Jod gehört zu den Halogenen. Die Atome dieser Familie haben alle sieben Elektronen in der äußersten Schale und sind typische Nichtmetalle, daher sind sie sehr reaktiv und können mit den meisten Metallen und Nichtmetallen chemische Reaktionen eingehen. Das kleinste und ungestümste Halogen ist Fluor: Sein Elementarfluor ist sehr giftig und äußerst ätzend – selbst Gold wird von ihm angegriffen. Chlor ist das „mittlere Kind“: Auch sein Chlorgas ist giftig und wurde als erstes chemisches Waffen im Krieg eingesetzt. Brom ist bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit und ebenfalls giftig. Es verursacht Verbrennungen und starke Schmerzen bei Hautkontakt und ist schwer zu behandeln. Jod hingegen ist deutlich milder: Es ist ein violett-schwarzer Feststoff bei Raumtemperatur, der jedoch die besondere Eigenschaft hat, direkt aus dem festen in den gasförmigen Zustand überzugehen (Sublimation), weshalb es oft „verschwindet“. Allerdings ist auch Joddampf giftig.
Jod hat außerdem die Fähigkeit, Farben zu verändern, und wird daher als „König der Farbveränderungen“ bezeichnet. Obwohl Jodkristalle violett-schwarz sind, werden sie nach dem Lösen in Wasser gelbbraun, in Essigsäureethylester oder Benzol violettrot. Trifft Jodlösung auf Stärke, kann dies unter verschiedenen Bedingungen zu blauer, violetter, roter, schwarzer oder gelber Färbung führen. Dies liegt daran, dass Jod mit diesen Substanzen verschiedene Verbindungen bildet. Da Jodmoleküle aufgrund ihrer größeren Größe und instabiler Ladungsverteilung unterschiedliche „Ladungsverteilungen“ aufweisen, ergeben sich unterschiedliche Farben.
Lassen Sie uns die Farbveränderungen von Jod beobachten! Tröpfchen Jodtinktur auf weißes Papier hinterlassen braune Flecken. Nach 1–2 Minuten auf dem Tisch verblassen diese braunen Flecken zu grau oder schwarz. Wenn das Papier auf einem heißen Edelstahldeckel gelegt und getrocknet wird (auch im Ofen oder über einer Flamme), verschwindet die Schwarze allmählich und wird zu einem helleren Braun. Wenn das Papier auf Raumtemperatur abgekühlt wird und man mit dem Mund auf die braunen Flecken bläst (um dem Papier etwas Feuchtigkeit zuzuführen), wird das helle Braun wieder zu Grau oder Grauschwarz. Schließlich wird das Papier in ein kleines Glas Wasser getaucht, und das Grauschwarz verblasst allmählich zu Blau. Wissen Sie, was dabei passiert ist?
Die oben beschriebenen Farbveränderungen sind größtenteils chemische Prozesse, und jede Farbveränderung kann durch entsprechende Kontrollexperimente verifiziert werden. Bei der ersten Farbveränderung kann man zum Beispiel vergleichen, ob einige Tropfen Jodtinktur auf weißes Papier und auf eine Glasplatte aufgetragen werden. Auf dem Glas aufgetragenes Jod wird allmählich heller und verschwindet, was zeigt, dass die schwarze Verfärbung auf dem Papier nicht durch die Verdunstung des Alkohols im Jodtinktur verursacht wird, sondern durch eine chemische Reaktion und die Bildung neuer Verbindungen.
Jod hat viele weitere Farbveränderungen, die mit seiner größeren Größe und der Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale sowie deren Anordnung zusammenhängen. Jodatome haben 53 Elektronen in der äußersten Schale, was zu entsprechend vielen Elektronenschichten führt, von denen die äußerste sieben Elektronen enthält. Daher kann Jod bei chemischen Reaktionen Elektronen gewinnen oder verlieren und sowohl als Oxidationsmittel, Reduktionsmittel oder Katalysator fungieren. Jod gewinnt ein Elektron und bildet Jodid; Jodid kann mit Jodmolekülen zu Trisiodid kombiniert werden; darüber hinaus können verschiedene Jod-Komplexe und -Inklusionsverbindungen gebildet werden. Jod kann auch drei oder fünf Elektronen verlieren, was zu noch mehr Produkten und entsprechend mehr Farbveränderungen führt.