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| ヨウ素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 発音 | / ˈ aɪ ə d aɪ n , - d ɪ n , - d iː n / ( EYE -ə-dyne, -din, -deen ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外観 | 光沢のある金属灰色の固体、黒/紫色の液体、紫色のガス | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 標準原子量 A r °(I) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 周期表におけるヨウ素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子番号 ( Z ) | 53 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| グループ | グループ 17 (ハロゲン) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 期間5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブロック | pブロック | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [クラ] 4d 10 5s 2 5p 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 殻あたりの電子数 | 2、8、18、18、7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理的特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| STPでの フェーズ | 固体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | （I 2） 386.85 K（113.7 °C、 236.66 °F） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | （I 2）457.4 K（184.3 °C、363.7 °F） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度（20℃） | 4.944 g/cm3 [ 3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 三点 | 386.65 K、12.1 kPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 臨界点 | 819 K、11.7 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | （I 2） 15.52 kJ/モル | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸発熱 | （I 2） 41.57 kJ/モル | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル熱容量 | (I 2 ) 54.44 J/(モル·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸気圧（菱形）
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| 原子特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化状態 | −1、0、 + 1 、+2、 [4] +3、+4、 +5、+6、 +7（強酸性酸化物） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | ポーリングスケール: 2.66 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー |
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| 原子半径 | 経験的： 午後140時 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 139±3 午後 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ファンデルワールス半径 | 午後198時 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| その他のプロパティ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 自然発生 | 原始的な | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 底心斜方晶系（oS8） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 格子定数 |  b = 478.28 pm c = 982.38 pm （20℃）[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張 | 74.9 × 10 −6 /K (20℃) [a] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 0.449 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | 1.3×10 7 Ω⋅m（0℃） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁気秩序 | 反磁性[5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル磁化率 | −88.7 × 10 −6 cm 3 /モル（298 K）[6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | 7.7GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS番号 | 7553-56-2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 歴史 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発見と最初の分離 | ベルナール・クルトワ（1811） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヨウ素の同位体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ヨウ素は化学元素であり、記号 I、原子番号53です。安定したハロゲンの中で最も重く、標準状態では半光沢のある非金属固体で、114 °C (237 °F) で溶けて濃い紫色の液体になり、184 °C (363 °F) で紫色の気体になります。この元素は、1811年にフランスの化学者ベルナール・クルトワによって発見され、2年後にジョゼフ・ルイ・ゲイ＝リュサックによって、古代ギリシャ語 で「紫」を意味する Ιώδηςにちなんで命名されました。
ヨウ素は、ヨウ化物（I −）、ヨウ素酸塩（IO−
3ヨウ素は、甲状腺ホルモンの合成に必要な必須ミネラル栄養素の中で最も重い元素です。[7]ヨウ素欠乏症は約20億人に影響を及ぼしており、予防可能な知的障害の第一の原因となっています。[8]
現在、ヨウ素の主な生産国はチリと日本です。原子番号が高く、有機化合物に付着しやすいため、無毒の放射線造影剤としても好まれています。人体への吸収が特殊であるため、ヨウ素の放射性同位体は甲状腺がんの治療にも使用できます。ヨウ素は、酢酸や一部のポリマーの工業生産における触媒としても使用されます。
世界保健機関の必須医薬品リストに掲載されています。[9]
歴史
1811年、ヨウ素はフランスの化学者ベルナール・クルトワによって発見された。[10] [11]クルトワは硝石（火薬の必須成分）製造者の家に生まれた。ナポレオン戦争当時、フランスでは硝石の需要が高かった。フランスの硝石層から生産される硝石には炭酸ナトリウムが必要で、これはノルマンディーとブルターニュの海岸で採取された海藻から分離することができた。炭酸ナトリウムを分離するために、海藻を燃やし、灰を水で洗った。残った廃棄物は硫酸を加えて破壊した。クルトワはかつて硫酸を過剰に加え、紫色の蒸気の雲が上がったことがあった。彼は、蒸気が冷たい表面で結晶化し、暗い黒色の結晶を作ることに気づいた。[12]クルトワはこの物質が新しい元素であると疑っていたが、さらに研究を進める資金がなかった。[13]
クルトワは研究を続けるため、友人のシャルル・ベルナール・デゾルム（1777年 - 1838年）とニコラ・クレマン（1779年 - 1841年）にサンプルを渡した。また、化学者ジョゼフ・ルイ・ゲイ＝リュサック（1778年 - 1850年）と物理学者アンドレ＝マリー・アンペール（1775年 - 1836年）にも物質の一部を渡した。1813年11月29日、デゾルムとクレマンはフランス帝国学士院の会合でその物質について説明することでクルトワの発見を公表した。[14] 1813年12月6日、ゲイ＝リュサックは新物質が元素か酸素の化合物であることを発見し発表し、それが元素であることを発見した。[15] [16] [17]ゲイ＝リュサックは、ヨウ素蒸気の色にちなんで、古代ギリシャ語のΙώδης ( iodēs 、「すみれ色」)から「ヨード」(英語では「ヨウ素」) という名前を提案した。 [10] [15]アンペールはサンプルの一部をイギリスの化学者ハンフリー・デービー(1778–1829) に渡していた。デービーはこの物質の実験で塩素との類似性に気づき、元素としても発見した。[18]デービーは12月10日付けの手紙をロンドン王立協会に送り、ヨウ素と呼ばれる新しい元素を特定したと述べた。[19]デービーとゲイ＝リュサックの間で誰が最初にヨウ素を特定したかをめぐって議論が勃発したが、どちらの科学者も自分たちが最初にヨウ素を特定し、またクルトワが最初に元素を単離した人物であることを知っていた。[13]
1873年、フランスの医学研究者カジミール・ダヴェイン（1812-1882）は、ヨウ素の殺菌作用を発見した。[20]イストリア生まれの外科医 アントニオ・グロッシッチ（1849-1926）は、手術野の殺菌を初めて使用した一人である。1908年、彼は手術野の人間の皮膚を急速に殺菌する方法として、ヨウ素チンキを導入した。[21]
初期の周期表では、ヨウ素にはドイツ語の名称であるJodにちなんでJという記号がよく使われていました。ドイツ語の文献では、今でもIの代わりにJが頻繁に使用されています。[22]
プロパティ
ヨウ素は、周期表ではフッ素、塩素、臭素の下、第17族に属する4番目のハロゲンです。アスタチンとテネシンは放射性であるため、ヨウ素は最も重く安定したハロゲンです。ヨウ素の電子配置は[Kr]4d 10 5s 2 5p 5で、5番目で最も外側の殻にある7つの電子が価電子です。他のハロゲンと同様に、完全なオクテットには電子が 1 つ足りないため酸化剤であり、外殻を完成させるために多くの元素と反応するが、周期表の傾向に沿って、安定したハロゲンの中で最も弱い酸化剤である。電気陰性度はハロゲンの中で最も低く、ポーリングスケールでわずか 2.66 である (フッ素、塩素、臭素はそれぞれ 3.98、3.16、2.96 であるのに対し、アスタチンは電気陰性度 2.2 でこの傾向を継続している)。したがって、元素ヨウ素は化学式 I 2の二原子分子を形成し、2 つのヨウ素原子が電子対を共有してそれぞれが安定したオクテットを実現する。高温では、これらの二原子分子はヨウ素原子対を可逆的に解離する。同様に、ヨウ化物イオンI −は、安定したハロゲンの中で最も強い還元剤であり、最も容易に二原子I 2に酸化される。[23]（アスタチンはさらに不安定で、At −として容易にAt 0またはAt +に酸化される。）[24]
ハロゲンはグループの下位にいくほど色が濃くなります。フッ素は非常に淡い黄色、塩素は緑がかった黄色、臭素は赤褐色、ヨウ素は紫色です。
元素ヨウ素は水にわずかに溶け、1グラムは20℃で3450mL、50℃で1280mLに溶解する。ヨウ化カリウムを加えると、他のポリヨウ化物とともに三ヨウ化物イオンが形成され、溶解度が上がる。 [25]ヘキサンや四塩化炭素などの非極性溶媒はより高い溶解度を提供する。[26]水溶液などの極性溶液は茶色で、これらの溶媒がルイス塩基として働くことを反映している。一方、非極性溶液はヨウ素蒸気の色である紫色である。[25]ヨウ素が極性溶媒に溶解すると電荷移動錯体が形成され、色が変わる。ヨウ素は四塩化炭素や飽和炭化水素に溶解すると紫色になるが、電荷移動付加物を形成する溶媒であるアルコールやアミンでは濃い茶色になる。 [27]
ヨウ素の融点と沸点はハロゲンの中で最も高く、グループの下に行くほど上昇する傾向にある。これは、ヨウ素が最も大きな電子雲を持ち、最も分極しやすいため、その分子はハロゲンの中で最も強いファンデルワールス相互作用を持つためである。同様に、ヨウ素はハロゲンの中で最も揮発性が低いが、固体が紫色の蒸気を発しているのが観察される。[23]この特性のため、ヨウ素は固体から気体への直接昇華を示すためによく使用され、大気圧では溶けないという誤解が生じる。[28]ヨウ素はハロゲンの中で最も大きな原子半径を持つため、第一イオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度、反応性がハロゲンの中で最も低い。[23]
二ヨウ素のハロゲン間結合は、すべてのハロゲンの中で最も弱い。そのため、大気圧下の気体ヨウ素サンプルの1％は、575℃でヨウ素原子に解離する。フッ素、塩素、臭素が同程度に解離するには、750℃を超える温度が必要である。ヨウ素への結合のほとんどは、より軽いハロゲンへの類似の結合よりも弱い。[23]気体ヨウ素は、I 2分子で構成され、I–I結合長は266.6 pmである。I–I結合は、知られている中で最も長い単結合の1つである。塩素や臭素と同じ結晶構造を持つ固体の斜方晶系ヨウ素では、さらに長くなる（271.5 pm） 。 （記録はヨウ素の隣人であるキセノンが保持しており、Xe-Xe結合長は308.71 pmである。）[29]そのため、ヨウ素分子内では、各原子の2番目に近い隣原子との間で重要な電子相互作用が発生し、これらの相互作用により、バルクのヨウ素は光沢のある外観と半導体特性を呈する。 [ 23]ヨウ素は、バンドギャップが1.3 eV（125 kJ/mol）の2次元半導体である。結晶層の平面内では半導体であり、垂直方向では絶縁体である。[23]
同位体
ヨウ素の同位体40種のうち、自然界に存在するのはヨウ素127のみである。他の同位体は放射性であり、半減期は原始的であるには短すぎる。そのため、ヨウ素は単一同位体かつ単一核種であり、その原子量は自然界の定数であるため、非常に正確に知られている。[23]
ヨウ素の放射性同位体の中で最も長寿命なのはヨウ素129で、半減期は1570万年で、ベータ崩壊により安定したキセノン129になります。[30]ヨウ素129は太陽系が形成される前にヨウ素127とともに生成されましたが、今では完全に崩壊しており、絶滅した放射性核種となっています。かつて存在していたことは、娘核種であるキセノン129の過剰から判断できるかもしれませんが、この特性を利用して太陽系の元素の超新星源の年代を決定する初期の試み[31]は、ヨウ素129を生成する代替の核過程と、ヨウ素の高温での揮発性のために困難になっています。[32] 環境中での移動性のため、ヨウ素129は非常に古い地下水の年代測定に使用されてきました。[33] [34]ヨウ素129は宇宙線による大気中のキセノンの核分裂で生成される宇宙線起源核種でもあるため、現在でも痕跡量が存在する。これらの痕跡量は地球上のヨウ素全体の10 −14～ 10 −10を占める。また、野外核実験でも生成され、半減期が非常に長く、核分裂生成物の中で最も長いため、有害ではない。1960年代から1970年代の核実験のピーク時には、ヨウ素129は地球上のヨウ素全体の約10 −7 を占めるに過ぎなかった。[35]ヨウ素127とヨウ素129の励起状態は、メスバウアー分光法でよく使用される。[23]
その他のヨウ素放射性同位元素の半減期ははるかに短く、数日以内である。[30]それらのいくつかは、体内に入ったヨウ素が貯蔵され濃縮される甲状腺を含む医療用途がある。ヨウ素123の半減期は13時間で、電子捕獲によってテルル123に崩壊し、ガンマ線を放出する。ヨウ素123は、単一光子放出コンピュータ断層撮影（SPECT）やX線コンピュータ断層撮影（X線CT）スキャンなどの核医学画像診断に使用されている。 [36]ヨウ素125の半減期は59日で、電子捕獲によってテルル125に崩壊し、低エネルギーのガンマ線を放出する。ヨウ素131は、半減期が8日で、ベータ崩壊して励起状態の安定したキセノン131になり、ガンマ線を放出して基底状態になります。一般的な核分裂生成物であるため、放射性降下物に高濃度で存在します。その後、汚染された食品から吸収され、甲状腺にも蓄積します。崩壊すると、甲状腺に損傷を引き起こす可能性があります。高濃度のヨウ素131にさらされることによる主なリスクは、後年、放射線性甲状腺がんを発症する可能性があることです。その他のリスクには、非がん性腫瘍や甲状腺炎の可能性などがあります。[38]
ヨウ素131の悪影響に対する予防法として、通常、ヨウ化カリウム錠の形で安定ヨウ素127を甲状腺に浸透させ、最適な予防のために毎日服用します。 [39]しかし、まさにこの理由から、組織によるヨウ素の吸収後に組織破壊が必要な場合、ヨウ素131は放射線療法の医療目的にも使用されます。 [40]ヨウ素131は放射性トレーサーとしても使用されます。[41] [42] [43] [44]
化学と化合物
ヨウ素は非常に反応性が高いが、他のハロゲンに比べるとはるかに反応性が低い。例えば、塩素ガスは一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化硫黄をハロゲン化し て（それぞれホスゲン、ニトロシル塩化物、スルフリル塩化物に）しまいますが、ヨウ素はそうしません。さらに、金属のヨウ素化は塩素化や臭素化よりも低い酸化状態になる傾向があります。例えば、レニウム金属は塩素と反応して六塩化レニウムを形成しますが、臭素とは五臭化レニウムのみを形成し、ヨウ素では四ヨウ化レニウムのみを生成できます。[23]しかし、同様に、ヨウ素はハロゲンの中で最もイオン化エネルギーが低く、最も酸化されやすいため、より顕著な陽イオン化学を持ち、その高い酸化状態は臭素や塩素よりもむしろ安定しており、例えば七フッ化ヨウ素に見られます。[25]
電荷移動錯体
ヨウ素分子 I 2 はCCl 4や脂肪族炭化水素に溶解し、明るい紫色の溶液を与える。これらの溶媒では、吸収帯の最大値は 520 – 540 nm の領域で発生し、π *からσ *への遷移に割り当てられる。これらの溶媒中の I 2 がルイス塩基と反応すると、I 2ピークの青方偏移が見られ、付加物の形成による新しいピーク (230 – 330 nm) が生じる。これは電荷移動錯体と呼ばれる。[46]
ヨウ化水素
ヨウ素の最も単純な化合物はヨウ化水素、HIである。これは無色の気体で、酸素と反応して水とヨウ素を生成する。実験室でのヨウ素化反応には有用であるが、他のハロゲン化水素とは異なり、大規模な工業用途はない。商業的には、通常、ヨウ素を硫化水素またはヒドラジンと反応させることによって製造される：[47]
2 I 2 + N 2 H 4 4 HI + N 2
室温では、フッ化水素を除くすべてのハロゲン化水素と同様に無色の気体である。これは、水素が大きく電気陰性度の弱いヨウ素原子と強い水素結合を形成できないためである。融点は−51.0 °C (−59.8 °F)、沸騰点は−35.1 °C (−31.2 °F) である。吸熱性化合物であり、室温で発熱的に解離することができるが、触媒が存在しない限り、このプロセスは非常に遅い。室温で水素とヨウ素が反応してヨウ化水素を生成する反応は完了しない。H–I結合解離エネルギーも同様にハロゲン化水素の中で最も小さく、295 kJ/molである。[48]
水性ヨウ化水素は、強酸であるヨウ化水素酸として知られている。ヨウ化水素は水に非常に溶けやすく、1リットルの水には425リットルのヨウ化水素が溶け、飽和溶液にはヨウ化水素1分子に対して水分子が4つしか含まれていない。 [49]市販のいわゆる「濃縮」ヨウ化水素酸には、通常、質量比で48～57%のヨウ化水素が含まれている。溶液は、 100gの溶液あたり56.7gのヨウ化水素で、沸点126.7°C (260.1°F)の共沸混合物を形成する。したがって、水の蒸発によってヨウ化水素酸をこれ以上濃縮することはできない。[48]気体のヨウ化水素とは異なり、ヨウ化水素酸は、カティバ法による酢酸の製造に主に工業的に使用されている。[50] [51]
フッ化水素とは異なり、無水液体ヨウ化水素は、沸点が低く、液体範囲が狭く、誘電率が低く、H 2 I +とHIに著しく解離しないため、溶媒として扱うのが困難です。−
2イオン - 後者はいずれにせよ、二フッ化物イオン（HF−
2）は、水素とヨウ素の間の非常に弱い水素結合のためであるが、 Cs +やNRなどの非常に大きく弱い分極陽イオンとの塩は、+
4（R = Me、Et、Bu n）は依然として単離されている可能性がある。無水ヨウ化水素は貧溶媒であり、ニトロシルクロリドやフェノールなどの小分子化合物、またはテトラアルキルアンモニウムハライドなどの非常に低い格子エネルギーを持つ塩しか溶かすことができない。[48]
その他の二元ヨウ素化合物
希ガスを除いて、周期表上のほぼすべての元素は、アインスタイニウム（EsI 3が知られている）まで、ヨウ素と二元化合物を形成することが知られている。1990年まで、三ヨウ化窒素[52]はアンモニア付加物としてのみ知られていた。アンモニアを含まないNI 3は、-196 °Cで単離可能であるが、0 °Cで自然に分解することがわかった。[53]元素の電気陰性度に関連する熱力学的理由により、室温で安定な中性ヨウ化硫黄およびセレンも存在しないが、S 2 I 2およびSI 2は、それぞれ183 Kと9 Kまで安定している。2022年現在、中性の二元ヨウ化セレンは（どの温度でも）明確に特定されていない。[54]硫黄およびセレンヨウ素多原子カチオン（例えば、[S 2 I 4 2+ ][AsF 6 – ] 2および[Se 2 I 4 2+ ][Sb 2 F 11 – ] 2）が合成され、結晶学的に特徴付けられている。[55]
ヨウ化物イオンのサイズが大きく、ヨウ素の酸化力が弱いため、二成分ヨウ化物で高い酸化状態を達成するのは困難であり、最大の酸化状態はニオブ、タンタル、プロトアクチニウムの五ヨウ化物で知られている。ヨウ化物は、元素またはその酸化物、水酸化物、炭酸塩とヨウ化水素酸との反応によって生成され、その後、低圧または無水ヨウ化水素ガスと組み合わせた適度な高温で脱水される。これらの方法は、ヨウ化物生成物が加水分解に対して安定している場合に最もよく機能する。他の合成法には、ヨウ素またはヨウ化水素による元素の高温酸化ヨウ素化、ヨウ素、揮発性金属ハロゲン化物、四ヨウ化炭素、または有機ヨウ化物による金属酸化物またはその他のハロゲン化物の高温ヨウ素化がある。例えば、モリブデン(IV)酸化物は230℃でヨウ化アルミニウム(III)と反応してヨウ化モリブデン(II)を生成する。以下はハロゲン交換を伴う例であり、塩化タンタル(V)と過剰のヨウ化アルミニウム(III)を400℃で反応させてヨウ化タンタル(V)を生成する。[56]
低級ヨウ化物は、熱分解や不均化反応、あるいは高級ヨウ化物を水素や金属で還元することによって生成される。例：[56]
![{\displaystyle {\ce {TaI5{}+Ta->[{\text{熱勾配}}][{\ce {630^{\circ }C\ ->\ 575^{\circ }C}}] Ta6I14}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2bccb303062c4ab95661541d583e04d60a434c25)
金属の酸化状態が低い（+1 から +3）ほとんどの金属ヨウ化物はイオン性です。非金属は共有結合分子ヨウ化物を形成する傾向があり、金属は +3 以上の高酸化状態の場合も同様です。酸化状態が +3 の金属では、イオン結合ヨウ化物と共有結合ヨウ化物の両方が知られています（たとえば、ヨウ化スカンジウムはほとんどイオン性ですが、ヨウ化アルミニウムはそうではありません）。イオン性ヨウ化物 MI n は、同じ元素のハロゲン化物 MX nの中で最も融点と沸点が低くなる傾向があります。これは、陽イオンと陰イオン間の静電引力が大きなヨウ化物陰イオンに対して最も弱いためです。対照的に、共有結合ヨウ化物は、同じ元素のハロゲン化物の中で最も融点と沸点が高くなる傾向があります。これは、ヨウ素がハロゲンの中で最も分極しやすく、その中で最も多くの電子を持っているため、ファンデルワールス力に最も寄与できるためです。当然ながら、中間ヨウ化物には例外が多く、一方の傾向が他方の傾向に取って代わられる。同様に、主にイオン性のヨウ化物（例えばカリウムやカルシウム）の水への溶解度は、その元素のイオン性ハロゲン化物の中で最も高いが、共有結合性のヨウ化物（例えば銀）の水への溶解度はその元素の中で最も低い。特に、ヨウ化銀は水に非常に溶けにくく、その生成はヨウ素の定性試験としてよく使用される。[56]
ヨウ素ハロゲン化物
ハロゲンは、化学量論XY、XY 3、XY 5、XY 7 （XはYより重い）の多くの二元反磁性 ハロゲン間化合物を形成し、ヨウ素も例外ではない。ヨウ素は、3つの可能な二原子ハロゲン間化合物、三フッ化物と三塩化物、五フッ化物、そしてハロゲンの中では例外的に七フッ化物を形成する。また、ワインレッドや明るいオレンジ色のICl化合物など、多数の陽イオン性および陰イオン性の誘導体も特徴付けられている。+
2および暗褐色または紫がかった黒色のI 2 Cl +化合物。これら以外にも、ヨウ化シアン（ICN）、チオシアン酸ヨウ素（ISCN）、アジ化ヨウ素（IN 3 ）などの擬似ハロゲン化物も知られています。[57]
一フッ化ヨウ素（IF）は室温では不安定で、非常に容易かつ不可逆的にヨウ素と五フッ化ヨウ素に不均化するため、純粋な状態では得られません。-45 °Cでトリクロロフルオロメタン中のフッ素ガスとヨウ素の反応、-78 °Cでトリクロロフルオロメタン中の三フッ化ヨウ素の反応、または0 °Cでフッ化銀（I）の反応から合成できます。 [57] 一方、一塩化ヨウ素（ICl）と一臭化ヨウ素（IBr）は中程度に安定しています。前者は揮発性の赤褐色化合物で、塩素とヨウ素の発見から間もなく、1813年から1814年にかけてジョゼフ・ルイ・ゲイ＝リュサックとハンフリー・デービーによって独立に発見されました。中間体のハロゲンである臭素に非常によく似ているため、ユストゥス・フォン・リービッヒは臭素（発見していた）を一塩化ヨウ素と取り違えました。一塩化ヨウ素と一臭化ヨウ素は、ヨウ素を塩素または臭素と室温で反応させ、分別結晶化で精製するだけで作ることができます。どちらも非常に反応性が高く、白金や金をも侵しますが、ホウ素、炭素、カドミウム、鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステンには影響しません。有機化合物との反応は条件によって異なります。塩化ヨウ素蒸気は、フェノールとサリチル酸を塩素化する傾向がある。これは、塩化ヨウ素がホモリティック分裂を起こすと、塩素とヨウ素が生成され、前者の方が反応性が高いためである。しかし、四塩化炭素溶液中の塩化ヨウ素は、I–Cl結合のヘテロリティック分裂が起こり、I +が求電子剤としてフェノールを攻撃するため、ヨウ素化が主な反応となる。しかし、一臭化ヨウ素は、溶液中で元素に解離する傾向があり、臭素はヨウ素よりも反応性が高いため、四塩化炭素溶液中でもフェノールを臭素化する傾向がある。[57]液体の場合、一塩化ヨウ素と一臭化ヨウ素はIに解離する。
2バツ+
およびIX−
2イオン（X = Cl、Br）であるため、これらは重要な電気伝導体であり、イオン化溶媒として使用することができます。[57]
三フッ化ヨウ素(IF 3 ) は、-28 °C 以上で分解する不安定な黄色の固体です。そのため、あまり知られていません。フッ素ガスはヨウ素を五フッ化物まで酸化する傾向があるため、製造が困難です。低温で二フッ化キセノンと反応させる必要があります。三塩化ヨウ素は、平面二量体 I 2 Cl 6として固体状態で存在し、明るい黄色の固体で、-80 °C でヨウ素と液体塩素を反応させることで合成されます。一塩化ヨウ素と塩素に容易に解離し、強力な塩素化剤として作用する可能性があるため、精製中は注意が必要です。液体三塩化ヨウ素は電気を通すため、IClに解離している可能性があります。+
2およびICl−
4イオン[58]
五フッ化ヨウ素（IF 5 ）は無色で揮発性の液体で、熱力学的に最も安定したフッ化ヨウ素であり、室温でヨウ素とフッ素ガスを反応させることで作ることができます。これはフッ素化剤ですが、ガラス器具に保存できるほど穏やかです。また、 IFへの解離のため、液体状態ではわずかな導電性があります。+
4そしてIF−
6五角両錐形の七フッ化 ヨウ素（IF 7）は、ハロゲン間化合物の中では三フッ化塩素、五フッ化塩素、五フッ化臭素に次ぐ非常に強力なフッ素化剤である。低温でもほぼ全ての元素と反応し、パイレックスガラスをフッ素化してヨウ素（VII）オキシフッ化物（IOF 5 ）を形成し、一酸化炭素に引火する。[59]
ヨウ素酸化物およびオキソ酸
ヨウ素酸化物は、ヨウ素と酸素の電気陰性度の大きな差から生じる強い I–O 結合のため、すべてのハロゲン酸化物の中で最も安定しており、最も古くから知られています。[27]安定した白色の吸湿性五酸化 ヨウ素(I 2 O 5 ) は、1813 年にゲイ＝リュサックとデービーによって形成されて以来知られています。これは、ヨウ素酸(HIO 3 ) の脱水によって最も簡単に作ることができ、その無水物です。室温で一酸化炭素を急速に完全に二酸化炭素に酸化するため、一酸化炭素濃度を測定するための有用な試薬です。また、窒素酸化物、エチレン、硫化水素も酸化します。これは三酸化硫黄およびペルオキシジスルフィリルジフルオリド (S 2 O 6 F 2 )と反応してヨウ素カチオン [IO 2 ] +の塩を形成し、濃硫酸によって [IO] + を含むヨウ素塩に還元される。フッ素、三フッ化臭素、四フッ化硫黄、またはクロリルフルオリドによってフッ素化されて五フッ化ヨウ素となり、これも五酸化ヨウ素と反応してヨウ素(V)オキシフルオリド IOF 3となる。安定性の低い酸化物としては他に I 4 O 9や I 2 O 4などが知られている。これらの構造は決定されていないが、それぞれ I III (I V O 3 ) 3および [IO] + [IO 3 ] −であると推測される。[60]
さらに重要なのは4つのオキソ酸である：次亜ヨウ素酸（HIO）、ヨウ素酸（HIO 2）、ヨウ素酸（HIO 3）、過ヨウ素酸（HIO 4またはH 5 IO 6）。ヨウ素が水溶液に溶解すると、以下の反応が起こります：[61]
次亜ヨウ素酸は不均化に対して不安定である。こうして形成された次亜ヨウ素酸イオンは直ちに不均化してヨウ化物とヨウ素酸塩を生成する。[61]
3 IO − ⇌ 2 IO − + IO−
3 10 20キロ
3 10 20キロ
ヨウ素酸とヨウ素酸塩はさらに安定性が低く、存在するとしても、ヨウ化物がヨウ素酸塩に酸化される際の一時的な中間体としてのみ存在する。[ 61]これらの化合物の中では、ヨウ素酸塩が群を抜いて重要であり、600 °C の高圧下で酸素を用いてアルカリ金属ヨウ化物を酸化するか、ヨウ素を塩素酸塩で酸化することによって生成できる。非常にゆっくりと不均化して塩化物と過塩素酸塩を形成する塩素酸塩とは異なり、ヨウ素酸塩は酸性溶液とアルカリ性溶液の両方で不均化に対して安定している。これらから、ほとんどの金属の塩を得ることができる。ヨウ素酸は、ヨウ素水性懸濁液を電気分解または硝酸の発煙によって酸化することで最も簡単に生成できる。ヨウ素酸塩はハレートの中で最も酸化力が弱いが、最も速く反応する。[62]
多くの周期律が知られており、予想される四面体IOだけでなく、−
4、四角錐型IOも3−5
5人、八面体オルト過ヨウ素酸塩IO5−6
5−6、[IO 3 (OH) 3 ] 2−、[I 2 O 8 (OH 2 )] 4−、およびI
2お4−9
これらは通常、アルカリヨウ素酸ナトリウムを電気化学的に酸化することによって（陽極として酸化鉛（IV）を使用）、または塩素ガスによって酸化することによって製造される： [63]
IO−
3+ 6 OH − → IO5−6
5−6+ 3 H 2 O + 2 e −
3+ 6 OH − → IO5−6
5−6+ 3 H 2 O + 2 e −
IO−
3+ 6 OH − + Cl 2 → IO5−6
5−6+ 2 塩素− + 3 H 2 O
3+ 6 OH − + Cl 2 → IO5−6
5−6+ 2 塩素− + 3 H 2 O
これらは熱力学的および動力学的に強力な酸化剤であり、Mn 2+をMnOに素早く酸化する。−
4、グリコール、α-ジケトン、α-ケトール、α-アミノアルコール、α-ジアミンを分解する。[63]オルト過ヨウ素酸塩は、負電荷が非常に高い -5 のため、特に金属間の高酸化状態を安定化する。オルト過ヨウ素酸、H 5 IO 6 は安定しており、真空中 100 °C で脱水してメタ過ヨウ素酸、HIO 4になる。さらに進んでも、存在しない七酸化ヨウ素 (I 2 O 7 ) にはならず、五酸化ヨウ素と酸素になる。過ヨウ素酸は硫酸によってプロトン化されてI (OH)+
6陽イオン、Te(OH) 6およびSb(OH)と等電子的−
6、重硫酸塩と硫酸塩を含む塩を生成する。[27]
ポリヨウ素化合物
ヨウ素を発煙硫酸などの強酸に溶解すると、Iを含む明るい青色の常磁性溶液ができる。+
2陽イオンが形成される。ヨウ素を五フッ化アンチモンで酸化すると、二ヨウ素陽イオンの固体塩が得られる：[27]
2 I 2 + 5 SbF 5 2 I 2 Sb 2 F 11 + SbF 3
塩I 2 Sb 2 F 11は濃い青色で、青色のタンタル類似体I 2 Ta 2 F 11も知られています。I 2のI-I結合長は267 pmですが、I+
2後者の欠けている電子が反結合軌道から除去され、結合が強くなり、したがって結合が短くなるため、256 pmしかありません。フルオロ硫酸溶液では、濃い青色のI+
2-60 °C以下で可逆的に二量体化し、赤色の長方形の反磁性Iを形成する。2+
4 円他のポリヨウ素カチオンについては、あまりよく特徴づけられていないが、これには曲がった暗褐色または黒色のIが含まれる。+
3中心対称のC 2 h緑または黒I+
5、AsFで知られている−
6およびAlCl−
4塩など。[27] [64]
水溶液中の唯一の重要なポリヨウ化物アニオンは直鎖三ヨウ化物イオンである。−
3この形成により、ヨウ素の水中溶解度がヨウ化カリウム溶液の添加によって増加する理由が説明される：[27]
私2 + 私− ⇌私−
3（20℃でK当量＝約700）
3（20℃でK当量＝約700）
ヨウ素とヨウ化物を含む溶液が結晶化すると、 Iのような他の多くのポリヨウ化物が見つかることがあります。−
5、私−
9、私2−4
...、そして私2−8
...、 Cs +のような大きな弱分極陽イオンとの塩は単離される可能性がある。[27] [65]
有機ヨウ素化合物
有機ヨウ素化合物は、アミンのホフマン脱離反応[66]、ウィリアムソンエーテル合成[67]、ウルツカップリング反応[68]、グリニャール試薬[69]など、有機合成の発展に重要な役割を果たしてきました。
炭素–ヨウ素結合は、コア有機化学の一部を形成する一般的な官能基です。正式には、これらの化合物はヨウ化物アニオンの有機誘導体と考えることができます。最も単純な有機ヨウ素化合物であるアルキルヨウ化物は、アルコールと三ヨウ化リンの反応によって合成できます。これらは、求核置換反応やグリニャール試薬の調製に使用できます。C–I結合は、炭素（2.55）とヨウ素（2.66）の電気陰性度の差がごくわずかであるため、すべての炭素–ハロゲン結合の中で最も弱いです。そのため、ヨウ化物はハロゲンの中で最も脱離基が良く、多くの有機ヨウ素化合物は、時間の経過とともに保存すると元素ヨウ素に分解して黄色に変わります。そのため、 C–I結合の形成と切断が容易なため、有機合成では一般的に使用されています。[70]また、ヨウ素の原子量が大きいため、他の有機ハロゲン化合物よりも密度がかなり高い。[71]ヨウ素化合物のようないくつかの有機酸化剤は、-1 よりも高い酸化状態のヨウ素を含む。例えば、アルコールをアルデヒドに酸化するための一般的な試薬である2-ヨードキシ安息香酸、[72]およびアルケンとアルキンの選択的塩素化に使用されるヨードベンゼンジクロリド(PhICl 2 ) などである。[73]有機ヨウ素化合物のよりよく知られた用途の 1 つは、いわゆるヨードホルム試験であり、この試験では、メチルケトン(またはメチルケトンに酸化される可能性のある他の化合物)の徹底的なヨウ素化によってヨードホルム(CHI 3 ) が次のように生成される。 [74]
有機塩素化合物や有機臭素化合物と比較して有機ヨウ素化合物を使用することの欠点は、ヨウ素が高価であり、有機ヨウ素化合物が強力なアルキル化剤であるため、ヨウ素誘導体の費用と毒性が高いことです。[75]例えば、ヨードアセトアミドとヨード酢酸は、システイン残基を不可逆的にアルキル化し、ジスルフィド結合の再形成を防ぐことでタンパク質を変性させます。 [76]
フィンケルシュタイン反応によるハロゲン交換によるヨードアルカンの生成は、ヨウ化物が塩化物や臭化物よりも脱離基として優れているという事実により、やや複雑である。しかし、その差は小さいため、ハロゲン化物塩の溶解度の差を利用するか、ハロゲン化物塩を過剰に使用することで、反応を完結させることができる。[74]古典的なフィンケルシュタイン反応では、塩化アルキルまたは臭化アルキルをヨウ化ナトリウムのアセトン溶液で処理してヨウ化アルキルに変換する。ヨウ化ナトリウムはアセトンに溶けるが、塩化ナトリウムと臭化ナトリウムは溶けない。[77]反応は、不溶性塩の沈殿による質量作用によって生成物に向かって進む。 [78] [79]
発生と生成
ヨウ素は安定したハロゲンの中で最も少なく、 地球の地殻岩石中にわずか0.46 ppmしか含まれておらず（比較：フッ素：544 ppm、塩素：126 ppm、臭素：2.5 ppm）、60番目に多い元素となっている。[80]ヨウ化物鉱物は稀であり、経済的に抽出できるほど濃縮されている鉱床のほとんどはヨウ素酸塩鉱物である。例としては、ラウタライト、Ca(IO 3 ) 2、およびディーツァイト、7Ca(IO 3 ) 2 ·8CaCrO 4が挙げられる。[80]これらは、チリで発見され、主産物が硝酸ナトリウムであるカリケに微量不純物として含まれる鉱物である。合計で、質量の0.02%以上1%以下のヨウ素を含むことができる。[81]ヨウ素酸ナトリウムはカリケから抽出され、亜硫酸水素ナトリウムによってヨウ化物に還元される。この溶液は、次に抽出したばかりのヨウ素酸塩と反応し、ヨウ素と均化して濾過される。[23]
19 世紀には、ヨウ素の主な供給源はカリーチであり、現在でもケルプ（もはや経済的に採算が取れない）に代わって重要であり続けている[82]が、20 世紀後半には、塩水がそれに匹敵する供給源として登場した。東京東部の日本の南関東ガス田と、オクラホマ州北西部のアメリカのアナダルコ盆地ガス田は、そのような供給源として最大の 2 つである。塩水は、供給源の深部で 60 °C よりも高温である。塩水は、まず硫酸を使用して精製および酸性化され、次に、存在するヨウ化物が塩素によってヨウ素に酸化される。ヨウ素溶液が生成されるが、希薄であるため、濃縮する必要がある。空気が溶液に吹き込まれてヨウ素が蒸発し、吸収塔に送られ、そこで二酸化硫黄がヨウ素を還元する。ヨウ化水素(HI) は塩素と反応してヨウ素を沈殿させる。濾過・精製後、ヨウ素は包装される。[81] [83]
2 HI + Cl 2 → I 2 ↑ + 2 HCl
I 2 + 2 H 2 O + SO 2 → 2 HI + H 2 SO 4
2 HI + Cl 2 → I 2 ↓ + 2 HCl
これらの供給源により、今日ではチリと日本が最大のヨウ素生産国となっている。[80]あるいは、塩水を硝酸銀で処理してヨウ素をヨウ化銀として沈殿させ、その後鉄と反応させて金属銀とヨウ化鉄(II)の溶液を形成することもできる。その後、塩素との置換によりヨウ素が遊離する。[84]
アプリケーション
生産されるヨウ素の約半分はさまざまな有機ヨウ素化合物に使用され、他の15％は純粋な元素として残り、さらに15％はヨウ化カリウムの形成に使用され、さらに15％は他の無機ヨウ素化合物に使用されます。[23]ヨウ素化合物の主な用途には、触媒、動物飼料サプリメント、安定剤、染料、着色剤、顔料、医薬品、衛生（ヨウ素チンキから）、写真などがあります。その他の用途には、スモッグ抑制、人工降雨、分析化学におけるさまざまな用途があります。[23]
化学分析
ヨウ化物イオンとヨウ素酸イオンは、例えばヨウ素滴定法などの定量分析によく使用されます。ヨウ素とデンプンは青色の錯体を形成し、この反応はデンプンまたはヨウ素の検査や、ヨウ素滴定法の指示薬としてよく使用されます。デンプンのヨウ素検査は、デンプンを含む紙に印刷された偽造紙幣の検出に今でも使用されています。[85]
ヨウ素価は、化学物質（通常は脂肪または油） 100グラムあたりに消費されるヨウ素のグラム質量です。ヨウ素価は、脂肪酸の不飽和度を測定するためによく使用されます。この不飽和度は、ヨウ素化合物と反応する 二重結合の形をとります。
テトラヨード水銀酸カリウム（II）（K 2 HgI 4 ）は、ネッスラー試薬としても知られています。これは、アンモニアの高感度スポットテストとしてよく使用されます。同様に、マイヤー試薬（テトラヨード水銀酸カリウム（II）溶液）は、アルカロイドの試験のための沈殿試薬として使用されます。[86]水性アルカリ性ヨウ素溶液は、メチルケトンのヨードホルム試験に使用されます。[74]
分光法
ヨウ素分子のスペクトル I 2は、波長範囲 500～700 nm の鋭いスペクトル線（これだけではない）から構成されています。そのため、これは波長基準（二次標準）として広く使用されています。これらの線のうちの 1 つに焦点を合わせながら分光ドップラーフリー技術で測定すると、ヨウ素分子の超微細構造が明らかになります。線は分解され、15 成分（偶数回転量子数J even）または 21 成分（奇数回転量子数J odd）が測定可能になります。[87]
ガンマ線検出用の結晶シンチレータには、ヨウ化セシウムやタリウム添加ヨウ化ナトリウムが使用されています。効率が高く、エネルギー分散型分光が可能ですが、解像度はやや劣ります。
宇宙船の推進
反応物質としてヨウ素を使用するイオンスラスタ推進システムは、日本のはやぶさ探査機、ESAのGOCE衛星、NASAのDARTミッションなど、以前の宇宙船の推進に使用されたグリッドイオンスラスタよりもコンパクトで、質量（およびコスト）が少なく、効率的に動作することができます。これらの宇宙船はすべて、この目的でキセノンを使用していました。ヨウ素の原子量はキセノンより3.3％少ないだけですが、最初の2つのイオン化エネルギーは平均で12％低いです。これらを合わせると、ヨウ素イオンは有望な代替品になります。[88] [89]しかし、ヨウ素はキセノンプラズマには存在しない化学反応性の問題を引き起こします。[90]
ヨウ素の使用により、イオン推進技術のより広範な応用が可能になり、特に小型宇宙船での利用が拡大するだろう。[89]欧州宇宙機関によると、「この小規模だが潜在的に破壊的なイノベーションは、小型衛星がミッション終了時に大気圏に突入して燃え尽きることで、安価かつ容易に自爆できるようにすることで、宇宙ゴミを空から一掃するのに役立つ可能性がある。」 [91]
2021年初頭、フランスのグループThrustMeは、宇宙船用の電動イオンスラスタの軌道上デモンストレーションを実施しました。このデモンストレーションでは、静電場でイオンを加速して推力を発生させるために、プラズマ源としてキセノンの代わりにヨウ素が使用されました。[88]
薬
元素ヨウ素（I 2 ）は医療において防腐剤として使用される。 [92]三ヨウ化物（I 3 −、難水溶性の元素ヨウ素にヨウ化物を加えることで生成される）から様々なヨウ素化物まで、多くの水溶性化合物は、塗布されるとゆっくりと分解してI 2を放出する。[93]
ヨウ化物とヨウ素酸塩は、ヨウ素化塩に低用量で使用されています。ヨウ化カリウムの飽和溶液は、急性甲状腺中毒症の治療に使用されます。また、この同位体が甲状腺や甲状腺型組織を標的としない放射性医薬品（イオベングアンなど）の一部として使用される場合、甲状腺でのヨウ素131の取り込みを阻害するためにも使用されます（上記の同位体のセクションを参照）。[94] [95]
ヨウ素は電子密度と原子番号が高い元素であるため、最も内側の電子の光電効果により、33.3 keVより弱いX線を吸収します。 [96]有機ヨウ素化合物は、X線造影剤として静脈注射で使用されます。この用途は、多くの場合、血管造影法やCTスキャンなどの高度なX線技術と組み合わせて使用されます。現在、水溶性造影剤はすべてヨウ素含有化合物に依存しています。
その他
家畜の栄養補助食品として提供されるエチレンジアミン二ヨウ化水素の生産には、利用可能なヨウ素の大部分が消費されます。もう1つの重要な用途は、モンサント法とカティバ法による酢酸生産の触媒です。世界の酢酸需要を支えるこれらの技術では、ヨウ化水素酸がメタノール原料をメチルヨウ化物に変換し、これがカルボニル化を受けます。結果として生じるアセチルヨウ化物を加水分解すると、ヨウ化水素酸が再生され、酢酸が得られます。[97]
無機ヨウ化物は特殊な用途がある。チタン、ジルコニウム、ハフニウム、トリウムは、これらの元素の四ヨウ化物の可逆的な形成を伴うファン・アルケル・デ・ブール法によって精製される。ヨウ化銀は従来の写真フィルムの主成分である。毎年何千キロものヨウ化銀が雨を誘う人工降雨剤として使用されている。 [97]
有機ヨウ素化合物エリスロシンは重要な食品着色剤です。パーフルオロアルキルヨウ化物は、パーフルオロオクタンスルホン酸などの重要な界面活性剤の前駆体です。[97]
ヨウ素時計反応（ヨウ素はデンプンのテストとしても機能し、濃い青色の錯体を形成する）[23]は、人気のある教育的デモンストレーション実験であり、一見振動しているように見える反応の例（振動するのは中間生成物の濃度のみ）である。
125 Iは、どのリガンドがどの植物パターン認識受容体（PRR）に結合するかを調べるための放射性標識として使用されます。 [98]
ヨウ素は、3つのステップで水素製造のための熱化学サイクルに使用することができます。[99] 120℃でヨウ素は二酸化硫黄と水と反応してヨウ化水素と硫酸を生成します。
分離段階の後、830～850℃で硫酸は二酸化硫黄と酸素に分解されます。
ヨウ化水素は300～320℃で水素と最初の元素であるヨウ素を生成します。
サイクルの収率（生成された水素の低位発熱量とその生成に消費されたエネルギーの比率）は約 38 % です。
生物学的役割
ヨウ素は生命に必須の元素であり、原子番号Z = 53で、生物が一般的に必要とする最も重い元素です。(ランタンと他のランタノイド、およびZ = 74のタングステンとZ = 92のウランは、いくつかの微生物によって使用されます。[101] [102] [103] ) ヨウ素は、成長を制御する甲状腺ホルモンであるテトラヨードサイロニンとトリヨードサイロニン(それぞれヨウ素原子の数にちなんでT 4とT 3と名付けられています)の合成に必要です。ヨウ素が欠乏すると、T 3とT 4の生成が減少し、同時にヨウ素をもっと得ようとして甲状腺組織が肥大し、甲状腺腫という病気を引き起こします。血液中の甲状腺ホルモンの主な形態はテトラヨードチロニン（T 4）であり、これはトリヨードチロニン（T 3 ）よりも長寿命である。ヒトでは、血液中に放出されるT 4とT 3の比率は14:1から20:1の間である。T 4 は、細胞内で脱ヨーディナーゼ（5'-ヨーディナーゼ）によって活性T 3 （T 4の3〜4倍の効力）に変換される。これらはさらに脱炭酸および脱ヨード化によって処理され、ヨードチロナミン（T 1 a）およびチロナミン（T 0 a'）が生成される。脱ヨーディナーゼの3つのアイソフォームはすべてセレン含有酵素であるため、トリヨードチロニンおよびテトラヨードチロニンの生成には金属セレンが必要である。[104]
ヨウ素はT 4の分子量の65% 、T 3の分子量の59%を占める。15～20 mgのヨウ素が甲状腺組織とホルモンに集中しているが、体内の全ヨウ素の70%は乳腺、眼、胃粘膜、胸腺、脳脊髄液、脈絡叢、動脈、子宮頸管、唾液腺などの他の組織に存在している。妊娠中、胎盤はヨウ素を貯蔵し蓄積することができる。[105] [106]これらの組織の細胞では、ヨウ素はナトリウムヨウ化物共輸送体（NIS）によって直接入り込む。哺乳類組織におけるヨウ素の作用は胎児および新生児の発育に関係しており、他の組織では知られている。[107]
食事に関する推奨事項と摂取量
米国 国立医学アカデミーが推奨する1日の摂取量は、12か月までの乳児で110～130μg、8歳までの小児で90μg、13歳までの小児で130μg、成人で150μg、妊婦で220μg、授乳中の女性で290μgである。[7] [108]成人の許容上限摂取量（TUIL）は1,100μg/日である。[109]この上限は、甲状腺刺激ホルモンに対する補給の効果を分析することによって評価された。[107]
欧州食品安全機関（ EFSA ）は、これらの情報を食事摂取基準値と呼んでおり、RDAの代わりに人口基準摂取量（PRI）、EARの代わりに平均必要量を使用している。AIとULは米国と同様に定義されている。18歳以上の女性と男性の場合、ヨウ素のPRIは150μg/日に設定されている。妊娠中および授乳中のPRIは200μg/日である。1～17歳の子供の場合、PRIは年齢とともに90～130μg/日に増加する。これらのPRIは、授乳中のものを除いて米国のRDAに匹敵する。[110]
甲状腺は、1日に必要な量のT4とT3を合成するために、1日70μgのヨウ素を必要とする。[7]乳腺、胃粘膜、唾液腺、脳細胞、脈絡叢、胸腺、動脈など、多くの体のシステムを最適に機能させるためには、より高いヨウ素の1日摂取推奨レベルが必要であると思われる。[7] [111] [112] [113]
ヨウ素の天然食品源には、魚、海藻、昆布、貝類を含む魚介類や、乳製品、卵、肉、野菜を含むその他の食品があるが、動物がヨウ素を豊富に摂取し、植物がヨウ素を豊富に含む土壌で栽培されている限りである。[114] [115]ヨウ素添加塩は、ヨウ素、カリウム、酸素の塩であるヨウ素酸カリウムで強化されている。 [115] [116] [117]
2000年の時点で、米国における食品からのヨウ素摂取量の中央値は、男性で1日240～300μg、女性で1日190～210μgであった。[109]米国の一般人口は十分なヨウ素栄養を摂取しているが、[118] [119]授乳中の女性と妊娠中の女性は欠乏症のリスクが軽度である。[119]日本では、ワカメと昆布の摂取量ははるかに高く、5,280μg/日から13,800μg/日の範囲で、昆布とワカメの形でも、だしやポテトチップス用の昆布とワカメのうま味抽出物の形でも摂取されていると考えられている。 [107]しかし、新しい研究によると、日本の消費量は1,000～3,000μg/日に近いことが示唆されている。[120]日本における成人のULは2015年に3,000μg/日に改訂された。[121]
塩のヨウ素添加などのヨウ素強化プログラムが実施された後、ヨウ素誘発性甲状腺機能亢進症の症例がいくつか観察されています（いわゆるジョッド・バセドウ現象）。この症状は主に40歳以上の人に発生し、ヨウ素欠乏症が高く、ヨウ素摂取量の最初の増加が高い場合にリスクが高くなります。[122]
欠乏
食事にヨウ素がほとんど含まれない地域[123] 、つまりヨウ素を豊富に含む食品が食べられない遠隔地の内陸部や遠く離れた山岳地帯では、ヨウ素欠乏症により甲状腺機能低下症が起こり、極度の疲労、甲状腺腫、知能低下、うつ病、体重増加の低下、基礎体温の低下などの症状が現れる。[124]ヨウ素欠乏症は予防可能な知的障害の主因であり、主に乳児や幼児がヨウ素不足により甲状腺機能低下症になった場合に起こる。裕福な地域では塩にヨウ素を加えることでこの問題はほぼ解消されたが、貧しい地域では今日でもヨウ素欠乏症は深刻な公衆衛生問題となっている。[125]ヨウ素欠乏症は世界のすべての大陸の特定の地域でも問題となっている。ヨウ素欠乏症の人では、ヨウ素を補給することで情報処理、細かい運動能力、視覚的な問題解決能力が正常化されます。[126]
予防
毒性
| 危険 | |
|---|---|
| GHSラベル: | |
 
| |
| 危険 | |
| H312、H315、H319、H332、H335、H372、H400 | |
| P261、P273、P280、P305、P314、P338、P351 [127] | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
元素ヨウ素（I 2）は、希釈せずに経口摂取すると有毒です。成人の致死量は30 mg/kgで、体重70～80 kgの人間の場合、約2.1～2.4グラムになります（ラットの実験では、これらの動物は14000 mg/kgの用量を摂取した後も生き延びることができることが実証されています）。セレン欠乏症がある場合、過剰なヨウ素は細胞毒性が強くなります。[129]セレン欠乏症の集団へのヨウ素補給は、この理由で問題があります。[107]毒性は、ヨウ素の酸化特性に由来し、タンパク質（酵素を含む）を変性させます。[130]
元素ヨウ素も皮膚刺激物質である。皮膚に直接触れると損傷を引き起こす可能性があり、固体ヨウ素結晶は注意して取り扱う必要がある。ヨウ素チンキやルゴール液などの高濃度元素ヨウ素溶液は、長時間の洗浄や消毒に使用すると組織損傷を引き起こす可能性がある。同様に、液体ポビドンヨード（ベタジン）が皮膚に付着すると、化学火傷を引き起こすケースがいくつか報告されている。[131]
職業暴露
職場では、吸入、摂取、皮膚接触、眼接触によりヨウ素にさらされる可能性がある。労働安全衛生局（OSHA）は、職場でのヨウ素曝露の法的制限（許容曝露限界）を8時間労働中0.1 ppm（1 mg/m 3）と定めている。国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、8時間労働中0.1 ppm（1 mg/m 3 ）の推奨曝露限界（REL）を設定している。2 ppmのレベルでは、ヨウ素は直ちに生命と健康に危険を及ぼす。[132]
アレルギー反応
ヨウ素を含む製品や食品に対して過敏症を発症する人もいます。ヨウ素チンキやベタジンを塗布すると発疹が起こり、重度の場合もあります。 [133]ヨウ素を主成分とする造影剤（上記参照）を非経口的に使用すると、軽い発疹から致命的なアナフィラキシーまで、さまざまな反応を引き起こす可能性があります。このような反応から、ヨウ素自体にアレルギーがある人がいるという誤解が生じています（医師の間でも広く信じられています）。ヨウ素を多く含む食品に対するアレルギーも、そのように解釈されてきました。[134]実際には、ヨウ素やヨウ素塩に対するアレルギーは生物学的にあり得ないため、真のヨウ素アレルギーの確認された報告はありません。ヨウ素を含む製品や食品に対する過敏症反応は、明らかに他の分子成分に関連しています。[135]したがって、ヨウ素を含むある食品や製品にアレルギーを示した人は、別の食品や製品にアレルギー反応を示さない可能性があります。さまざまな食品アレルギー（魚、貝、卵、牛乳、海藻、昆布、肉、野菜、昆布、ワカメ）を持つ患者は、造影剤過敏症のリスクが高まりません。[136] [135]すべての薬剤と同様に、ヨウ素を含む薬剤を投与する前に、患者のアレルギー歴を質問し、相談する必要があります。[137]
米国DEAリストIステータス
リンはヨウ素をヨウ化水素酸に還元します。ヨウ化水素酸はエフェドリンやプソイドエフェドリンをメタンフェタミンに還元するのに有効な試薬です。[138]このため、ヨウ素は米国麻薬取締局によって21 CFR 1310.02のリストIの前駆化学物質に指定されています。[139]
注記
- ^ 結晶性ヨウ素の熱膨張は異方性があり、各軸のパラメータ（20℃）はα a = 86.5 × 10 −6 /K、α b = 126 × 10 −6 /K、αc = 12.3 × 10 −6 /K、α平均= α V /3 = 74.9 × 10 −6 /K.[3 ]
参考文献
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