铊：修订间差异 - 锑星百科

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{{WikipediaLink|铊}}'''铊'''，化学符号'''Tl'''， [1] 是[[元素周期表]]中第6周期ⅢA族元素，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。

== 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。

硫砷铊铅矿晶体

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'''的化学式为Tl，是剧毒的金属，无味。~~

==物理性质==

铊很软，可以~~用小刀切动~~。

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。

==化学性质==

铊受热可以和[[氧化~~亚镆]]发生~~氧化还原反应，产生[[氧化次镆]]：

: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。

:2 Tl + ~~Mc<sub>2<~~/~~sub>O<sub>3<~~/~~sub>~~ → Tl~~<sub>~~2</~~sub>O +~~ 2 ~~Mc<sub>~~2</~~sub>O~~

: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化。

[[Category:元素]]

== 制备方法 ==

铊主要从有色重金属硫化矿冶炼过程中作为副产品回收，铊的氧化物氧化铊（或三氧化二铊）、氧化亚铊（或一氧化铊）挥发性强，在铜、铅、锌硫化物精矿焙烧、烧结和冶炼时大部分挥发进入烟尘。如炼铅时约有60%～70%的铊进入烧结、焙烧烟尘中。铅鼓风炉烟尘的铊含量约占精矿中铊含量的23%。硫酸厂焙烧黄铁矿时，炉气净化系统的富铊烟尘也可作为提取铊的原料。

铊在冶炼原料中含量很低，必须先行富集。火法富集可使物料的含铊量提高10倍以上。烟尘中的铊多半是氧化铊、硫酸铊和氯化铊。用稀硫酸浸出含铊烟尘时，锌、镉、铁及其他元素同时进入溶液。含铊0.05～1 g/L的稀溶液可用高锰酸钾将TI+氧化成Tl3+，根据铊、锌、镉在不同的pH值溶液中沉淀的原理，以氢氧化钠中和溶液pH值至4～5，并加热至70～80℃，使铊从溶液中以氢氧化铊的形态沉淀析出。如溶液含铊大于5 g/L时，可在20℃加过量的氯化钠使铊以难溶的氯化铊形态沉淀下来。

工业上回收铊的方法很多，以铅烧结烟尘回收铊为例：铅烧结烟尘经反射炉熔炼富集后，得到含铊2%左右的富铊灰，用浓度为120～150 g/L硫酸浸出，固液比为1：5，温度为90℃，搅拌4h，浸出率在95%以上。利用处理铝、锌、铜、锰等金属冶炼过程的副产品作为原料，经湿法冶炼制得金属铊。湿法将有色金属冶炼过程的副产品作为原料，加入硫酸进行抽提时生成硫酸铊，再用锌粉制成海绵状铊，加入硫酸溶解海绵铊，再加入碳酸钠进行反应生成碳酸铊，向其中加入硫酸，所制得的溶液再用锌处理，得到纯度为99%。

高纯度铊可采用电解精炼法。用一般方法制得的铊，尚含有铜、铅、镉等杂质，先用碱和硝酸钠与金属铊进行熔炼，使铅生成铅酸钠（Na2PbO2）而被除去，如铅含量超过0.03%，则需熔炼两次。这样也可使铜、镉成为氢氧化物而被除去。电解精炼时，阴极用纯铊或钽片，电解质中铊含量为30～40 g/L，硫酸浓度为70 g/L，温度为55～60℃，阴极电流密度为100A/m2，阳极电流密度为200A/m2，阳极套以布套。经过两次到三次电解精炼，可获得99.999%的高纯铊。

== 应用领域 ==

=== 医学 ===

铊最初用于医学，可治疗头癣等疾病，后发现其毒性大而作为杀鼠、杀虫和防霉的药剂，主要用于农业。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。铊农药由于在使用过程中二次污染环境，在许多国家被限制或禁止使用，但在一些发展中国家仍然沿用至今。 [8] [3]

在现代医学中，Tl同位素铊201作为放射核元素被广泛用于心脏、肝脏、甲状腺、黑色素瘤以及冠状动脉类等疾病的检测诊断。有研究发现铊能延迟某些肿瘤的生长，同时减少肿瘤发生的频率。在核医学广泛使用锝-99m之前，半衰期为73小时的铊-201曾经是核心动描记所使用的主要放射性同位素。今天，铊-201也被用于针对冠心病危险分层的负荷测试当中。

=== 工业 ===

铊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。

== 分布 ==

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。 [8]

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 [1] 。

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。[[Category:元素]]

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-{{WikipediaLink|铊}}
+{{WikipediaLink|铊}}'''铊'''，化学符号'''Tl'''， [1]  是[[元素周期表]]中第6周期ⅢA族元素，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 。
+== 发现简史 ==
+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。
+硫砷铊铅矿晶体
+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'''的化学式为Tl，是剧毒的金属，无味。
 ==物理性质==
-铊很软，可以用小刀切动。
+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。
 ==化学性质==
-铊受热可以和[[氧化亚镆]]发生氧化还原反应，产生[[氧化次镆]]：
+: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。
-:2 Tl + Mc<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → Tl<sub>2</sub>O + 2 Mc<sub>2</sub>O
+: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化。
-[[Category:元素]]
+== 制备方法 ==
+铊主要从有色重金属硫化矿冶炼过程中作为副产品回收，铊的氧化物氧化铊（或三氧化二铊）、氧化亚铊（或一氧化铊）挥发性强，在铜、铅、锌硫化物精矿焙烧、烧结和冶炼时大部分挥发进入烟尘。如炼铅时约有60%～70%的铊进入烧结、焙烧烟尘中。铅鼓风炉烟尘的铊含量约占精矿中铊含量的23%。硫酸厂焙烧黄铁矿时，炉气净化系统的富铊烟尘也可作为提取铊的原料。
+铊在冶炼原料中含量很低，必须先行富集。火法富集可使物料的含铊量提高10倍以上。烟尘中的铊多半是氧化铊、硫酸铊和氯化铊。用稀硫酸浸出含铊烟尘时，锌、镉、铁及其他元素同时进入溶液。含铊0.05～1 g/L的稀溶液可用高锰酸钾将TI+氧化成Tl3+，根据铊、锌、镉在不同的pH值溶液中沉淀的原理，以氢氧化钠中和溶液pH值至4～5，并加热至70～80℃，使铊从溶液中以氢氧化铊的形态沉淀析出。如溶液含铊大于5 g/L时，可在20℃加过量的氯化钠使铊以难溶的氯化铊形态沉淀下来。
+工业上回收铊的方法很多，以铅烧结烟尘回收铊为例：铅烧结烟尘经反射炉熔炼富集后，得到含铊2%左右的富铊灰，用浓度为120～150 g/L硫酸浸出，固液比为1：5，温度为90℃，搅拌4h，浸出率在95%以上。利用处理铝、锌、铜、锰等金属冶炼过程的副产品作为原料，经湿法冶炼制得金属铊。湿法将有色金属冶炼过程的副产品作为原料，加入硫酸进行抽提时生成硫酸铊，再用锌粉制成海绵状铊，加入硫酸溶解海绵铊，再加入碳酸钠进行反应生成碳酸铊，向其中加入硫酸，所制得的溶液再用锌处理，得到纯度为99%。
+高纯度铊可采用电解精炼法。用一般方法制得的铊，尚含有铜、铅、镉等杂质，先用碱和硝酸钠与金属铊进行熔炼，使铅生成铅酸钠（Na2PbO2）而被除去，如铅含量超过0.03%，则需熔炼两次。这样也可使铜、镉成为氢氧化物而被除去。电解精炼时，阴极用纯铊或钽片，电解质中铊含量为30～40 g/L，硫酸浓度为70 g/L，温度为55～60℃，阴极电流密度为100A/m2，阳极电流密度为200A/m2，阳极套以布套。经过两次到三次电解精炼，可获得99.999%的高纯铊。
+== 应用领域 ==
+=== 医学 ===
+铊最初用于医学，可治疗头癣等疾病，后发现其毒性大而作为杀鼠、杀虫和防霉的药剂，主要用于农业。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。铊农药由于在使用过程中二次污染环境，在许多国家被限制或禁止使用，但在一些发展中国家仍然沿用至今。 [8]  [3]
+在现代医学中，Tl同位素铊201作为放射核元素被广泛用于心脏、肝脏、甲状腺、黑色素瘤以及冠状动脉类等疾病的检测诊断。有研究发现铊能延迟某些肿瘤的生长，同时减少肿瘤发生的频率。在核医学广泛使用锝-99m之前，半衰期为73小时的铊-201曾经是核心动描记所使用的主要放射性同位素。今天，铊-201也被用于针对冠心病危险分层的负荷测试当中。
+=== 工业 ===
+铊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。
+== 分布 ==
+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。 [8]
+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 [1]  。
+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。[[Category:元素]]