铊

铊（tuo），英文名字是thallium， 是元素周期表中第6周期ⅢA族元素之一，在自然环境中含量很低，是一种伴生元素。铊在盐酸和稀硫酸中溶解缓慢，在硝酸中溶解迅速。其主要的化合物有氧化物、硫化物、卤化物、硫酸盐等，铊盐一般为无色、无味的结晶, 溶于水后形成亚铊化物。保存在水中或石蜡中较空气中稳定。

铊被广泛用于电子、军工、航天、化工、冶金、通讯等各个方面 ，在光导纤维、辐射闪烁器、光学透位、辐射屏蔽材料、催化剂和超导材料等方面具有潜在应用价值 。

铊的发现历程

1861年，威廉·克鲁克斯和克洛德-奥古斯特·拉米（Claude-Auguste Lamy）利用火焰光谱法，分别独自发现了铊元素。由于在火焰中发出绿光，所以克鲁克斯提议把它命名为“Thallium”，源自希腊文中的“θαλλός”（thallos），即“绿芽”之意。

在罗伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基尔霍夫发表有关改进火焰光谱法的论文，以及在1859至1860年发现铯和铷元素之后，科学家开始广泛使用火焰光谱法来鉴定矿物和化学物的成份。克鲁克斯用这种新方法判断硒化合物中是否含有碲，样本由奥古斯特·霍夫曼数年前交给克鲁克斯，是德国哈茨山上的一座硫酸工厂进行铅室法过程后的产物。到了1862年，克鲁克斯能够分离出小部份的新元素，并且对它的一些化合物进行化学分析。拉米所用的光谱仪与克鲁克斯的相似。以黄铁矿作为原料的硫酸生产过程会产生含硒物质，拉米对这一物质进行了光谱分析，同样观察到了绿色谱线，因此推断当中含有新元素。他友人弗雷德·库尔曼（Fréd Kuhlmann）的硫酸工厂能够提供大量的副产品，这为拉米的研究带来了化学样本上的帮助。他判断了多种铊化合物的性质，并通过电解法从铊盐产生了铊金属，再经熔铸后制成了一小块铊金属。

拉米在1862年伦敦国际博览会上“为发现新的、充裕的铊来源”而获得一枚奖章。克鲁克斯在抗议之后，也“为发现新元素铊”而获得奖章。两人之间有关发现新元素的荣誉之争议持续到1862至1863年。争议在1863年6月克鲁克斯获选为英国皇家学会院士之后逐渐消退。 

铊的分布情况

铊是自然界存在的典型的稀有分散元素，天然丰度为8×10-7，地壳中的平均含量仅为1 g/ T。铊是一种伴生元素，几乎不单独成矿,，世界上唯一的独立铊矿在中国贵州省兴仁县，主要成分是红铊，其它大多以分散状态同晶形杂质存在于铅、锌、铁、铜等金属的硫矿中，常用这些金属冶炼的副产品来回收和提取。 

Tl 在自然界主要以Tl+状态存在 , Tl+可以通过类置同像置换钾长石和云母矿物中的K+和Rb+进入其中(三者离子半径相近, Tl+ =0 .170nm ,K+ =0 .161 nm, Rb+=0 .172 nm)。Tl 的亲硫特性, 使得Tl 还常常与Pb 、Zn 、Cu 、As 、Sb 、Fe 、Hg和Au 等在硫化物中形成元素共生组合。这些特性决定了Tl 在各种矿石矿物中广泛分布 。

Tl 在火山岩中的含量都比较低, 但在酸性岩石中的含量明显高于碱性岩石中的含量。在超基性岩中Tl 的含量一般为0 .05 ～ 0 .6 μg/g ;在基性岩中的含量略高, 为0 .1 ～ 0 .27 μg/g ;在中性岩中的含量进一步升高, 为0 .15 ～ 0 .83 μg/g ;在绝大多数花岗岩中,Tl 的含量为0 .73 ～ 3 .2 μg/g ;在碱性岩石中Tl 的含量为1 .2 ～ 1 .5 μg/g。Tl 在变质岩中的平均含量一般为0 .65 μg/g。Tl 在沉积岩中的含量一般为0 .1 ～ 3 .0 μg/g , 平均含量为0 .27 ～ 0 .48 μg/g, 其中Tl 在粘土岩、砂岩和页岩中的含量最高。粘土岩中Tl 的含量可高达2 .2～ 3 .0 μg/g , 粘土矿物成分越高, Tl 的含量也就越高。Tl 在沉积岩中相对富集, 可能与Tl 在沉积物中的易吸附性有关。Tl 在氧化环境中也容易被Mn 、Fe 氧化物吸附, 深海沉积物中Tl 的含量一般较低, 但在Mn 结核中Tl 的含量可高达140 μg/g。

Tl 在一些矿石矿物(如黄铁矿, 白铁矿)中的较高含量往往与低温热液交代变质作用有关, 其中K 的交代变质作用对Tl 的富集起着重要的作用。在断层破碎带, Tl 在岩石中的含量也很高。热液蚀变作用也往往导致Tl 的富集, 即蚀变岩石中的含量高于未蚀变围岩。

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物理性质

铊与铅类似，质软、熔点和抗拉强度均低。新切开的铊表面有金属光泽，常温下于空气中很快变暗呈蓝灰色，长时间接触空气会形成很厚的非保护性氧化物表层。铊有三种变态，503K以下温度为六方密堆晶系(a-Tl)，503K以上温度为体心立方晶系(β-Tl)，在高压下转为面心立方晶系 (γ-Tl)。三相点为383K和3000MPa。铊的主要物理性质如下表。 

元素在海水中的含量 0.000014

相对原子质量        204.4

熔化热Q/kJ·mol-1 4.31 线胀系数α1/K-1 28×10-6

气化热Q/kJ·mol-1 166.1 热中子吸收截面σ/b 3.4±0.5

密度ρ/kg·m-3

电子亲和势(Me→Me-)A/kJ·mol-1 30

蒸气压 5.33×10-6 帕（577K） 比热容 129 J/（kg·K）

传导声速 818 m/s（293.15K） 莫氏硬度 1.2

化学性质

铊原子的外电子层构型为[Xe]4f145d106s26p1，铊有+1和+3两种价态，+1价化合物比+3价稳定。铊有28个同位素，其质量数为191～210，203Tl和205Tl是天然同位素。

铊与湿空气或含氧的水迅速反应生成TlOH。室温下铊易与卤素作用，而升高温度时可与硫、磷起反应，但不与氢、氮、氨或干燥的二氧化碳起反应。铊能缓慢地溶于硫酸，在盐酸和氢氟酸中因表面生成难溶盐而几乎不溶解。铊不溶于碱溶液，而易与硝酸形成易溶于水的TlNO3。铊 (I)离子可生成易溶的强碱性的氢氧化物和水溶性的碳酸盐、氧化物和氰化物，它生成易溶氟化物的性质与碱金属离子相似，而卤化物不溶于水的性质又与银离子相似。铊(Ⅲ)离子是强氧化剂，用Fe+、Sn、金属硫化物、金属铋和铜都能迅速把铊(Ⅲ)盐还原为铊(Ⅰ)盐。铊(Ⅰ)盐则需在酸性溶液中用高锰酸盐或氯气氧

中毒症状

急性中毒

经口急性中毒者胃肠道症状非常明显，短期内可出现类似急性胃肠炎症状，恶心，阵发性腹绞痛，胃肠道出血。 [10]  [11]  神经系统症状也十分明显，患者起初感觉下肢麻木酸疼，两腿无力，由脚底开始，逐渐扩展到两腿，以后涉及到躯干。当中枢神经受损时，病人陷入谵妄、惊厥或是昏迷状态，类似癫痛病样发作，出现痴呆及植物神经紊乱等症状。中毒后10天左右开始出现脱发，起初为斑秃，以后逐渐发展为全秃。皮肤也可出现干燥脱屑并伴有皮症出现。

慢性中毒

铊的慢性中毒者早期仅有轻度神经衰弱症状，口感有金属味，呼吸有蒜臭味，四肢无力，下肢麻木、食欲不振，伴有腹泻腹疼。随后出现慢性脱发，开始为斑秃，以后逐渐发展为全秃。脱发前头发有搔痒的灼热感。视力减退，严重者视物模糊不清，甚至失明。

致死量

一般认为铊的最小致死剂量是12 mg/kg，5mg/kg～7.5mg/kg的剂量即可引起儿童死亡。

致癌性

铊具有明显的细胞毒作用。铊离子进入细胞后，在细胞核处浓度最高。铊离子能取代钾离子，某些酶的亲和力比钾大10倍。铊不仅作用于体细胞。也能损伤生硫细胞染色体。碳酸铊能增加胚胎的死率，其致突变活性大于有明显致突变作用的氯化汞。 

铊还能诱导基因突变。在10-3mol/L时，硝酸铊在大肠杆菌 WP2 try和 WP2 hcrtry菌株回变试验中呈阳性，明铊可能是碱基置换型诱变剂。在V79细胞诱变试验中，铊能使次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶（HGPRT）的基因发生突变,，使（HGPRT+）细胞变了（HGPRT-）细胞。铊可能是直接致突变物质。

铊的致畸性早有文献报道，1969年Curry就报告铊离子对人体有致畸作用。慢性铊中毒患者在怀孕的头3个月可引起胎儿畸形，如果中毒发生在怀孕3个月以后，婴儿的中枢神经系统会被破坏。铊可能是潜在致癌物。碳酸铊诱导细胞形态学恶性转化试验表明，当碳酸铊浓度为