Йод относится к галогенам. Атомы всех элементов этой группы имеют семь электронов на внешней оболочке и являются типичными неметаллами, поэтому они очень активны химически и могут вступать в реакцию с большинством металлов и неметаллов. Самый маленький и самый агрессивный галоген — фтор: его газ очень токсичен и имеет самую высокую коррозийную активность среди всех элементов; даже золото подвергается его коррозионному воздействию. "Старший брат" хлор тоже является токсичным газом и был первым химическим оружием, использованным в войнах. "Средний брат" бром при комнатной температуре является жидкостью и токсичен; он вызывает ожоги и сильное жжение при контакте с кожей и трудно поддается лечению. А вот "старший брат" йод гораздо мягче: при комнатной температуре он представляет собой фиолетово-черный кристалл, но обладает уникальной способностью сублимации (прямого перехода из твердого состояния в газообразное), поэтому часто "теряется". Однако следует быть осторожным, поскольку пары йода также токсичны.
Йод обладает еще одним уникальным свойством — способностью менять цвет, за что его называют "Королем цветовых изменений". Йод в кристаллической форме имеет фиолетово-черный цвет, но при растворении в воде становится желто-коричневым, в эфирах уксусной кислоты или бензоле — пурпурным. Если раствор йода вступает в контакт с крахмалом, при разных условиях он приобретает синий, фиолетовый, красный, черный или желтый цвет. Это происходит потому, что йод реагирует с этими веществами, образуя различные соединения. Поскольку йод имеет больший "размер" и неустойчивый "центр тяжести" заряда, образующиеся соединения также имеют разный "центр тяжести", что приводит к разным цветам.
Давайте посмотрим на "цветовое шоу" йода! На белом листе бумаги капните несколько капель йодного раствора, и на бумаге останется коричневое пятно. Если оставить бумагу на столе 1–2 минуты, коричневый цвет постепенно превратится в серый или черный. Если поместить бумагу на горячую крышку нержавеющей кастрюли и удалить часть влаги (можно также высушить над плитой или над пламенем спиртовки), черный цвет постепенно исчезнет, и бумага станет светло-коричневой. Охладите бумагу до комнатной температуры и подуйте на коричневое пятно (добавьте немного влаги), и светло-коричневый цвет снова превратится в серый или серо-черный. Наконец, поместите бумагу в небольшую миску с чистой водой, и серый цвет постепенно превратится в синий. Знаете, что происходит в это время?
Эти изменения цвета в основном являются химическими, и каждое изменение цвета можно проверить с помощью соответствующего контрольного эксперимента. Например, при первом изменении цвета сравните йодный раствор, капнутый на белую бумагу и на стекло: йодный раствор на стекле постепенно светлеет и исчезает, а на бумаге — темнеет. Это означает, что почернение бумаги не является физическим изменением, вызванным испарением спирта из йодного раствора, а является химическим изменением с образованием нового вещества. Йод также обладает многими другими способностями к изменению цвета, что связано с его большим "размером" и количеством электронов на внешней оболочке, а также их расположением. Йод состоит из 53 электронов, соответственно у него много электронных слоев, а на внешней оболочке находится 7 электронов, поэтому он может как приобретать электроны, так и терять их, выступая в качестве окислителя, восстановителя или катализатора. Йод теряет один электрон и образует йодид-ион; йодид-ион в сочетании с йодом может образовывать трийодид-анион; кроме того, могут образовываться различные комплексные соединения йода, хелатные соединения йода и т. д. Йод также может терять 3 или 5 электронов, образуя еще больше веществ, среди которых и различные цветные продукты.