碘

碘的特性

碲 - 碘 - 氙 溴 碘 砹   元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号	碘、I、53
系列	卤素
族, 周期, 元素分区	17族(VIIA), 5, p
密度、硬度	4940 kg/m3(300K)、NA
颜色和外表	深紫灰色，带金属光澤
地壳含量	6×10−6%
原子属性
原子量	126.90447 原子量单位
原子半径（计算值）	140（115）pm
共价半径	133 pm
范德华半径	198 pm
价电子排布	[氪]4d105s25p5
电子在每能级的排布	2，8，18，18，7
氧化态	±1，5，7
晶体结构	正菱形
物理属性
物质状态	固态
熔点	386.85 K（113.70 °C）
沸点	457.4 K（184.2 °C）
摩尔体积	25.72×10−6m3/mol
汽化热	20.752 kJ/mol
熔化热	7.824 kJ/mol
蒸气压	无数据
声速	无数据
其他性质
电负性	2.66 （鲍林标度）
比热	145 J/(kg·K)
电导率	8.0×10−8/(米欧姆)
热导率	0.449 W/(m·K)
第一电离能	1008.4 kJ/mol
第二电离能	1845.9 kJ/mol
第三电离能	3180 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰变模式 衰变能量 MeV 衰变产物 125I 人造 60.14天 γ衰变 0.03548 127I 100 % 稳定 129I 人造 1.57×107年 β衰变 0.194 129Xe 131I 人造 8.02070天 β衰变 0.971 131Xe
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压

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。

单质物理性质

碘在常溫下是紫色的固體，並會釋放出紫色的氣體。碘會昇華，即是說碘在常壓下並沒有液態，會【升华|直接由固體轉化為氣體】。只有加压碘蒸汽才能液化。

發現

碘是在1811年被伯納·庫圖瓦（Barnard Courtois）在製造硝酸鉀時發現的。碘分子在酸性環境中比較穩定。

名稱由來

英文名稱Iodine來自希臘文ιώδης，意为靛色或紫色。日文則音譯德文Iod的第一個發音而稱之為「沃素」。

用途

• 碘是生物必須的一種微量元素。
• 缺乏碘會引致碘缺乏病，影響甲狀腺，所以在日常飲食中得不到足夠碘的人要吃碘鹽（碘化鈉、碘化鉀，或碘酸鉀）
• 碘酊（又称碘酒，为碘+碘化鉀的酒精溶液）是一種緊急用的消毒劑。
• 攝影用的胶卷含有碘化鉀。
• 電燈裡的燈絲含有碘化鎢。
• 碘化氮是一種炸藥。
• 碘遇淀粉，会产生歧化反应，生成物呈蓝色，由此验证淀粉的存在。

同位素

碘有三十種同位素，其中只有碘-127是穩定的。含放射性的碘-131可以用來治療癌症，例如乳癌。

對人體的影響

人類營養問題

碘是人體必需的元素，用以製造甲狀腺素以調控細胞代謝、神經性肌肉組織發展與成長（特別是在出生胎兒的腦部）。碘缺乏症 是造成可避免性腦損害疾病最常見的因素，全世界估計有五千萬人深受影響。根據英國地質學勘查協會(British geological survey關於 IDD)的調查：全球碘攝取不足的人口估計有20億，其中學齡兒童有2億8千5百萬；其中呆小症(cretinism)約570萬人，腦部損害(brain damage) 2600萬人，甲狀腺腫(Goiter)6億5500萬人；這些人口則主要集中於中非、東南亞、中亞、中歐、東歐等地。

碘缺乏

懷孕期間嚴重的碘缺乏會損害胎兒發展，對腦部發育的傷害最為嚴重，可導致智商明顯低落，因為胎兒與新生兒時期神經組織髓鞘化作用最活躍，並且受甲狀腺素控制。缺碘嚴重者造成呆小症(cretinism)、流產、死胎。其他慢性碘缺乏較普遍的影響有神經性肌肉不足、認知低下。初期的臨床症狀是甲狀腺體積增大，因缺碘反而增加甲狀腺攝取這血液中的碘的效能，是對缺碘補償反應，最後會在脖子形成可見的腫塊，稱甲狀腺腫(Goiter)，可用觸診或超音波掃描法診斷，這也是世界衛生組織(WHO)之國際碘缺乏防治小組所推薦的碘營養評估指標之一。

碘缺乏時會導致TSH升高，這是因為甲狀腺素無法合成，又不斷利用負回饋機制刺激促甲狀腺激素(TSH)分泌所造成。

碘過量

碘過量會有以下症狀：甲狀腺炎（thyroiditis）、甲狀腺腫(Goiter)、甲狀腺機能不足或亢進、乳頭狀甲狀腺癌、過敏反應…。碘攝取過量時，甲狀腺機能反而受損，初期反應是血中促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)高於正常值；攝取量高達 750 μg/d 時，TSH濃度明顯上升。由於TSH濃度升高反映甲狀腺機能有不足的危險，因此在碘攝取充足條件下，以血漿TSH濃度升高作為碘過量危害之指標，缺碘導致的TSH上升則不列入考慮。

人體含量與分佈

成人體內約含碘25～36 mg，大部分的碘集中在甲狀腺(thyroid)內供合成甲狀腺素(thyroxine)之用，正常的情況下約有15~20 mg，但在缺碘的情況下則可能少於20 μg。人體內的甲狀腺素由三碘甲狀腺原氨酸(T₃,triiodothyronine)與四碘甲狀腺原氨酸 (T₄,tetraiodothyronine)組成，其中碘分別佔了59%與65%。除了甲狀腺外，其餘少部分碘則分佈於肌肉、皮膚、血液和中樞神經系統等組織中。

吸收、儲存與排泄

攝取進體內的碘有的是和胺基酸結合；或是以游離狀態如碘酸根(IO₃⁻)以及碘離子(I⁻)形式存在。碘酸根在人體內可被榖胱甘肽還原成碘離子。碘離子的形式在人體的吸收效率很好，大部分都能在消化道被吸收。而和胺基酸結合以及其他有機形式的碘也能被吸收，但效率較差。吸收之碘以碘離子(I⁻)狀態存在血中，送至甲狀腺儲存，以用來合成甲狀腺素。食物中的甲狀腺素T₄及T₃可直接吸收，因此醫藥上能直接口服T₄，作為缺乏甲狀腺素的治療方式。

因為腎臟沒有保留碘離子的機制，多餘的碘多從尿液排出，少數從糞便以及汗水排出。

生理與生化功能

甲状腺激素合成过程图解

碘最主要的功能即是合成甲狀腺素。甲狀腺素是一種重要的荷爾蒙，主要功能是促進代謝，刺激組織生長、成熟和分化，加快心跳，增加心輸出量等。許多其他荷爾蒙需要協同甲狀腺素才能達到有效的作用，例如在幼年發育過程中，生長激素和甲狀腺素共同作用才能使幼童正常生長發育。甲狀腺素有thyroxine(T₄)和triiodothyronine(T₃)兩種形式，血中以T₄濃度較高，但活性以T₃較高。另有一種reverse T₃(rT₃)，是不具活性的代謝產物。不同的脫碘酶(5'-deiodinase、5-deiodinase)可將T₄轉換成T₃以及rT₃，藉此調控甲狀腺素在體內的活性。

甲狀腺由許多囊泡組成，內充滿膠狀蛋白質，囊泡外圍是一層甲狀腺細胞。甲狀腺細胞將碘離子經由 鈉鉀幫浦，消耗ATP，送到細胞內並氧化成碘(I)。接著碘和甲狀腺球蛋白(thyroglobulin)上的酪氨酸殘基結合，形成monoiodotyrosine(MIT)，再加上一個碘則形成diiodotyrosine(DIT)。在囊泡中，兩個DIT偶合形成T₄<圖>；DIT和MIT偶合則形成T₃<圖>。此時T₄以及T₃都還結合在甲狀腺球蛋白上，等到要釋出的時候，整個複合體會送到甲狀腺細胞，甲狀腺球蛋白會在細胞中被水解，T₄以及T₃便可被釋放到血液中。血液中，T₄和T₃大多結合在運輸蛋白上，送到目標組織，進入目標細胞的細胞核中，促進或抑制基因表現，達到控制細胞生長代謝的目的。

食物來源

人體所需的碘大部分來自飲食，諸如：海苔、海帶、龍蝦、貝類、綠色蔬菜、蛋類、乳類、穀類等，其中以海帶、海藻等食物含碘量最為豐富。預防碘之缺乏可採取食品加碘強化的措施，在食鹽中添加適量之碘化鉀(potassium iodide)、碘酸鉀(potassium iodate)等來補充碘的攝取。世界衛生組織建議每千克食鹽可添加20至40毫克碘質。国际食品法典委员会(Codex Alimentarius Commission)的食鹽標準中有關碘化食鹽(iodinated salt)，建議各國衛生當局應評估當地碘質缺乏的情況，以制訂食鹽中最高及最低的含碘量。WHO/FAO 食品添加物聯合專家委員會(JECFA)評估了碘的安全性，建議碘的暫定每日最高容許攝入量為每公斤體重17 μg。

需要量評估方法

• 尿液碘排泄量:

尿液碘排泄量是最合理實用的碘營養指標。人體飲食攝取之碘主要由尿液排出體外，故由尿碘濃度與體重及常數0.0235之乘積，可以推算出每日碘的攝取量。另外，尿碘量能反映近期數日之碘營養狀況，一般來說尿碘濃度與碘的關係如下：人體正常碘尿濃度約為100-200μg/L，當碘尿濃度小於100μg/L時，則表示缺乏危險升高，小於20μg/L則表示嚴重缺乏。

• 甲狀腺體積:

甲狀腺體積可以頸部觸診法診斷，依腫大程度分級，第一級為觸診可判斷但無法目測，第二級則可以目測，但精確的體積測量需用超音波法。當甲狀腺體積腫大，則表示碘的缺乏。一般成人預防甲狀腺腫之最低碘攝取量約70μg/d。

• 甲狀腺碘的新陳代謝速率:

甲狀腺碘的新陳代謝速率也可以用來估算碘之生理需要量。甲狀腺獲碘能力可以由口服或注射放射性碘(I131)被甲狀腺保留之比例來評估，24小時之正常值約為5–20%，但當人體缺碘時比例會增高，而碘充足時比例則減少。一般成人甲狀腺碘的獲取量約為91.2-96.5μg/d。

• 血漿促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone ,TSH)濃度:

血清促甲狀腺激素是反映個人甲狀腺機能的最佳指標，最常用在新生兒先天性甲狀腺機能低下症(congenital hypothyroidism )的篩檢。其正常濃度0.5-5mU/L，碘缺乏時濃度升高，同時對甲狀腺釋放激素(thyroid releasing hormone , TRH)的反應也增強。

建議攝取量

因碘無法長久儲存於身體中，故每天皆需攝取少量的碘。建議每天碘的攝取量如下：0~7歲約90μg；7~12歲約120μg；12歲以上約150μg，懷孕及哺乳婦女不僅需要滿足自己的機體需要，還要滿足胎兒發育所需，如缺碘易造成胎兒生長緩慢、智力異常，故所需攝取量較一般成人高約200μg。

碘的建議攝取量會受碘的吸收量而有所增減，一般而言無機態碘化合物的吸收率通常90%以上。

有些食物含有甲狀腺腫素(goitrogens)，會干擾甲狀腺素合成與利用，例如：樹薯中亞麻苦甘( linamarin )代謝生成的硫氰化合物；十字花科植物(Brassicaceae)，如:高麗菜。受污染河井的腐質物、含碘量高之放射顯影劑、食品添加物、藥物、皮膚或口腔除臭劑、水淨化劑等等也可能干擾碘的利用。

碘攝取過量對身體有害，每天1500μg 對成人有害，故訂有碘的上限攝取量(tolerable upper intake levels，UL)。1~3歲孩童為200μg，4~6歲為300μg，7~9歲為400μg，10~12歲為600μg，13~15歲為800μg，16歲之後則均為1000μg。懷孕期和哺乳期因為對碘耐受力並不改變，故也以1000μg/d為上限攝取量。至於0~12個月嬰兒則不訂定上限攝取量，因為其碘來源應限於母乳、嬰兒配方與日用食物。

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 碘（英文）