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| 铊 | |
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铊，种银白色重质金属。质软。无弹性。易熔融。在空气中氧化时表面覆有氧化物的黑色薄膜，174℃开始挥发，保存在水中或石蜡中较空气中稳定。溶于硝酸和硫酸，较难与盐酸反应，不溶于水。相对密度11.85。熔点303.5℃。沸点1457℃。
符号Tl。白色，质柔软，其化合物有高毒。[1] 铊是一种质软的灰色贫金属，在自然界中并不以单质存在。铊金属外表和锡相似，但会在空气中失去光泽。两位化学家威廉·克鲁克斯和克洛德-奥古斯特·拉米在1861年独立发现了这一元素。他们都是在硫酸反应残留物中发现了铊，并运用了当时新发明的火焰光谱法对其进行了鉴定，观测到铊会产生明显的绿色谱线。其名称"Thallium"由克鲁克斯提出，来自希腊文中的"θαλλός"(thallos)，即"绿芽"之意。翌年，拉米用电解法成功分离出铊金属。[2]
它的主要用途是制造硫酸铊── 一种烈性的灭鼠药。铊是无味无臭的金属。铊盐和淀粉、糖、甘油与水混合即能制造一种灭鼠剂。在扑灭鼠疫中颇有用。(也用于检测红外线辐射和心肌研究。)
铊是剧毒金属，该品根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制。 铊的储存:密封于水或油中保存。
铊的用途
制备铊盐、合金。氢还原硝基苯的催化活化剂。铊与钒的合金在生产硫酸时作催化剂。耐硫化氢腐蚀的涂料。半导体研究。光学玻璃的附加料，可增加折光率。含8.5%铊的液体汞齐的凝固点为-60℃，在低温操作的仪器中为汞的代用品。气态铊可作为内燃机的抗震剂。
化学符号来源于其光谱谱线的嫩绿色，是根据希腊文"thallos"，意为"绿色的嫩枝"。
1861年英国化学、物理学家威廉姆·克鲁克斯(William Crookes)爵士在研究硫酸厂废渣的光谱中发现这一元素，并命名;次年克鲁克斯和拉米几乎同时分别用电解法制得铊。铊在地壳中的含量约为十万分之三，以低浓度分布在长石、云母和铁、铜的硫化物矿中，独立的铊矿很少。
化学性质
原子序数:81
原子量:204.3833元素符号:Tl
元素中文名称:铊(读音tā)
元素英文名称:Thallium
原子体积: (立方厘米/摩尔) 17.2
元素在太阳中的含量: (ppm) 0.001
元素在海水中的含量: (ppm) 0.000014
氧化态:Tl2O,Tl2O3
相对原子质量:204.4
核内质子数:81
核外电子数:81
核电荷数:81
质子质量:1.35513E-25
质子相对质量:81.567
所属周期:6
所属族数:ⅢA
摩尔质量(g/mol):204
外围电子排布:6s2 6p1
核外电子排布:2,8,18,32,18,3
电子层:K-L-M-N-O-P
晶体结构:六方晶胞
电子捕获:0.764
原子半径:2.08
常见化合价:+1,+3
电离能(kJ /mol)
M - M+ 589.3
M+ - M2+ 1971
M2+ - M3+ 2878
M3+ - M4+ 4900
M4+ - M5+ 6100
M5+ - M6+ 8300
M6+ - M7+ 9500
M7+ - M8+ 11300
M8+ - M9+ 14000
M9+ - M10+ 16000
晶胞参数:
a = 345.66 pm
b = 345.66 pm
c = 552.48 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
物理性质
物质状态:固态
相对密度:水=11.9
溶解度:不溶于水，微溶于碱，溶硫酸、硝酸
熔点:577 K(304 °C)
沸点:1746 K(1473 °C)
汽化热:164.1 kJ/mol
熔化热:4.142 kJ/mol
蒸气压:5.33×10-6 帕(577K)
传导声速:818 m/s(293.15K)
电负性:1.62(鲍林标度)
比热容:129 J/(kg·K)
电导率:6.17×106/(米欧姆)
热导率:46.1 W/(m·K)
莫氏硬度:1.2
电负性 1.62(鲍林标度)
比热容量 129 J/(kg·K)
电导率 6.17×106/(米欧姆)
热导率 46.1 W/(m·K)
第一电离能 589.4 kJ/mol
第二电离能 1971 kJ/mol
第三电离能 2878 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
203Tl 29.524 % 稳定
204Tl 人造 3.78年 β衰变
电子捕获 0.764
0.347 204Pb
204Hg
205Tl 70.476 % 稳定
铊的同位素与存在比/%:
201Tl 0,EC,γ,3d
203Tl 29.52
204Tl 0,β,EC,γ,3.78y
205Tl 70.48
208Tl 微量，β，γ，3.052m
发现简史
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。
应用
已淘汰应用
起初, 铊化物是被当作脱发剂来使用;也曾被作为灭鼠药;后来又用作特效杀虫剂来消灭白蚁。这期间也曾使许多患者中毒。随着以后对铊毒副作用的更深入研究和了解。自1945 年后，世界各国为了避免铊化物对环境造成污染，纷纷取消了铊在这些方面的使用。
高温超导
铊系高温超导体是继钇系、铋系之后于1988 年发现的第三种高温超导体。己合成出Tl-1212、Tl-1223 (Tl-Ba2Ca2Cu3O8，TC =110K)、Tl-2212(Tl2Ba2CaCu2O8+x,TC =85K)和Tl-2223(Tl2Ba2Ca2Cu3O10 , TC =125K)四种超导相的粉末。来对铊系高温超导材料的研究表明，用它们有希望获得高TC的薄膜、多晶、厚膜和带材。铊化合物己经成为现代电子工业中的重要材料。
军事工业
铊的硫化物对肉眼看不到的红外线特别敏感， 用其制作的光敏光电管，可在黑夜或浓雾大气接受信号和进行侦察工作,还可用于制造红外线光敏电池;卤化铊的晶体可制造各种高精密度的光学棱镜、透镜和特殊光学仪器零件。在第二次世界大战期间， 氯化铊的混合晶体就曾被用来传送紫外线，在深夜进行侦察敌情或自我内部联络。应用溴化铊与碘化铊制成的光纤对CO2激光的透过滤比石英光纤要好许多， 非常适合于远距离、无中断、多路通讯。
合金工业
在工业中铊合金用途非常重要，用铊制成的合金具有提高合金强度、改善合金硬度、增强合金抗腐蚀性能等多种特性。铊铅合金多用于生产特种保险丝和高温锡焊的焊料;铊铅锡3 种金属的合金能够抵抗酸类腐蚀，非常适用于酸性环境中机械设备的关键零件;铊汞合金熔点低达-60℃，用于填充低温温度计，可以在极地等高寒地区和高空低温层中使用;铊锡合金可作超导材料;铊镉合金是原子能工业中的重要材料。
光学应用
碘化铊填充的高压汞铊灯为绿色光源，在信号灯生产和化学工业光反应的特殊发光光源方面广泛应用;在玻璃生产过程中，添加少量的硫酸铊或碳酸铊，其折射率会大幅度提高，完全可以与宝石相媲美。
医学诊断
在医学方面， 铊的使用也得到了重视。例如铊201作为放射核元素, 在核医学和一些疾病的诊断上得到了广泛应用。
化学性质
铊的地球化学性质受其电子构型和地质地球化学作用制约。铊原子处于基态时的电子构型为6S6P 。铊有两个地球化学价态, 正一价和正三价, 自然界多数呈正一价。铊的电子构型和地球化学性质, 使其具有低温成矿、亲硫;高温分散、亲石的双重地球化学性质。在低温高硫还原环境，铊表现出强烈的亲硫性, 不仅与汞、锑、砷、铜、铅、锌、铁、金、银等一道参与有色金属和贵金属矿床的成矿作用，而且形成铊的硫化物矿物、铊矿体和铊矿床;在高温低硫环境中，铊表现出明显的亲石性。由于铊的地球化学和结晶化学性质与钾、铷、铯很相近，因此使铊以类质同象形式进入长石、云母、闪石、白云石、迪开石、高岭石等矿物中, 导致铊分散。
危害
【健康危害】:为强烈的神经毒物，对肝、肾有损害作用。吸入、口服可引起急性中毒;可经皮肤吸收。
【急性中毒】:口服出现恶心、呕吐、腹部绞痛、厌食等。3~5天后出现多发性颅神经和周围神经损害。出现感觉障碍及上行性肌麻痹。中枢神经损害严重者，可发生中毒性脑病。脱发为其特异表现。皮肤出现皮疹，指(趾)甲有白色横纹，可有肝、肾损害。
【慢性中毒】:主要症状有神经衰弱综合征、脱发、胃纳差。可有周围神经病、球后视神经炎、视神经萎缩、眼睛失明。可发生肝损害。
燃爆危险:该品易燃，高毒。
中毒表现:
中毒原因:铊的毒性高于铅和汞。铊化合物广泛应用于工业生产中。另外在生产鞭炮(花炮)的原料中往往也含有高量的铊，其副产品氯化钠(非食用盐)中同样被污染，当人体食用了这种非食用盐(常有不法分子将此种盐贩卖)后，而引起中毒。
中毒表现:下肢麻木或疼痛、腰痛、脱发、失明、头痛、精神不安、肌肉痛、手足颤动、走路不稳等。
预防措施:生产鞭炮的副产品氯化钠(非食用盐)往往带有红色，注意不买，不食带有红色的盐。
治疗措施:
由于口服铊盐发生的急性中毒，应在催吐后，立即用1%碘化钾或碘化钠100~200ml洗胃，使成不溶性的碘盐减少自胃肠吸收，随即选用3%硫代硫酸钠溶液或清水洗胃，用盐类泻剂导泻;并可口服活性炭0.5g/kg，以减少毒物吸收，以后内服牛奶、生蛋清等静脉输液，可促进排泄并维持体液平衡。解毒剂如依地酸二钠钙、二巯基丙磺酸钠或二巯基丁二酸钠的应用方法同汞中毒，但效果不明显。双硫腙可与铊形成无毒的络合物，由尿排出，剂量为每日10~20mg/kg，分2次口服，5天为一疗程，并应每天补给10%葡萄糖溶液。100m1双硫腙在实验动物中有致糖尿病甲状腺病变和眼的损害，故临床须慎用。普鲁士蓝具有离子交换剂的作用，铊可置换普鲁士蓝上的钾，随粪便排出治疗量为每日250mg/kg，分4次服用，每次溶于15%甘露醇50ml中，口服同时给盐类泻剂(例如MgSO4)和钾盐重症亦可静脉注射碘化钠或硫代硫酸钠等溶液，同时进行补液，及对症治疗严重中毒可用透析疗法或换血疗法。皮肤沾染时，可用肥皂水或清水冲洗。
慢性铊中毒用含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸等可有一定疗效。
元素周期表
主族元素 硼(5) 硅(14) 锗(32) 砷(33) 锑(51) 碲(52) 钋(84) 锂(3) 钠(11) 钾(19) 铷(37) 铯(55) 钫(87) 铍(4) 镁(12) 钙(20) 锶(38) 钡(56) 镭(88) 铝(13) 铟(49) 镓(31) 锡(50) 铊(81) 铅(82) 铋(83) Uut(113) Uuq(114) uup(115) Uuh(116) Uus(117) 氦(2) 氖(10) 氩(18) 氪(36) 氙(54) 氡(86) Uuo(118) 氟(9) 氯(17) 溴(35) 碘(53) 砹(85) 氢(1) 碳(6) 氮(7) 氧(8) 磷(15) 硫(16) 硒(34) 副族元素 镧(57) 铈(58) 镨(59) 钕(60) 钷(61) 钐(62) 铕(63) 钆(64) 铽(65) 镝(66) 钬(67) 铒(68) 铥(69) 镱(70) 镥(71) 锕(89) 钍(90) 镤(91) 铀(92) 镎(93) 钚(94) 镅(95) 锔(96) 锫(97) 锎(98) 锿(99) 镄(100) 钔(101) 锘(102) 铹(103) 钪(21) 钛(22) 钒(23) 铬(24) 锰(25) 铁(26) 钴(27) 镍(28) 铜(29) 锌(30) 钇(39) 锆(40) 铌(41) 钼(42) 锝(43) 钌(44) 铑(45) 钯(46) 银(47) 镉(48) 铪(72) 钽(73) 钨(74) 铼(75) 锇(76) 铱(77) 铂(78) 金(79) 钅卢(104) 钅杜(105) 钅喜(106) 钅波(107) 钅黑(108) 钅麦(109) 𫟼(110) 𬬭(111) 鿔(112) 汞(80)