碘单质的生产方法与毒性

碘单质，英文名为Iodine，常温常压下为紫黑色固体，有金属光泽，具有毒性和腐蚀性并且容易升华，它可溶于大部分有机溶剂。碘单质是化学实验室常见的卤素单质，它可在三苯基膦和咪唑的作用下对醇类化合物实现脱羟基碘化反应，在有机合成领域中常用于在目标有机分子结构中引入一个碘原子。此外，有文献报道该物质在格式试剂的制备中可用作引发剂。

图1 碘单质的性状图

结构性质

碘单质以双原子分子 I2存在，这两个碘原子共用一对电子来达到稳定的八隅体结构。在高温下，这些双原子分子会可逆分解成一对碘原子。碘离子 I−是稳定卤素中还原性最强的，容易氧化成I2。碘单质和含三碘阴离子 I3−的溶液（可由在难溶于水的碘单质的水溶液里加入碘化物而成，制备过程的逆反应可以产生碘单质）都是消毒剂。碘单质易溶于乙醚、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。该物质可与大部分元素直接化合，但不像其他卤素反应那样剧烈，它的典型有机反应有：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。该物质结构中的碘原子呈零价，可进行多种化学转化反应，首先它可在自由基化学领域中用作引发剂，也可以用作碘化试剂将羟基转变为碘原子。[1]

生产方法

钙质层是19世纪时碘的主要来源，至今仍然重要，而从海带提取碘不再经济上可行。到了20世纪末，卤水成了可与钙质层比较的碘来源。日本东京的南关东气田和美国俄克拉荷马州的阿纳达科盆地是两个最大的卤水碘来源。这些卤水首先会纯化并用硫酸酸化，并用氯气把其中的碘化物氧化成碘单质。反应会产生碘溶液，但这个溶液较稀，需要浓缩。这些溶液会通入空气来使碘蒸发到吸收塔中，然后会用二氧化硫把碘还原成碘化氢。碘化氢之后再和氯气反应产生碘沉淀，经过滤和纯化后便可出厂。

化学应用

碘单质主要用于制备药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。碘酒就是用碘单质、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。该物质遇淀粉会变蓝色，以用来验证某物质中是否含有淀粉。此外，该物质在有机合成领域中可用作催化剂，它可催化二醇类化合物和醛类化合物的缩合反应。[2]

毒性

口服未稀释的碘单质（I2）有毒，对成年人的致死量为30 mg/kg，也就是对于体重70–80 kg的人来说2.1–2.4克的碘即可致死。（尽管对大鼠的实验显示它们食用14000 mg/kg的碘后仍能生存，过量的碘在缺硒时的细胞毒性更强，因此给缺乏硒的人碘补充剂理论上有害。碘的毒性源自于其氧化性，会使蛋白质和酶变性。碘单质会刺激皮肤，直接接触会造成伤害，因此碘晶体需要小心处理。长时间接触像是碘酊和卢戈氏碘液的浓碘溶液会损害皮肤，有报告残留在皮肤上的聚维酮碘导致灼伤的案例。

过敏性

一些人会对含碘产品和食物过敏，他们接触到碘酊或聚维酮碘时会起红疹。他们使用含碘造影剂时可能也会让他们起红疹，甚至可致命的过敏性休克。这些过敏反应使人误解这些人会对碘单质过敏，甚至对富含碘的海鲜过敏的人也可以这样解释。理论上，由于人不可能对碘单质或简单碘化物过敏，因此没有真正对碘过敏的人。对含碘产品和食物过敏显然与其它成分有关，因此对一种含碘食物或产品过敏的人可能不会对另一种食物或产品产生过敏反应。

参考文献

[1] Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91.

[2] 杨水金,尹国俊.单质碘催化合成丁醛乙二醇缩醛[J].化工中间体, 2007(12):3.