碘(I)
碘,是一种卤族化学元素,它的化学符号是I,它的原子序数是53。英文名称Iodine来自希腊文iodes(靛色或紫色),日文则音译德文Iod的第一个发音而称之为“沃素”。碘在地壳中的含量为十万分之三,主要矿物为碘酸钠和碘酸钙,还以碘化物的形式存在于海水、海藻和人体的甲状腺肿。稳定同位素碘127是自然界中存在的唯一同位素。碘对动植物的生命极其重要;碘主要用作消毒剂;碘化物作食物补充剂;放射性同位素碘131用于放射性治疗和放射性示踪技术。
单质碘呈紫黑色晶体,密度4.93 克/厘米3。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气,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、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。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。
元素名称 | 碘 | 元素符号 | I | 原子序数 | 53 | 相对原子质量 (12C=12.0000) | 126.90447 |
英文名称 | Iodine |
原子结构 | 原子半径(Å) | 1.32 | 原子体积(cm3/mol) | 25.74 | 电子模型 | |
电子构型 | 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10 5s2p5 | 离子半径(Å) | 2.2 |
共价半径(Å) | 1.33 | 氧化态 | ±1,5,7 |
发现 | 1811年由 Bernard Courtois(法国,Dijon)发现。 |
命名起源 | from 'iodes' (Greek) - violet |
来源 | 以钠和钾的化合物存在于陆地和海洋。 |
用途 | 人体不可缺少的元素,曾被用作防腐剂,但不久由于其毒性而淘汰。 |
物理性质 | 状态 | 固体卤素:有光色的灰黑色薄片,气态为紫色。 | 熔 点(℃) | 113.5 | 沸 点(℃) | 185.4 |
密度(g/cc,300K) | 4.93 | 比 热(J/gK) | 0.214 | 蒸发热(KJ/mol) | 20.752 |
熔化热(KJ/mol) | 7.824 | 导电率(106/cm) | 8.0E-16 | 导热系数(W/cmK) | 0.00449 |
自燃点(℃) | - | 闪 点(℃) | - | | |
化学性质 | |
地质数据 | 丰 度 | | 滞留时间(年) | 300000 | 太阳 (相对于 H=1×1012) | - |
海水中(ppm) | - | 地壳(ppm) | 0.14 | 大西洋表面 | 0.0489 |
太平洋表面 | 0.043 | 大气(ppm(体积)) | 痕量 | 大西洋深处 | 0.056 |
太平洋深处 | 0.058 | | | | |
生物数据 | 人体中含量 | | 肝(ppm) | 0.7 |
器官中 | | 肌肉(ppm) | 0.05-0.5 |
血(mg dm-3) | 0.057 | 日摄入量(mg) | 0.1-0.2 |
骨(ppm) | 0.27 | 人(70Kg)均体内总量(mg) | 12-20 |
碘的同位素信息
同位素 | % | 质量 | 自旋 | 核磁矩 | 磁旋比 | Q | 频率 | 吸收率 |
[124] | 0 | 123.906211 | | | | | | |
[125] | 0 | 124.904624 | | | | | | |
[126] | 0 | 125.905619 | | | | | | |
127 | 100 | 126.90446 | 5/2 | 3.32871 | 5.389573 | -71 | 20.007486 | 9.54×10-2 |
[129] | 0 | 128.904987 | | | | | | |
[131] | 0 | 130.906124 | | | | | | |