碘为什么被称为“变色大王”

碘属于卤族元素。这个家族的成员原子最外层都有7个电子,是典型的非金属元素,因此化学性质非常活泼,能与大多数金属和非金属发生化学反应。卤族元素中最小、最淘气的是氟:它的单质——氟气有剧毒,腐蚀性在所有元素中独占鳌头,就连金也会被它腐蚀;“老三”是氯:氯气也是有毒气体,它是人类在战争中最早使用的化学武器;“老二”溴常温下是液体,有毒,一接触到皮肤会造成灼伤,产生剧烈刺痛,且不易医治;“大哥哥”碘相对于它们就温和多了,它在常温下是紫黑色的晶体,但是具有升华(固体不经过液化,直接变成气体)的特异功能,常常“玩失踪”。不过,要当心,碘蒸气也是有一定毒性的。

碘还有一个本领——变色,有 “变色大王”之称。碘的晶体虽然是紫黑色的,但是溶于水后就变成了黄棕色,溶于乙酸乙酯或苯中又变成了紫红色;如果碘溶液与淀粉相遇,不同的条件下,还会变出蓝色、紫色、红色、黑色、黄色等各种颜色。这是因为碘能与这些物质反应生成各种化合物。由于碘的“个头”较大,电荷“重心”不稳,所以生成的化合物“重心”不同,因而呈现出不同的颜色。

让我们来看一看碘的变色“表演”吧!在白色的打印纸上滴几滴碘酒,纸上会留下棕色的碘酒渍;置于桌上1~2分钟后,棕色渐渐变为灰色或黑色。将该纸放在烫手的不锈钢锅盖上加热除去一些水分(在烘箱或酒精灯火焰上方烘烤也可),黑色会慢慢褪尽,变成较浅的棕色。把纸冷却到室温,用嘴对着棕色渍处哈气(给纸补充些水分),浅棕色又变为灰色或灰黑色。最后,将该纸浸于一小碗清水中,灰黑色渐渐变为蓝色。你知道上面都发生了什么变化吗?

上述变色过程多为化学变化,每一次变色都可以设计出相应的对照实验进行验证。如第一次变色,可对比将几滴碘酒分别滴在白纸及玻璃板上,涂在玻璃板上的棕色碘酒会慢慢变浅、消失,这说明纸上的变黑现象不是碘酒中酒精挥发而产生的物理变化,而是发生了化学变化并有新物质产生。

碘还有许多变色的本领,这都与碘的“个头”较大,以及原子核外的电子个数及其排布方式有关。碘原子核外的电子多达53个,相应的电子层也多,而且最外层有7个电子,所以碘原子在化学反应中可获得电子,也可失去电子,既可做氧化剂,又可做还原剂、催化剂等。碘原子获得1个电子就可生成碘离子;碘离子与碘分子结合可以生成三碘负离子;此外还可以形成各种含碘配位化合物、含碘包合物等产物。碘原子可以失去1个电子,也可以失去3个、5个电子,生成的物质就更多,而其中相应的各种颜色的产物也更多了。

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