铊[tā] （英文名：Thallium）是一种 化学元素 ，元素符号为Tl，原子序数为81，位于第六周期的ⅢA族，属于P区金属，原子量为204.383。在常温常压下，铊是一种无味柔软的蓝白色金属，表面具有非保护性的氧化膜。铊金属的 熔点 为303.5 ℃， 沸点 为1457 ℃，在20 ℃时的密度为11.85 g/cm³，铊金属能够溶于水，也可迅速溶于 硝酸 ，缓慢溶于 稀盐酸 、 硫酸 等酸类 。铊金属在常温下能够与 氯气 和 溴气 [xiù qì]发生反应，在高温环境下，也能与O₂、S等多种非金属 单质 形成相应的化合物。在一般情况下，+1价的Tl（I）化合物会比+3价的Tl（III）化合物更稳定 。
铊是自然界中存在的一种典型的稀有分散金属，地壳中的平均含量仅为1 mg/kg，是一种伴生元素，常伴生于铁、锌、铝、碲和汞的含硫矿物之中。铊可以利用溶剂萃取法、离子交换法、 铬盐 沉淀 锌置换法等方法富集。铊及其化合物可应用于医学、 电子 、光学等领域，例如其 硫化物 曾被用作鼠药， 硫酸盐 可用作农药，但因剧毒性现已被许多国家禁用。
铊是一种剧毒金属，金属元素，用来制造 光电管 ，低温温度计， 光学玻璃 等。它的盐类有毒，用于医药。一种稀少而分布广泛的金属元素，外表与锡相似。 铊仅需要微小的剂量就可以导致人中毒， 铊中毒 的具体症状有恶心、呕吐、腹痛、 腹泻 、便秘、 脱发 等。而且铊及其化合物具有诱变性、致癌性和致畸性，可引发人体的其他疾病和诱发癌症，如 食道癌 、 肝癌 、 大肠癌 。
发现历史
1861年，英国化学家 威廉·克鲁克斯 （William Crookes）在从硫酸厂的烟道灰中提取硒的时候，发现样品的光谱中有一条新的绿色谱线，他断定这是一种新的 化学元素 ，并将它命名为Thallium（Tl，铊），词根的原意是“绿枝”。1862年，英国主办的国际博览会上，展出了由克鲁克斯提供的黑色的铊粉末。
1862年，克鲁克斯和 法国 科学家克劳德-奥古斯特·拉米（Claude Auguste Lamy）二人分别独立地先从 硫酸 工厂的废渣中提取了纯净的 三氯化铊 ，再利用电解法从三氯化铊中提取到了 单质 铊。但是是 英国 科学家 威廉·克鲁克斯 还是法国科学家拉米首次制备出单质铊是有争议的，最终法国巴黎科学院作出决定，认为“克鲁克斯确定了铊元素的存在，而拉密是首先制备了金属铊的科学家。”
分布情况
铊是一种典型的稀有分散金属，在自然界中含量虽极微，但广泛存在于矿物质、土壤、海水和 生物质 中。铊在 地壳 中的储量低、分散分布，铊在地壳中更倾向于以Tl⁺状态存在，其离子半径与K⁺相近，常通过类质同象作用进入 正长石 和云母矿物中，或以 硫化物 的形式存在，而不是以 氧化物 的形式。铊的独立矿物有红铊矿、铊明矾矿、辉铊矿等，但是铊的独立矿物数量极少也难以富集形成独立矿床。含铊的矿物有方铅矿、 黄铁矿 、 闪锌矿 、 辉锑矿 [huī tī kuàng]、 黄铜矿 、 砷黄铁矿 、 朱砂 、硫化物和硫盐类矿物等 。在各类岩石中，铊主要富集于酸性 岩浆 和碱性岩浆内。铊在各类水体中的含量都极微，如在海水中的含量为0.019 μg/L，在淡水中含量在0.01-0.05 μg/L之间。但是在开采含铊矿床时，工业 废水 、废渣的排放会污染水体，导致水体中的铊含量增加。铊在各个地区的土壤含量各不相同，世界范围土壤中铊的含量在0.1-0.8 mg/kg之间，平均含量约为0.2 mg/kg。铊非生物体的必要 微量元素 ，在植物、动物、人体中的含量都极低。但是在铊污染的环境中，铊元素会在生物体内富集。
化学结构
电子结构
铊的原子序数为81，核外 电子 数共有81个，其价层电子构型为[Xe]4f¹⁴5d¹º6s²6p¹，内层 原子轨道 上的电子能量较低， 外层 原子轨道上的电子能量较高，也较为活泼。
晶体结构
铊 单质 的晶体结构为金属晶体，铊 原子 之间以 金属键 方式连接。铊单质有三种形态—α-Tl、β-Tl和γ-Tl。α-Tl是 六方晶系 ，原子堆积方式为六方密堆积，原子空间利用率高达74％，Tl-Tl间距约3.4 Å。β-Tl为 立方晶系 晶体 ，原子堆积方式为体心立方密堆积，Tl-Tl间距3.36Å。γ-Tl为面心立方晶体，原子堆积方式为面心立方密堆积。α-Tl、β-Tl和γ-Tl之间可以转换，当温度高于503 K时，α-Tl会转变成β-Tl，在高压下转为γ-Tl。铊的三相点为383K和3000MPa。但是实际铊晶体常常有缺陷，少量的缺陷会影响晶体的性质，如机械强度、导电性、耐腐蚀性能等。
理化性质
物理性质
铊是一种无味的蓝白色金属，十分柔软，弹性小。铊金属在空气中易被氧化，表面变暗形成非保护性的氧化膜，只有新切开的铊金属表面才具有金属光泽。铊金属溶于稀硫酸或稀硝酸，微溶于氢卤酸，不与氨水或碱溶液反应。在一个 大气压 （atm）下，铊金属的 熔点 为303.5 ℃， 沸点 为1457 ℃，闪点为215.6 ℃，在20 ℃时的密度为11.85 g/cm³，标准大气压下的 摩尔 热容为26.32 J·mol⁻¹， 摩尔体积 为17.24 cm³·mol⁻¹，汽化热为166.1 kJ·mol⁻¹，线膨胀系数为28×10⁻⁶ K⁻¹，在27 ℃时热导率为46.1 W·(m·K)⁻¹， 电离能 为596 kJ·mol⁻¹，在0 ℃时 电阻率 18×10⁻⁸ Ω·m。
同位素
铊目前已发现28种 同位素 ， 质量数 为191-210， 原子 质量在176-216之间。铊同位素存在于 石陨石 样品、自然界水体、 黄土 、海洋 沉积物 、 变质岩 、 岩浆岩 等物质之中。其中²º³Tl和²º⁵Tl在自然界中能够稳定存在，原子质量分别为203和205， 丰度 分别为29.5%和70.5% 。²º⁴Tl是最稳定的 放射性同位素 ， 半衰期 为3.78年。放射性同位素²º¹Tl可以作为一种 示踪剂 应用于器官和肿瘤细胞成像中，其半衰期为72.9h。
化学性质
铊形成化合物的主要价态有+3价和+1价，即+1价的Tl（I）化合物化合物和+3价的Tl（III）化合物。由于 惰性 电子对 效应 的影响，低氧化值的铊化合物比较稳定，所以 氧化物 Tl₂O（其中Tl为+1价）是更为常见的，氧化物Tl₂ O₃ （其中Tl为+3价）具有较强的氧化性，易被还原成Tl₂O。
铊金属能够与 稀盐酸 、 稀硫酸 硝酸 等酸类反应，在一般情况下，生成的都是Tl（I）化合物，因为会比Tl（III）化合物更稳定。
铊金属可以在常温下与 氯气 和溴发生反应。
在高温下，铊金属可以与 O₂ 、S、P、As等多种非金属 单质 直接反应形成相应化合物。
铊金属在湿空气或 水蒸气 反应生成TlOH。
Tl（III）化合物具有较强的氧化性，能够在常温下氧化Fe、S等化合物，例如 ：
化合物
Tl形成化合物的价态有+3价和+1价，Tl（I）化合物比较稳定，Tl（III）化合物的氧化性能较强。其 氧化物 有Tl₂ O₃ 、Tl₂O。Tl也也极易形成 硫化物 ，如Tl₂S，Tl₂SO₄。
表1：铊化合物的存在形态和主要性质
生理毒性
铊是一种剧毒元素，其毒性超过了铅、 镉[gé] 、汞，与 相当。铊元素可以通过误吸铊金属粉末、皮肤直接接触铊污染物、食铊污染后的水以及食物等途径进入人体体内，并且在人体体内富集。铊仅需要微小的剂量就可以导致人体死亡，对成人的致死量约为12 mg/kg，儿童的致死量为5-7.5 mg/kg。 铊中毒 的具体症状有恶心、阵发性腹绞痛、胃肠道出血、呕吐、腹泻、便秘、脱发等，且铊及其化合物具有诱变性、致癌性和致畸性，导致胃、肝、肾、脑、肠、心血管和 神经系统 等器官的病理改变，引发其他疾病和诱发癌症，如 食道癌 、 肝癌 、 大肠癌 。碳酸铊的致突变活性大于有明显致突变作用的氯化汞，1969年Curry就报告铊离子对人体有致畸作用；若孕妇在怀孕期间发生慢性铊中毒，头3个月可能引起胎儿畸形，3个月以后则会破坏婴儿的中枢神经系统。铊中毒可分为急性轻度中毒、急性重度中毒、慢性轻度中毒、慢性重度中毒。慢性重度中毒为最严重的现象，可能会出现 视神经萎缩 、 中毒性脑病 、中毒性精神病等严重症状，甚至导致死亡。
铊的中毒机理 ：
（1）Tl⁺对K⁺有竞争性和抑制作用，K⁺是人体内发挥着重要的 生物活性 ，如K⁺维持心肌的正常运作和神经肌肉兴奋性等作用，所以当体内富集Tl⁺时会引发各种疾病；
（2）铊具有明显的 细胞 毒性，可以导致正常细胞的代谢紊乱和诱发基因突变，进而使正常 细胞死亡 ；
（3）铊能够与蛋白和酶分子上的 巯基 [qiú jī]结合干扰其生物活性；
（5）铊对外周神经有明显的毒性作用。
植物也可通过土壤、水等途径富集铊元素导致中毒。K⁺在植物体内具有重要的生理功能，K⁺可以维持植物的的正常代谢、抗高温性，促进植物的 光合作用 ，加速 蛋白质 和淀粉的合成等作用，由于Tl⁺对K⁺有竞争性和抑制作用，所以Tl⁺的富集会影响植物的正常生长。而且在受铊污染的土壤中，植物的根系发育明显受到抑制，能够遏制植物营养传输，进而影响植物生长。
制备方法
由于大部分用于铊冶金矿物的含铊量极微，都需要进一步富集铊。铊富集方法主要有 溶剂 萃取法、离子交换法、 铬盐 沉淀 置换法等。
溶剂萃取法
溶剂 萃取法是在互不相溶或部分互溶的溶剂，使 溶质 从一种溶剂转移至另外一种溶剂中，由于溶质在两种溶剂中的 溶解度 不同而实现溶质提取的方法。溶剂萃取法提取金属通常在常温或低温下就能进行，具有能耗低、成本低、劳动生产率高、回收率高、易于连续化等优点，适合工业大规模生产 。可以用于工业提取铊金属的溶剂有醚、 、 烷基 [wán jī]磷酸、 乙酰胺 [yǐ xiān àn]、 磷酸酯 。其中二（2- 乙基己基 ）磷酸（ p204 ）、二混合 基乙 胺（A101）、 二甲 庚基乙酰胺（N503）由于自身具有良好的稳定性能和 萃取 选择性，萃取铊的能力强。
①P204萃取提取铊
P204和 煤油 组成的有机相可以从 硫酸 溶剂 中提取Tl（III）。在提取过程中需注意，煤油具有还原性，易与铊Tl（III）发生 氧化还原反应 ，将Tl（III）还原为Tl（I），所以在该提取过程中的使用煤油需要预处理。经研究，酸度不影响此萃取的平衡时间，但在一定范围内，其萃取率会随酸度升高而升高。
p204 萃取提取铊原理（O为有机相，A为水相） ：
②A101 萃取 提取铊
A101是中国研制的一种弱碱性工业 萃取剂 ，其具有较强的 抗氧化 能力、耐酸碱稳定性且 挥发性 、水溶性都较小，适合做提取铊金属时的萃取剂。A101可以从铊的 氯化物 溶液从提取铊。但由于A101需要工厂自己合成，已逐渐被性能相似的N503替换。
A101萃取提取铊原理（O为有机相，A为水相） ：
离子交换法
离子交换 法是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子对离子交换固体亲和力较高时，便会被离子交换固体 吸附 。离子交换法由于具有成本较低、操作方便、设备简单、吸附 速率 快、饱和容量大、分离效率高、易于循环利用等优点，是从岩石、矿物、土壤等物质中富集铊的常用方法，富集 倍数 可达10³-10⁴。
提取铊(I)时利用的是 阳离子交换树脂 ，与阳离子交换树脂的亲和力顺序为Ag⁺>Tl⁺>Cs⁺> Rb ⁺>NH₄⁺>K⁺>Na⁺>H⁺>Li⁺。并且铊(I)与 柠檬酸 、 乙二胺四乙酸 ( EDTA )、 酒石酸 、 草酸 等不形成 配位化合物 ，可以利用这一性质，在 离子交换 的过程中加入柠檬酸等溶液，使得铊(I)与更多元素分离。
提取铊(III)时利用的是 阴离子交换树脂 ，因为只有铊(III)与少量 微量元素 能形成稳定的阴离子[XCl₄]⁻，进而被交换树脂所 吸附 。铊(I)不能形成稳定的配 阴离子 ，因此需要先用 氧化剂 将Tl⁺氧化为Tl³⁺，然后再通过 交换树脂 富集。
铬盐沉淀-锌置换法
铬盐 沉淀-锌置换法是一种利用铬盐沉淀铊(I)后再利用 锌 置换出铊 单质 的方法。该方法具体步骤为，先将收集到的含铊烟尘与 碳酸钠 等一起熔炼，其中的铊会再一次挥发富集。收集挥发的铊后用 硫酸 浸出得到Tl₂SO₄浸出液，浸出液中加入铬盐Na₂CrO₄使Tl₂SO₄转换为Tl₂CrO₄沉淀。最后往Tl₂CrO₄中加入锌粉置换出铊单质。
铬盐沉淀-锌置换法原理 ：
应用领域
铊金属曾经作为药剂用于脱发、杀鼠、杀虫、灭蚁等，但由于其生物毒性造成多起中毒事件，自1945年后，世界各国纷纷停止铊在这些方面的使用，但在一些发展中国家仍然沿用。
铊合金
铊制成的合金能够提高合金的硬度、强度和和抗腐蚀性能等。铊合金的应用十分广泛，如Tl-Pb-Sn合金的耐腐蚀性能较强，可以抵抗酸类的腐蚀，可以制作成酸性环境中的设备零件。铊及其合金还可以作为 高温超导 材料。铊系高温 超导体 是继钇系、铋[bì]系之后于1988年发现的第三种高温超导体。Tl-Pb合金具有 超导 性能，可以用于制作特种 保险丝 和高温 锡焊 的焊料 。同样具有超导性能的Tl合金还有Tl-Sn、Tl-Ba-Ca- 铜 O，Tl-Ba-Ca-Cu-O薄膜是一种高温超导薄膜，可以用于制作超导 电子器件 、 微波 无源器件及电路等。Tl-Hg合金具有较低的 熔点 ，可以用于填充低温温度计，在 极地 等高寒地区使用 。
在医学中的应用
铊的 放射性同位素 ²º¹Tl能够作为一种 示踪剂 应用于器官和肿瘤成像，可以对心肌、 乳腺 等器官组织进行检测与诊断 。例如，²º¹Tl 铊-201 是最早的心肌灌注成像（MPI）示踪剂，先是平面成像，后来扩展到在单 光子 发射 计算机 断层扫描（SPECT）技术。在某些领域²º¹Tl已逐渐被能量更高、 半衰期 更短的⁹⁹Tc所代替，但是²º¹Tl仍然是首选的“生存能力示踪剂”，因为其可以穿过细胞膜观察到严重功能障碍的 肌细胞 ，而⁹⁹Tc示踪剂会被运输到 线粒体 中。
在电子领域中的应用
铊及其化合物可以用于制作半导体、 电极 、 电子 用 玻璃 陶瓷以及 变阻器 等电子器件 。如 溴化铊 （TlBr） 晶体 是一种宽带隙 化合物半导体 ，具有高伽马 射线 阻止能力和良好的物理特性，可以制作成 辐射 探测器 。铊也可以用于修饰电极，如利用Tl修饰的Pt 单晶 电极，可以用于 甲酸 电氧化反应中，修饰后的Pt电极不仅表现出显著的甲酸氧化能力，而且降低了氧化起始 电势 ，增加了正向扫描中的最大 电流密度 。
铊在光学领域的应用
铊及其化合物可应用于红外 光纤 、 光学玻璃 、光学元件和光信息材料。如 溴化铊 、电化铊。如 高压汞灯 放电中可添加了 碘化铊 （TlBr）可发出绿色光源，金属 卤化物 灯具有良好显色性和高发光效率。还可以 玻璃 中添加少量的 硫酸铊 （Tl₂SO₄）或 碳酸 铊 （Tl₂CO₃），可以提高玻璃的 折射率 。
安全事宜
危险性
铊是一种剧毒性金属。铊矿场的开采与铊金属的提取会造成当地大气、水体、土壤污染。铊虽不易点燃，但可燃，燃烧铊会产生有毒的 氧化铊 。
GHS 危险性类别 ：
H300：吞食致死
H330：吸入会致命
H373**：通过长时间或重复暴露对器官造成损害
H413：可能对 水生生物 造成长期有害影响
急救措施
若不小心吸入铊粉末，应迅速将患者转移至空气新鲜处，保持 呼吸道 通畅。若患者 呼吸困难 ，请立即送往医院就医输氧。
若皮肤不小心接触到铊金属，应立即脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。若有不适感，请立即送往医院就医。
若眼晴不小心接触到铊金属，应立即分开眼睑用流动清水或 生理盐水 冲洗。若有不适感，请立即送往医院就医。
若不小心误食铊金属，如患者神志清醒，应立即催吐，并送往医院 洗胃 。
消防措施
若由铊金属引发的火灾，应用水雾、干粉、泡沫、 二氧化碳 灭火剂或干燥 砂土 灭火。避免使用直流水灭火，直流水可能导致 可燃性 液体的飞溅，使火势扩散。
储存注意事项
铊金属应该存放于原始容器中，严格密封，避免铊暴露在空气中被氧化而变质。铊应存放于阴凉干燥处，与 强酸 、 、其他 卤族元素 和食品和饲料分开存放。
社会铊中毒事件
1960年， 喀麦隆 领导人菲利克斯·罗兰德·穆米耶（Félix-Roland Moumié）在 日内瓦 ，被法国特勤局用铊剂毒杀。
1994年，中国 清华大学 学生 朱令 在校期间出现四肢疼痛、 脱发 、多功能衰竭等症状，导致身体健康遭到极大的伤害。1995年在互联网求助，几个月后在留学生的帮助最终确认朱令为 铊中毒 。虽然挽回了朱令的性命，但是其智力等受到了不可逆的伤害。
2002年，中国 章丘区 地区某美容店老板利用铊毒害他人，最终导致2人中毒、1人死亡。
2006年， 俄罗斯 前联邦特工亚历山大·利特维年科因铊中毒在伦敦去世。
2007年，旅居 新西兰 的中国汕头亿万富翁许伟杰突发疾病，经确诊为 铊中毒 ，送往医院后仍救治无效死亡。
2007年，中国徐州的 中国矿业大学 发生3名大学生 铊中毒 事件。 犯罪嫌疑人 利用 注射器 将 铊盐 投入受害人的水杯中，导致这3名学生饮水后引起铊中毒。
2012年9月，英国南汉普顿大学一位化学系学生出现神经病学症状，最终被确诊是铊中毒。
2013年，中国广西的 贺江 发生水体铊 质量浓度 超标现象，导致鱼类等生物大量死亡。
2014年，中国安徽临泉的张女士一家6人在吃过早饭后身体不适且伴随着 脱发 现象，经诊治，6人均系 铊中毒 。
2018年，就读于美国 宾夕法尼亚州 的 里海大学 的中国留学生杨某向自己舍友朱万·罗伊的食物和饮料中下铊毒。
2022年，中国福州一位一岁女婴因不明原因“铊中毒”，而中毒原因不明。