ba是什么元素(ba是元素周期表第多少号)

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铊——“毒也有价”

分散的元素

目录

1铊的起源

铊——“毒也有价”

3在哪里可以找到铊？

4处理铊时

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1铊的起源

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在19世纪60年代，威廉·克鲁克斯和克劳德-奥古斯特·拉米通过火焰光谱法独立地发现了铊。由于铊在火焰燃烧时会发出一种特殊的绿光，克鲁克斯提议将这种新元素命名为“铊”，它源于希腊语“Thallos”，意为“绿芽”。在随后的几年里，在泉水、烟草、甜菜和葡萄酒中都检测到了铊，反映出这种元素在自然界中广泛存在。1866年，人们在瑞典斯克里克鲁姆铜银多金属矿床中首次发现了独立矿物硒铊银铜矿，并将其命名为克鲁克斯矿，以纪念威廉·克鲁克斯爵士对铊的发现和研究。

图1铊的物理和化学性质

铊(Tl)位于元素周期表第六周期的第三主族。自然界有三种价态(+3，+1，0)(图1)。铊是地球上广泛分布的稀有元素之一，主要赋存于硅酸盐矿物和硫化物中。铊质地柔软，熔点和抗拉强度低，可塑性强；火焰呈亮绿色(图2)。

图2 A-铊是软的；燃烧着亮绿色火焰的铊

(来源:https://www.bilibili.com/video/BV1qg411d7rg? SPM _ id _ from = 333.337 . search-card . all . click & amp；VD _ source = 9 ba 2c 7a 1 f 8 fadc 162716 EC 90 C4 a3 d 85 f)

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铊——“毒也有价”

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铊本身是一种剧毒物质，是毒性最大的金属元素之一，对一个成年人的致死剂量不到一克。铊化合物是世卫组织《重点限制名录》中列出的主要危险废物之一，也是我国《重点控制污染物名录》中列出的。毒性最大、隐藏最深的铊盐是硫酸铊。

硫酸铊易溶于水，无色无味，中毒后起效较慢。初期中毒症状隐蔽，类似流感或支气管肺炎，不易被察觉。因此，铊是比砷、汞更可怕的有毒物质，是一些不法分子或腐败政权为钱杀人、排斥异己的“完美毒药”。南非国父曼德拉在监禁期间差点被前种族隔离政府用硫酸铊毒死；在萨达姆·侯赛因统治伊拉克期间，许多持不同政见的宗教领袖、民权活动家和科学家被硫酸铊毒害。深度铊中毒的症状主要表现为严重的脱发、神经和消化系统损害。最好的治疗方案是服用普鲁士蓝，即亚铁氰化铁(Fe2 [Fe (CN) 6] 3)。有关部门应加强科学宣传，让人们增加对铊中毒和解毒的认识，避免此类事件的再次发生。

19世纪90年代，法国皮肤科医生萨博朗(Sabourand)意外发现，他的病人在服用少量铊盐后会掉很多头发，随后他开始用这种方法为患有体藓的病人脱毛。在20世纪30年代，脱毛膏含有7 wt。%醋酸铊在欧洲流行起来，给普通家庭带来了极大的安全隐患。在此期间，因过量摄入醋酸铊而导致的死亡人数急剧增加，最终这种化学品在20世纪50年代被逐渐淘汰和禁用。

从20世纪20年代开始，人们就使用硫酸铊制作灭鼠剂，在有效消灭害虫的同时，也不可避免地导致意外死亡、自杀和杀人。上世纪80年代，法属圭亚那发生大规模群体中毒事件，三年内有近百人死于慢性铊中毒。这一切都始于圭亚那糖业公司从德国进口500公斤硫酸铊，用于驱除蔗田老鼠，生产的蔗糖受到铊污染，流入市场，导致当地民众深受其害。20世纪70年代，由于铊的应用带来了严重的社会和环境风险，含铊农药逐渐被禁用。然而，在一些不发达地区，硫酸铊仍被用作杀虫剂和灭鼠剂。

自20世纪80年代以来，铊的应用逐渐转移到电子工业、光学、有机合成等高科技领域。在电子工业领域，铊已应用于荧光粉、电池、灯具、半导体、电镀、电子玻璃陶瓷、变阻器等电子器件。铊可用于光学领域中的红外光纤、光学玻璃、光学元件和光学信息材料。铊掺杂到各种合金中，可以大大提高合金的硬度、强度和耐蚀性。

铊有剧毒，但其放射性同位素201Tl在医学领域用于心脏、肝脏、冠状动脉等疾病的检测和诊断，在心脏的放射性核素显像技术中发挥着不可替代的作用(图3a)；钡钙铜氧化物高温超导体在核磁共振成像、粒子加速器永磁合成、核聚变反应堆制造、超导纤维生产等诸多高科技领域具有广阔的应用前景(图3B-E)；低熔点的铊汞合金可用于制造极地高山地区使用的低温温度计；国际项目LORandite实验(LOREX)致力于将宝石级铊矿石用作太阳中微子实验的探测材料(图3D)；用碘化溴铊制成的特种光纤非常适合长距离、不间断、多通道通信。添加了碘化铊的特殊棱镜具有优异的光学性能，被广泛用于制造卫星光学系统(图3F)。铊的广阔应用前景引起了人们的关注，世界各国政府和学者都把铊的供应上升到战略高度。例如，欧洲联盟将铊列入技术关键元素清单，日本将其列入稀有金属保障战略清单。中国对铊的研究历史悠久。铊传统上被列为“稀有元素”，近年来被作为战略关键金属之一深入研究。

图3 A-Tl201广泛应用于心脏放射性核素显像技术；

b .铊是核磁共振的重要附加材料(MNR)；

C-铊氧化铜高温超导体有望成为制造大型强子对撞机(LHC)的关键材料。

d级宝石级铊矿在太阳中微子实验中被用作天然探测材料。

含E-铊的高温超导体有望在未来用于制造核聚变反应堆的关键材料；

添加碘化铊的F-光学透镜系统可用于卫星高分辨率成像。

(来源:https://cn.bing.com/images)

除了在材料科学领域的应用价值外，铊在岩石地球化学领域的应用也开始出现。对喜马拉雅期浅色花岗岩的研究表明，铊的富集与花岗岩的高度偏析和结晶密切相关。铷和铊之间的关系似乎表明锆石、独居石和磷灰石等矿物的分离和结晶以及热液流体相的沉淀(高丽等人，2021年)。国外学者利用黄铁矿和铁锰氧化物研究铊稳定同位素，铊同位素组成的演化可以示踪地质历史中深水盆地的氧化还原条件(Nielsen et al .，2011)。

火山榴辉岩的铊同位素研究可以示踪俯冲带壳幔演化过程中蚀变洋壳、大洋沉积物和海洋铁锰氧化物的再循环对幔源岩浆演化的贡献，也具有揭示俯冲带热结构的应用潜力(魏等，2022)。

随着近年来研究热的增加，铊元素和同位素必将为地质学研究提供新的视角。

图4铊矿物发现的位置、铊矿化和铊矿床的全球分布。

(资料来源:段宏宇、王长明，2022)

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3在哪里可以找到铊？

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铊作为一种稀有元素，在地壳和岩石中的丰度较低，且趋于分散，但一些特殊的地质作用也会引起铊的富集。铊矿物和矿化在空分布不均匀，集中在中欧、阿尔卑斯-扎格罗斯-喜马拉雅造山带、环太平洋火山带、乌拉尔、西伯利亚、四川、云南、贵州和中国。它们存在于岩浆岩、变质岩、沉积岩和矿床中(图4)。

在俄罗斯堪察加半岛、意大利西西里岛和智利安第斯山脉的许多现代火山口附近发现了卤化铊和硫酸盐矿物(图5A-C)。一些火山口附近沉积的凝聚态物质中也富含铊(图5D)。在一些现代海底黑烟囱和浅海热液喷口附近，铊富含硫化物或明矾石软泥，甚至可以形成铊矿物(图5E-G)。世界著名的碱性杂岩体，如加拿大的Poudrette岩体、格陵兰岛的Ilímaussaq岩体、俄罗斯的Murunskii岩体及其风化带，均有海铜石和微晶石的产状(图5H)。在波兰南部的一个火山岩采石场，发现风化带中氧化锰的氧化铊含量可高达20.82 wt。%(图5I)。

图5铊在地质体中的分布

(来源:mindat.org)

铊的主要工业来源是贱金属硫化物型硫-锌-铅矿床。贱金属硫化物矿床中铊多以类质同象置换的形式富集在黄铁矿和闪锌矿中，肉眼难以鉴别。著名的硫化铊矿床有美国的红狗矿床和德国的梅根矿床。我国香泉硫铁矿床是一个小型硫铁矿床，但其黄铁矿中铊的含量很高，可以作为一个独立的大型铊矿床开采。铊在不同的硫化物矿床中有不同程度的富集。一般来说，SEDEX矿床>:VMS型矿床>:MV型矿床(段宏宇和王长明，2022)。值得注意的是，铊在MVT矿床中偶有异常富集，尤其是中欧阿尔卑斯山和中国西南三江地区的MVT矿床。富含铊的MVT矿床包括波兰上西里西亚矿集区、中国金顶超大型铅锌矿床和昌东等小型MVT矿床(段宏宇和王长明，2022)。有趣的是，这些富含铊的MVT矿床位于阿尔卑斯-喜马拉雅碰撞造山带的两端，这使人们怀疑造山带中部的MVT矿床是否存在铊的异常富集。

在一些低温热液金砷锑汞铊矿床中，铊不仅富集在黄铁矿等硫化物中，还形成各种精美的独立矿物。湖南常德界牌峪雄黄矿床富含铊、砷、锑、汞等硫化物矿物，也是一种新的铊矿物——石门石的产地(图6A-C)。近年来，有学者在湖北黄石竹林塘远端的浸染型金矿中发现了珍贵的铊矿(图6D)。在香泉铊矿床的热液矿脉中，发现有硫砷铊铅矿(图6E)。

早在20世纪70年代，我国地质学家和地球化学家就在屠光池院士的领导下，对铊的新矿物和地球化学性质进行了系统研究，取得了一系列阶段性成果。自1988年安和陈在滥木厂金-汞-铊矿床中发现斜发沸石和红铊以来，我国学者已发现12种铊矿物，其中包括许多新的铊矿物，如铊明矾(图6F)。我国已发现独立的铊矿床，包括贵州兴仁滥木厂铊矿床、云南南华龙潭铊矿床(张忠等，1999)和安徽马鞍山香泉铊矿床(樊宇等，2007)。在如何寻找新的铊矿床方面，中国学者也做出了很大贡献，提出了铊-汞-砷-锑-金-铅-锌元素异常找矿、沉积岩相变带控矿和有机复合体迁移富集矿等观点。，为下一步寻找铊矿床提供了理论指导(涂光池等，2004)。

图6中国发现的铊矿物标本及产地。

(来源:mindat.org)

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4处理铊时

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区域工业化进程会不经意间将铊带入生态环境，对人类健康造成极大威胁。含铊黄铁矿是一些硫酸厂的主要工业原料。硫铁矿冶炼时焙烧渣产生的飞灰和硫酸生产的尾气会向周围环境释放大量的铊，导致植物附近的土壤和农作物中铊含量严重超标。此外，硫酸厂的废渣往往被重复利用，作为水泥厂的填料，进入水泥生产过程，随工厂释放的粉尘进入大气，对工厂周边人口密集区构成极大威胁。一些含铊硫化矿的开采、选矿和冶炼过程，以及含铊的燃煤发电过程，也会造成大量铊进入环境，导致铊污染问题日益突出(陈永恒等，2011)。陈永恒等学者根据多年对硫铁矿和有色金属矿山铊污染的调查研究经验，提出在含铊矿产资源的利用过程中，必须高度重视铊的环境污染效应和后果，采取必要的污染防治措施，并积极开展治理技术的研究(陈永恒等，2002)。

针对我国空气和水体中潜在的铊污染，我国学者正在努力寻找解决方案，不断提高铊的回收率和去除铊的技术，降低铊污染的不利影响。例如，马强等(2020)开发了活性炭负载氧化锰催化剂，通过催化氧化将被还原的铊离子氧化成氧化态，从而有效减少大气中铊污染物的排放(图7)。刘娟等(2015)总结了含铊废水处理技术的最新进展，提出通过微生物与重金属离子的吸附和微生物的氧化还原作用处理高浓度含铊废水，使水中铊浓度降至标准限值(0.1μg/L)以下，保障我国人民的饮用水安全。相信在不久的将来，随着重金属污染治理技术的不断进步和铊回收利用效率的提高，铊必将从威胁人类健康发展的“毒药”转变为推动社会经济和科技发展的“宝贝”。

图7催化氧化去除可还原铊的机理图

(资料来源:马强等人，2020年)

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