含量可能較高，尤其是那些以海產(chǎn)品為主食的動(dòng)物。

6.人體中的含量：人體中的碘含量主要來(lái)自飲食，特別是通過(guò)食用富含碘的食物，如海產(chǎn)品和含碘鹽。甲狀腺是人體中主要的碘貯存器，它在體內(nèi)維持著正常的甲狀腺激素水平。

化學(xué)性質(zhì)

碘是一種鹵素，以下是有關(guān)碘的主要化學(xué)性質(zhì)：

1.氧化態(tài)：碘在自然界中主要以氧化態(tài)為-1的離子形式存在，即碘化物離子（I?）。此外，碘還能夠形成+1、+3、+5、+7等多種氧化態(tài)。

2.同位素**：**碘-127，是最常見(jiàn)和穩(wěn)定的碘同位素，占自然界中碘的大部分。它的相對(duì)豐度約為100%，是碘元素的主要存在形式；碘-129是一個(gè)放射性同位素，具有長(zhǎng)半衰期。碘-129的衰變方式包括貝塔衰變和電子捕獲，最終產(chǎn)生穩(wěn)定的氙-129。碘-129的存在在地質(zhì)學(xué)和天體物理學(xué)中具有一定的研究?jī)r(jià)值，用于研究地質(zhì)過(guò)程、星際塵埃和宇宙演化等問(wèn)題；碘-131是一個(gè)放射性同位素，具有短半衰期。碘-131廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，作為放射性同位素的碘化物用于甲狀腺治療和診斷。它也是核反應(yīng)堆中產(chǎn)生的核裂變產(chǎn)物之一。

3.反應(yīng)性：碘是一種相對(duì)不活躍的鹵素，但在一些條件下可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。例如，碘可以與金屬反應(yīng)形成碘化物，與氫反應(yīng)形成氫碘酸，與氧反應(yīng)形成氧化碘。

I2+2Na→2NaI

I2+H2→2HI

4.揮發(fā)性：碘具有較高的揮發(fā)性，尤其在加熱的條件下。當(dāng)固體碘受熱時(shí)，會(huì)升華成為紫色的蒸汽，而不經(jīng)過(guò)液相。這一性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室中用于檢測(cè)碘的存在。

5.水溶性：碘在水中的溶解度較低，但可以形成碘化物離子。碘在水中的溶解度受溫度和pH值的影響，冷水中溶解度較低，而熱水中則較高。

6.形成分子：在某些有機(jī)溶劑中，碘可以形成分子形式。例如，在碘與乙醇反應(yīng)。

CH3CH2OH+I2+NaOH→CHI3↓+HCOH+NaI+H2O

7.氧化性：碘具有一定的氧化性，可以氧化一些物質(zhì)。例如，碘可以將亞硫酸根離子（SO?2?）氧化為硫酸根離子（SO?2?）。

8.顯色反應(yīng)：碘溶液在和淀粉接觸時(shí)呈現(xiàn)出深藍(lán)色，這是一種常用于檢測(cè)碘的顯色反應(yīng)。這一性質(zhì)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析中被廣泛應(yīng)用。

作用與用途

碘在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)和其他領(lǐng)域中有多種重要作用和用途。以下是碘的一些主要作用和用途：

甲狀腺功能

碘是甲狀腺激素的一種成分，甲狀腺激素在人體內(nèi)起著極其重要的作用，尤其對(duì)促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成與分解、維持體內(nèi)的新陳代謝、促進(jìn)糖和脂質(zhì)的代謝、調(diào)節(jié)水與無(wú)機(jī)鹽的平衡、促進(jìn)生物的氧化等有重要生理作用。健康成人的體內(nèi)含碘量約為20mg1。

營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充

碘是人體必需的微量元素之一，對(duì)于兒童和孕婦的健康發(fā)育尤為重要。碘缺乏會(huì)影響大腦發(fā)育和認(rèn)知功能，因此在一些地區(qū)，政府和衛(wèi)生組織會(huì)通過(guò)鹽碘化等方式進(jìn)行碘的補(bǔ)充。

消毒劑

碘為一種具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，通常被用作外科消毒劑。以碘為主要成分的消毒劑常見(jiàn)的有碘酊和碘伏。碘酊就是我們俗稱的碘酒，通常由碘、碘化鉀溶解于酒精溶液而制成。碘酊可以殺死細(xì)菌、真菌等病原體，因此常用于傷口的消毒。碘酊的殺菌作用比較強(qiáng)，并具有強(qiáng)烈的刺激作用，不宜用于黏膜消毒4。

醫(yī)學(xué)影像學(xué)

碘化物在醫(yī)學(xué)影像學(xué)中被用作造影劑，用于X射線、CT掃描和核磁共振成像等檢查。碘化物能夠在體內(nèi)組織中吸收X射線，提高影像對(duì)比度，有助于診斷和治療疾病。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)

碘及其化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中被廣泛應(yīng)用。例如，碘溶液可用于檢測(cè)淀粉的顯色反應(yīng)，碘化鉀可用作還原劑和氧化劑，碘酒可用于清潔和消毒器皿。

食品工業(yè)

碘化物在食品工業(yè)中被用作防腐劑和添加劑。碘化鹽和碘化鉀等化合物常被添加到食品中，以提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保鮮效果。

攝影

碘化銀是一種重要的攝影材料，用于生產(chǎn)膠片和照相紙。碘化銀在暗室中可以感光，形成照片的負(fù)片或正片。

農(nóng)業(yè)

少量的碘化物可以用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，以提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，碘肥料可以增加植物對(duì)碘的吸收，改善土壤中碘的含量，從而提高農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

表觀遺傳

2023年《寧夏醫(yī)學(xué)雜志》有一篇研究通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)探討了碘對(duì)甲狀腺細(xì)胞的組蛋白甲基化影響，發(fā)現(xiàn)碘作用于甲狀腺細(xì)胞使得細(xì)胞整體H3K4me3的表達(dá)增加和H3K27me3的表達(dá)減少，伴隨MLL1和JMJD3的表達(dá)增加。這為進(jìn)一步探討高碘與甲狀腺自身免疫的機(jī)制研究提供了表觀學(xué)的研究基礎(chǔ)和靶向治療的新思路3。

制備方法

1.路易斯-呂瓦爾法（Louis-Lassar法）： 這是最早用于制備碘的方法之一，也是碘的歷史上首次發(fā)現(xiàn)和分離的方法。該方法是通過(guò)將海藻灰（一種含有碘的海藻提取物）與濃硫酸反應(yīng)，生成碘氣體，然后將碘氣體冷凝成固體碘。這個(gè)過(guò)程需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，由于涉及濃硫酸等危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)，需要特別小心。

2.碘酸鉀和亞硫酸鉀反應(yīng)法： 這是一種現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)用于大規(guī)模生產(chǎn)碘的方法之一。該方法是將碘酸鉀和亞硫酸鉀反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸鉀和游離的碘，然后通過(guò)蒸餾和凝結(jié)將碘收集下來(lái)。這個(gè)方法相對(duì)安全，可以在工業(yè)規(guī)模下進(jìn)行。

3.電解法：在電化學(xué)中，碘可以通過(guò)在碘化鉀溶液中進(jìn)行電解來(lái)制備。在電解過(guò)程中，碘化鉀分解成碘和氫氣。碘則在電極上析出，并通過(guò)收集固體碘來(lái)獲取。這個(gè)方法適用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的制備。

4.碘化物還原法： 一些金屬，如鋁和鋅，可以與碘化物反應(yīng)生成碘。例如，將鋁粉與碘化鉀反應(yīng)，可以生成固體碘和氯化鋁。這個(gè)方法通常在實(shí)驗(yàn)室中用于小規(guī)模制備碘。

5.碘化氫法：碘化氫氣體可以在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)氫氣與碘氣反應(yīng)制備。這個(gè)方法要求嚴(yán)格的控制條件和安全措施，因?yàn)榈饣瘹錃怏w具有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性。

毒理資料

1.急性毒性：高劑量的碘可以導(dǎo)致急性中毒癥狀，包括口干、嘔吐、腹瀉、頭痛、眩暈、昏迷甚至死亡。過(guò)量攝入碘可導(dǎo)致甲狀腺功能紊亂，包括甲狀腺激素的過(guò)度或不足，從而引起甲狀腺腫大、甲狀腺炎和甲亢等病癥。

2.慢性毒性：長(zhǎng)期攝入過(guò)量的碘可能對(duì)甲狀腺功能產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致甲狀腺功能異?；蚣谞钕偌膊〉陌l(fā)生。慢性碘中毒也可能影響其他器官和系統(tǒng)，如皮膚、消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。

3.過(guò)敏反應(yīng)：個(gè)別人群可能對(duì)碘過(guò)敏，對(duì)碘或碘化合物接觸后可能出現(xiàn)皮膚瘙癢、蕁麻疹、呼吸困難等過(guò)敏癥狀。

儲(chǔ)存運(yùn)輸

1.儲(chǔ)存條件：碘通常以固體形式存在，因此在儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)將其放置在密封的容器中，以防止與空氣中的水分和氧氣接觸，從而減少可能的氧化反應(yīng)。儲(chǔ)存容器通常應(yīng)標(biāo)有警示標(biāo)志，指示其為含有碘的物質(zhì)，以便人們注意并采取相應(yīng)的安全措施。最好將碘儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)良好的地方，遠(yuǎn)離火源、高溫和明火。

2.運(yùn)輸方式：在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐沟獾男孤┗蛞绯?，以減少對(duì)環(huán)境和人體的潛在危害。將碘包裝在耐腐蝕和密封性良好的容器中，以防止碘與外部環(huán)境發(fā)生不必要的接觸。對(duì)于液態(tài)或揮發(fā)性的碘化合物，應(yīng)選擇密封性良好的容器，并在運(yùn)輸過(guò)程中避免劇烈震動(dòng)和溫度變化。

3.安全注意事項(xiàng)：在處理碘或碘化合物時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)措施，如戴手套、穿長(zhǎng)袖衣服和戴呼吸面具，以防止皮膚接觸和吸入碘蒸氣。在處理碘時(shí)要小心謹(jǐn)慎，避免產(chǎn)生粉塵或蒸氣，以減少有毒氣體的釋放和接觸。在可能的情況下，應(yīng)當(dāng)避免與其他化學(xué)物質(zhì)混合，以防止發(fā)生不必要的反應(yīng)和危險(xiǎn)。

注意事項(xiàng)

1.防護(hù)措施：使用適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)裝備，包括實(shí)驗(yàn)室外套、手套和護(hù)目鏡。這有助于防止碘接觸皮膚、眼睛或其他身體部位。

2.通風(fēng)條件：在進(jìn)行含碘實(shí)驗(yàn)或操作時(shí)，確保在通風(fēng)良好的區(qū)域進(jìn)行。這有助于減少碘蒸氣的濃度，降低吸入風(fēng)險(xiǎn)。

3.防止吸入：避免吸入碘蒸氣或碘化合物的粉塵。如果使用碘的液體或固體形式，要盡量避免產(chǎn)生碘蒸氣。

4.防止攝入：不要攝入碘。碘在高濃度下可能對(duì)人體有毒性。確保在操作過(guò)程中避免接觸口腔，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中不要進(jìn)食、喝水或吸煙。

5.儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：將碘及其化合物存放在干燥、通風(fēng)良好的地方，并遠(yuǎn)離可燃物、酸、堿等物質(zhì)。防止碘化合物的過(guò)量積累和可能的危險(xiǎn)反應(yīng)。

6.碘的易揮發(fā)性：碘在常溫下具有一定的揮發(fā)性，因此應(yīng)在密閉的容器中存儲(chǔ)，并確保容器密封良好。

7.實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程：嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的操作規(guī)程和安全標(biāo)準(zhǔn)。熟悉碘及其化合物的性質(zhì)，了解其安全處理和處置方法。

8.應(yīng)急措施：在發(fā)生意外或暴露的情況下，知道正確的急救措施，并迅速尋求醫(yī)療幫助。眼睛或皮膚接觸后，立即用大量清水沖洗。

這些注意事項(xiàng)適用于處理碘的各種場(chǎng)合，包括實(shí)驗(yàn)室研究、醫(yī)學(xué)應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)。在任何碘相關(guān)的操作中，安全意識(shí)和實(shí)驗(yàn)室規(guī)程的遵守都是至關(guān)重要的。

延伸閱讀

碘是甲狀腺激素合成的必需物，它還可作為抗氧化劑、抗增殖和促進(jìn)凋亡因子。缺碘是一個(gè)持續(xù)存在的問(wèn)題。近年來(lái)，食鹽加碘的實(shí)施顯著降低了全球缺碘的影響，目前缺碘為輕度至中度。孕婦、哺乳期婦女和兒童尤其受到缺碘的影響，會(huì)導(dǎo)致甲狀腺疾病，代謝和發(fā)育障礙以及癌癥。然而，過(guò)量的碘攝入導(dǎo)致甲狀腺疾病的發(fā)展。糾正碘缺乏癥可能會(huì)降低患惡性腫瘤的機(jī)會(huì)，需要進(jìn)一步的研究來(lái)更好地了解碘對(duì)癌變的影響以及碘缺乏補(bǔ)償對(duì)癌癥患者預(yù)后的臨床結(jié)果。即將到來(lái)的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)似乎是減少鹽的攝人量，這可能導(dǎo)致碘攝入量降低。因此，如果不增加鹽碘水平以補(bǔ)償，則可以考慮除鹽以外的碘富集載體，并且應(yīng)更頻繁地監(jiān)測(cè)尿碘水平1。

青藏高原覆蓋中國(guó)12．5％的面積，碘營(yíng)養(yǎng)狀況被認(rèn)為是世界上發(fā)生缺碘的主要地區(qū)之一。與中國(guó)平原地區(qū)相比，藏族成人碘缺乏率較高。目前，在碘缺乏地區(qū)人體碘的主要來(lái)源是碘鹽，有助于降低常見(jiàn)的甲狀腺腫和甲狀腺功能減退癥的發(fā)病率。肥胖女性在妊娠期間尤其容易出現(xiàn)碘和其他微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏的情況，可能她們使用的飲食中能量豐富但必需微量營(yíng)養(yǎng)素含量低。脂肪攝入增加可能會(huì)干擾碘的吸收和脂肪組織中促炎細(xì)胞因子的釋放，胰島素抵抗可能是導(dǎo)致腸細(xì)胞中碘化鈉交聯(lián)體表達(dá)減少的原因，從而導(dǎo)致碘吸收減少。日益嚴(yán)重的肥胖問(wèn)題可能表明，缺碘的威脅將更加嚴(yán)重1。

碘是合成甲狀腺激素的原料之一，甲亢患者對(duì)碘131的攝取率明顯增加。碘131治療是利用人體甲狀腺組織對(duì)碘具有高度選擇性攝取功能，經(jīng)口服后絕大部分進(jìn)入甲狀腺組織，碘131衰變時(shí)產(chǎn)生的射線中99%為β射線，β射線在組織中射程短，在生物組織中平均射程約為0.8毫米，進(jìn)入甲狀腺后其能量幾乎全部被甲狀腺組織吸收。其輻射效應(yīng)僅限于局部，而不影響鄰近的組織。β射線有較強(qiáng)的電離輻射能力，使部分甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞變性、壞死，從而使甲狀腺激素的合成、分泌減少，甲狀腺體積也隨之縮小，達(dá)到治療甲亢的目的；因此碘131有“藥物手術(shù)”之功效和“無(wú)形手術(shù)刀”之美譽(yù)。與傳統(tǒng)內(nèi)科藥物和外科手術(shù)治療相比，碘131具有簡(jiǎn)便、安全、價(jià)格便宜、治愈率高、復(fù)發(fā)率低、不良反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)2。