铊 铊

自然

铊非常柔软，有延展性，室温下可以用刀切割。有金属光泽，但接触空气体后会变成蓝灰色，类似于铅。铊长时间置于空气体中会形成较厚的氧化表层。为了保持光泽，可以浸泡在油中。氢氧化铊与水接触时形成。硫酸和硝酸能快速溶解铊，分别形成硫酸铊和硝酸铊，而盐酸能在铊表面形成氯化铊的不溶层。标准电极电位为0.34，略低于铁的电位。

同位素

铊有25种同位素，原子量在184到210之间。稳定同位素是Tl和Tl，而Tl是最稳定的放射性同位素，半衰期为3.78年。

回旋加速器可以合成Tl，核反应堆中铊稳定同位素的中子活化可以制得Tl。

Tl通过电子俘获衰变，释放出总丰度为10%的HgX射线和光子，能量分别为135和167keV。它不仅可以提供良好的示踪效果，还可以防止患者接受过量的辐射剂量，是核医学成像的理想示踪剂。它是铊核心脏应激试验中最常用的同位素。

铊是钍衰变链的天然产物之一。它释放的2615千电子伏伽马射线是自然背景辐射的一个主要高能特征。

化学性质

见:类别:铊化合物。

铊的两种主要氧化态是+1和+3。当处于+1状态时，铊化合物与钾或银化合物非常相似，因此一些欧洲化学家曾在元素被发现后不久将其视为碱金属。

氧化态为+3的化合物与相应的铝化合物相似。它们具有很高的氧化性，例如Tl+3 e → Tl反应的还原电位为+0.72 V，氧化铊为黑色固体，在800°C以上会分解形成氧化铊和氧。

历史

1861年，威廉·克鲁克斯和克劳德·奥古斯特·拉米用火焰光谱法发现了铊。因为火焰发出绿光，克鲁克斯提出将其命名为“铊”，源自希腊语“θ α λ”，意为“绿芽”。

在罗伯特·威廉·本森和古斯塔夫·基尔霍夫发表了关于改进火焰光谱测定法的论文，1859年至1860年发现了铯和铷之后，科学家们开始广泛使用火焰光谱测定法来鉴定矿物和化学物质的成分。克鲁克斯用这种新方法判断硒化合物是否含有碲。几年前，奥古斯特·霍夫曼(august hofmann)将样品送到了克鲁克斯(crookes)，它是德国哈兹山(Hartz Mountain)一家硫酸厂铅室法的产品。到1862年，克鲁克斯能够分离出少量的新元素，并对其中的一些化合物进行化学分析。拉米的分光计和克鲁克斯的相似。以硫铁矿为原料的硫酸生产会产生含硒物质。拉米通过光谱分析了这种物质，也观察到了绿色的谱线，因此推断其中有新元素。他的朋友弗雷德·卡尔曼的硫酸工厂可以提供大量的副产品，这给拉米对化学样品的研究带来了帮助。他判断了各种铊化合物的性质，用电解的方法从铊盐中生产出金属铊，然后用铸造的方法制成一小块金属铊。

1862年，拉米在伦敦国际博览会上因“发现了新的丰富的铊资源”而获得一枚奖章。抗议结束后，克鲁克斯还因“发现了新的元素铊”而获得了一枚奖章。他们之间关于发现新元素的荣誉的争论从1862年持续到1863年。1863年6月克鲁克斯当选皇家学会院士后，争议平息了。

铊最初最大的用途是灭鼠。在多次事故后，美国于1972年2月以第11643号行政命令禁止使用铊灭鼠剂。其他国家也相继出台禁令。

库存和生产

铊在地壳中不是稀有物质，含量约为0.7mg/kg，主要存在于粘土、土壤和花岗岩中的钾基矿物中。然而，从这些矿物中商业提取铊并不容易。铜、铅、锡等重金属硫化物中含有微量铊，是最大的实际来源。

腐蚀铊金属棒

硫化铊可以应用于光敏电阻，因为它的电导率随着红外辐射而变化。硒化铊用于测辐射热计来探测红外线。在硒半导体中加入铊可以提高其效率，所以一些硒整流器含有这种含铊半导体。铊的另一个应用是作为伽马射线探测器中碘化钠的掺杂剂。在碘化钠晶体中掺杂少量铊可以增强其电离闪烁效应。氧分析仪中的一些电极也含有铊。

高温超导性

科学家们正在研究铊高温超导体，潜在的应用包括磁共振成像、发电和输电等。这些研究始于1988年第一个铊、钡、钙、铜和氧超导体被发现之后。铊铜酸盐超导体的临界温度超过120K。一些掺汞铊铜氧化物超导体在常压下的临界温度甚至超过130K，几乎达到已知的最高汞铜氧化物超导体。

医学科学

在锝-99m广泛应用于核医学之前，半衰期为73小时的铊-201曾是岩心电图中使用的主要放射性同位素。今天，铊-201也被用于冠心病风险分层的压力测试。这种同位素的发生器类似于用来产生锝-99m的发生器。发生器中的铅-201将通过电子俘获衰变为铊-201。铅-201是回旋加速器中质子或氘撞击铊产生的。

铊负荷试验

铊负荷试验是一种闪烁扫描方法，通过测量铊含量来计算组织的血供。活的心肌细胞有正常的钠钾离子交换泵。Tl离子会与K泵结合进入细胞。运动和血管扩张剂如腺苷和双嘧达莫可引起冠状动脉盗血。正常动脉的血流量和流速会增加，但梗塞或缺血的组织会表现出微小的变化。这种血液重组现象是缺血性冠心病的标志。通过比较负荷前后铊的分布，可以判断需要心肌血运重建的组织部位。

其他用途

当铊含量为8.5%时，汞-铊合金形成共晶体系，其熔点为60℃，比汞低20℃。这种合金用于温度计和低温开关。在有机合成中，铊盐可用作芳烃、酮和烯烃转化反应的试剂。铊是镁海水电池阳极板的合金成分之一。在镀金液中加入可溶性铊盐可以加快镀金速度，减小镀金层的粒径。

甲酸铊和丙二酸铊的等混合水溶液称为Krelich溶液。它是一种无味的液体，随着铊盐浓度的降低，颜色会由黄色变为透明。溶液在20℃时的密度为4.25克/厘米，这是已知最重的水溶液之一。人们利用矿物漂浮在教士溶液上的原理来测量各种矿物的密度。但是由于铊的毒性和溶液的腐蚀性，这种方法已经逐渐被淘汰。

碘化铊可以添加到金属卤化物灯中，以优化灯的温度和颜色。可以使光线接近绿色，对于水下照明非常有用。

毒性和污染

铊及其化合物毒性极强，搬运时的安全措施要特别严格。到目前为止，已经有许多因铊中毒死亡的案例。铊应避免接触皮肤，熔化金属铊时应保证充分通风。铊化合物具有很高的水溶性，很容易通过皮肤吸收。根据美国劳工部的数据，铊的容许暴露极限在平均8小时内不超过每平方米0.1毫克。铊通过皮肤进入体内会超过呼吸吸收的量。铊是一种疑似人类致癌物。由于毒性大，几乎无味，易溶于水，历史上因事故或犯罪导致的铊中毒伤亡并不少见。

从人体中去除铊的方法之一是使用能吸收铊的普鲁士蓝。患者每天需要口服最多20克普鲁士蓝，药物通过消化系统后通过粪便排出体外。血液透析和血液灌流也可以去除血液中的铊。在治疗的后期，患者需要服用额外的钾来将铊带出组织。

据美国环保局称，铊的人为污染源包括水泥厂排放的气体、电厂燃烧的煤和金属下水道。铊在选矿过程中的浸出过程是水源中铊含量增加的主要原因。