ヨウ素はハロゲン元素の1つです。この元素族の原子はすべて外側に7つの電子を持っており、典型的な非金属元素であるため、化学的性質が非常に活発で、ほとんどの金属や非金属と化学反応を起こします。ハロゲン元素の中で最も小さく最も活発なのはフルオロで、その単体であるフルオロガスは極めて毒性が高く、腐食性が他の元素の中で最も強く、金でさえ腐食されます。「第三位」はクロロで、クロロガスも毒性の高いガスであり、人類が戦争で最も早く使用した化学兵器です。「第二位」ブロモは常温で液体で、毒性があり、肌に触れると激しい痛みを伴う火傷を起こし、治療が困難です。「長兄」ヨウ素はこれらよりもはるかに温和で、常温では紫黒色の結晶ですが、昇華（固体から気体に直接変化）という特殊な機能を持ち、「行方不明」になることがあります。ただし、ヨウ素蒸気にも一定の毒性があります。
ヨウ素は変色の能力も持っており、「変色の王様」と呼ばれています。ヨウ素の結晶は紫黒色ですが、水に溶けたときは黄褐色になり、エチルアセテートやベンゼンに溶けたときは紫赤色になります。ヨウ素溶液がデンプンと接触すると、さまざまな条件で青、紫、赤、黒、黄色などに変色します。これは、ヨウ素がこれらの物質と反応してさまざまな化合物を生成するためです。
ヨウ素の変色「パフォーマンス」を見てみましょう。白い印刷用紙に数滴のヨウ素酒を滴下すると、紙に紫褐色のヨウ素酒の染みが残ります。1～2分後に紙が灰色または黒色に変色します。紙を熱して水分を除去すると、黒色が徐々に薄くなり、灰色または灰黒色になります。紙を室温に冷却し、灰色の染みに息を吹きかけると、灰色または灰黒色に戻ります。最後に、紙を清水に浸すと、灰色が徐々に青色に変色します。これらの変化が何を意味するかわかりますか？
上記の変色過程はほとんど化学変化であり、各変色は対照実験で検証できます。最初の変色では、ヨウ素酒を数滴ずつ白紙とガラス板に滴下し、ガラス板に滴下したヨウ素酒の染みが徐々に薄くなり、消えます。これは、紙の変色がヨウ素酒中のアルコールの蒸発による物理的な変化ではなく、化学反応による新物質の生成であることを示しています。
ヨウ素にはさまざまな変色の能力がありますが、これらはすべてヨウ素の「大きさ」と原子核外の電子の数と配列に関係しています。ヨウ素原子には53個の電子があり、対応する電子層も多く、最外側に7個の電子があるため、化学反応で電子を獲得したり、失ったりすることができ、酸化剤、還元剤、触媒などとして機能することができます。ヨウ素原子は1個の電子を獲得してヨウ素イオンが生成されます。ヨウ素イオンとヨウ素原子の組み合わせで三ヨウ素イオンが生成されます。さらに、さまざまなヨウ素配合化合物やヨウ素包合物なども生成されます。ヨウ素原子は1個、3個、5個の電子を失うこともでき、それらの物質もさらに増え、それらに応じた色の変化も増えます。