碘

製備

碘的礦物較罕見，且大部分濃度夠高、足夠提供經濟上萃取價值的礦床幾乎都是碘酸鹽。例如碘鈣石（Ca(IO₃)₂ ）、碘鉻鈣石（7Ca(IO₃) ₂ ·8CaCrO 4 ），在智利的鈣質層中（主要用於製造硝酸鈉），這些礦物常以微量雜質存在，它們總共含至少0.02%到至多1%的碘重量百分比。碘酸鈉可由鈣質層中萃取，再用亞硫酸氫鈉還原為碘鹽，這個溶液接著與剛萃取出的碘酸鹽混合產生歸中反應，得到可被過濾出的碘。

物理性質

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，但並不代表碘在常壓下並沒有液態（砷是唯一在常壓下沒有液態的元素），其昇華的原因是其固相時蒸氣壓足夠。碘在常壓下的熔點為114℃。
在20℃時，碘在水中的溶解度為0.03g/100g。
碘溶於苯，乙醇，乙醚，氯仿，四氯甲烷中。

化學性質

碘可以在氫氧化鈉溶液中發生自身氧化還原反應。
3I₂ + 6NaOH → 5NaI + NaIO₃ + 3H₂O
過量的碘單質還可以和反應產生的碘化鈉進一步反應，產生無色的NaI₃。所以並不能認為碘與強鹼反應產生的無色溶液一定為-1價碘化物和碘酸鹽的混合物

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，意為靛色或紫色。日文則音譯德文Iod的第一個發音而稱之為「沃素（ヨウ素）」。而中文則取英文名稱的最後一個音節（dine→典），加上代表固體非金屬元素的「石」字部首，命名為「碘」。

同位素

碘有三十三種同位素，半衰期小於一天的同位素有27種，只有碘-127是穩定的。含放射性的碘-131可以用來治療癌症，例如甲狀腺癌。

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。
中國對碘營養監測和碘鹽質量檢測結果顯示，多數省級行政區的平均尿碘值已經高於世界衛生組織推薦的適宜水平，因此不缺碘地區特別是沿海的高碘地區要儘量少食用海帶（每1000克干海帶含碘240mg，而成人每日碘攝取量上限為1mg），紫菜（每1000克干紫菜含碘180mg）等含碘量高的食物，這樣可以預防碘過量疾病的發生。

人體含量與分布

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，其餘少部分碘則分布於肌肉、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穀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

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。國際食品法典委員會（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。

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，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幹擾碘的利用。
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。