更新时间：2024-10-28 11:30
铊（Thallium），化学符号Tl，原子序数为81，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。铊是一种稀散金属。
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。铊有三种晶型，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。铊的蒸气主要是单原子的，但像其他IIIA族金属一样，在石墨管状炉中加热至2000℃时，铊的双原子分子蒸气发射出可见带状光谱。
铊虽是第三主族元素，但与三价的硼、铝、镓和铟不同。铊的化合物是一价或三价，而以一价为最稳定。这可能是所谓惰性电子对效应的一种表现。对于铊来说，失去唯一的一个6p电子形成铊(I)，比进一步失去2个6s电子形成Tl(III)更为容易。Tl(III)/T(I)和Tl(I)/Tl电对的酸性标准电极电势：
Tl+ →Tl + e- E0= -0.336 + 0.0591lg[Tl+]
Tl3+ →Tl+ + 2e- E0= +1.252 + 0.0591lg([Tl3+]/[Tl+])
在碱性中电势则迅速下降，因此只能用很强的氧化剂如高锰酸根和氯气在很强的酸性介质中才能将TI+氧化成Tl3+。相反，在碱性介质中TI+是强还原剂。
铊与空气的反应
在铊的新切面上，会慢慢地产生一层灰色的氧化物，这使得铊可不被继续氧化。把铊在空气中加热到红热，就能生成有剧毒的氧化亚铊（Tl2O）。
铊与不含空气的水不发生反应。铊在潮湿的空气中会慢慢失去光泽，或溶解于水中生成有毒的氢氧化铊（Ⅰ）。
金属铊与卤素单质剧烈反应，形成卤化铊。铊与氟气（F2）、氯气（Cl2）和溴单质（Br2）分别反应，生成三氟化铊（Ⅲ）（TlF3）、三氯化铊（Ⅲ）（TlCl3）和溴化铊（Ⅲ）（TlBr3）。
铊只能缓慢溶于硫酸（H2SO4）和盐酸（HCl）中，这是因为反应所生成的Tl（Ⅰ）盐的溶解度比较低。铊能溶于氢氟酸中，但由于其他卤化亚铊难溶于水，所以除氢氟酸外，其他氢卤酸与能作用很微弱。铊易溶于硝酸和浓硫酸，不溶于碱溶液如苛性钠和液氨。
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0.05～1g/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5g/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120～150g/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30～40g/L，硫酸浓度为70g/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。
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。
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-99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。铊-201也被用于针对冠心病危险分层的负荷测试当中。
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。
高温超导
铊是继钇和铋之后于1988年发现的第三种高温超导体。己合成出Tl-1212、Tl-1223（TlBa2Ca2Cu3O8，TC=110K）、Tl-2212（Tl2Ba2CaCu2O8+x，TC=85K）和Tl-2223（Tl2Ba2Ca2Cu3O10，TC=125K）四种超导相的粉末。近年来对铊系高温超导材料的研究表明，它们有希望获得高TC的薄膜、多晶、厚膜和带材。
国防军事
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收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，深夜进行侦察敌情或内部联络；近年来，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。
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。
数据：
1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:0
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积0
7.重原子数量:1
8.表面电荷:0
9.复杂度:0
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
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1g/t。
铊是一种伴生元素，几乎不单独成矿，世界上仅有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+=0.161nm，Rb+=0.172nm）。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0.05～0.6μg/g。在基性岩中的含量略高，为0.1～0.27μg/g。在中性岩中的含量进一步升高，为0.15～0.83μg/g，在绝大多数花岗岩中，Tl的含量为0.73～3.2μg/g，在碱性岩石中Tl的含量为1.2～1.5μg/g。Tl在变质岩中的平均含量一般为0.65μg/g。Tl在沉积岩中的含量一般为0.1～3.0μg/g，平均含量为0.27～0.48μg/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2.2～3.0μg/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140μg/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。
在地壳中铊含量为0.1—1.7mg/kg，平均值为0.7mg/kg。铊为伴生元素，其矿物很少，大多数以分散状态同晶形杂质存在于铜、锌、铅的硫化物矿物和煤矿中。黄铁矿中含量均较高。在没有受到铊污染的自然环境中，人体通过食物链平均摄入的铊含量少于5μg/d。因此尽管铊不是人体生长的必需微量元素，但它却广泛地分散于环境当中。土壤中铊含量为0.1—1.0mg/kg。未受铊污染的地区，大气中的铊含量通常小于1ng/m3；水体中的铊含量小于1μg/L，而在水体沉积物中的铊含量小于1mg/kg。通过工业生产过程而释放的，是自然环境中主要的铊人为来源。火力发电厂和水泥厂向大气中排放大量的铊，在高温条件下释放的重新冷凝吸附在飞灰的固体表面上，随排出的烟气进入并悬浮于大气中。飞灰中的镜含量与飞灰的颗粒半径呈负相关的关系，飞灰的颗粒越小，则所含的铊就越多。在铅、锌和铜矿（伴生有铊）的冶炼过程中，铊以气体的形式被释放出来，其释放的铊含量与原料中的铊含量相关。
DZ/T 0279.8-2016《区域地球化学样品分析方法 第8部分：铊量测定 电感耦合等离子体质谱法》
DZ/T 0279.9-2016《区域地球化学样品分析方法 第9部分：铊量测定 泡沫塑料富集—电感耦合等离子体原子发射光谱法》
由于铊在结晶化学和地球化学性质上具有亲石和亲硫两重性，在热液成矿作用过程中铊主要以微量元素形式进入方铅矿、黄铜矿和硫酸盐类等矿物中，但由于含量不高，工业利用较困难，所以矿山资源开发过程中铊等毒害元素就被排放进入尾砂，尾砂就成了一种严重的环境污染源，其中铊含量比矿石中的平均值高。由于尾砂遇水淋滤流失，干燥后遇风又易飞扬，这样使铊进入水体、土壤，经生物富集进入人体，危害健康，
人类对铊矿的开采利用及工业排放加剧了铊的环境迁移，造成局部生活环境包括土壤、水中铊含量剧增，又被生长其上的蔬菜粮食作物或某些可食用动物所富集，从而进入人们生活链，成为人类健康的潜在杀手，而铊的环境循环和毒性富集时间较长（20～30年）因而铊的污染往往容易被人们忽视。
铊对人体的毒性超过了铅和汞，近似于砷。铊是人体非必需微量元素，可以通过饮水、食物、呼吸而进入人体并富集起来，铊的化合物具有诱变性、致癌性和致畸性，导致食道癌、肝癌、大肠癌等多种疾病的发生，使人类健康受到极大的威胁。
铊还可以与细胞膜表面的Na-K-ATP（三磷酸腺苷）酶竞争结合进入细胞内，与线粒体表面含巯基团结合，抑制其氧化磷酸化过程，干扰含硫氨基酸代谢，抑制细胞有丝分裂和毛囊角质层生长。同时，铊可与维生素B2及维生素B2辅助酶作用，破坏钙在人体内的平衡。
环境危害防治
对铊污染的预防措施主要有：
①对（含）铊矿床的开采、选矿过程进行严格控制。降低可能产生含铊废石和废水生产量。对矿山含铊废石进行处理，防止铊进入水体。对铊生产企业的工业废水集中进行处理，去除铊后再进行达标排放。含铊矿床的开采、选矿和加工企业应远离城市和人口密集区；
②对产生含铊烟尘的冶炼厂、发电厂的烟囱加装过滤网以及铊回收装置，降低烟尘中铊的含量，阻隔含铊烟尘直接排入大气，并对这些企业附近大气中的铊含量进行监控；
③在铊高背景值地区进行普查，对暴露在地表的岩石单元释放铊的潜力进行评价，确定铊从岩石迁移进入水、土壤、植物等环境介质的潜力。建筑工程（如道路等）应避开含铊高的地区和地质体。同时，减少直至停止严重铊污染区粮食和蔬菜等的种植；
④加强对接触含铊物质工作人员的劳动保护。因慢性铊中毒不易被发现，对工作场所进行劳动保护，对工作人员应及时定期进行体检。此外，还应减少含铊化肥的生产量等。
健康危害防治
铊具有对人体的高毒性及预后较差等特点，因此预防铊中毒尤为重要，应该积极开展铊污染的宣传，加强铊及其化合物管理。在偏远农村及含铊矿床开发地区，深入探讨铊矿区污染程度和硫酸工业、造纸工业副产品等伴随的污染，使铊危害降至最低，对于一些可能导致职业接触，生活在污染环境的人群定期检测尿铊，以早期监测其体内铊水平
铊中毒的治疗方法从铊被发现以来，尚未找到理想的治疗铊中毒药物，临床上曾使用过大量的药物和方法，包括活性炭吸附、金属络合剂（普鲁士蓝、二硫代氨基甲酸盐、二苯卡巴腙、双硫腙等）、巯基化合物（二巯基丙醇、青霉胺等）、含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）、氯化钾和钙盐等等。但各种药物都有不足之处。2003年10月，美国FDA正式批准将普鲁士蓝（Radiogardase）于铊中毒。
总体来说，治疗铊中毒的原则在于：脱离接触，其中包括阻止消化道的继续吸收，加快毒物由尿液或其它途径的排泄。具体可采取下列措施：
①普鲁士蓝给药。每天250mg/kg，分为4次，每次都溶解在50mL 20%的甘露醇中，再辅以硫酸镁导泻，促进铊随胆汁经粪便排泄，减少毒性;
②持续性进行血液滤过或血液透析，促进血铊的排出;
③口服15%氯化钾，加速肾脏对铊的清除作用;
④肌注二巯基丙酸钠、双硫腙、硫代硫酸钠等金属络合剂，络合血液中的铊，从而降低毒性和利于铊的清除；
⑤采取利尿方法，加快肾脏排铊，减轻毒性。上述方法适应综合使用，尤其是对于急性、重度患者，更应如此。
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。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。
一般认为铊的最小致死剂量是12mg/kg，5mg/kg～7.5mg/kg的剂量即可引起儿童死亡。
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。也能损伤生殖细胞染色体。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10-4mol/L时即出现明显的恶性转化集落，提示碳酸铊有致癌的可能性。另外从突变与癌变的关系推论，铊很可能是潜在的致癌物质。