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(?) |
1.32 |
原子体积(cm3/mol) |
25.74 |
电子模型 |
|
电子构型 |
1s22s2p63s2p6d104s2p6d105s2p5 |
离子半径(?) |
2.2 |
共价半径(?) |
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 |
|
|
|
|
|
|