化学资讯《铊——最毒金属》

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铊,元素周期表第81号元素。


    铊,多音字,作为元素,读“它”;也可以读“砣”,秤砣的意思。元素铊是被意外发现的元素之一。1861年前,德国化学家罗伯特·本生和物理学家基尔霍夫合作共同发现了光谱分析法。通过光谱分析,本生成功的找到了金属元素铷和铯。这一事件在化学界引起了科学家们的广泛关注,纷纷加入到用光谱分析法寻找新元素的队伍中来。英国化学家克鲁克斯和法国化学家克洛德·拉米就是其中的两位幸运儿,他们分别通过光谱分析法,不约而同的观察到了漂亮的绿色谱线,克鲁克斯推断这应该是发现新元素了,于是撰写论文,将它命名为“Thallium”——“绿芽”的意思;随后拉米则通过电解法从铊盐中熔铸出了一小块金属铊,并以此获得了一枚伦敦博览会的奖章。不服气的克鲁克斯向评委会发出了申诉,最终也获得了一枚发现铊元素的金奖。


    金属铊是与铅类似、质软的银白色金属,常温下,在空气中,铊的表面很快会变暗并呈蓝灰色。与铅、汞一样,铊对人很不友好,是世界上最毒的金属,其毒性仅次于砷。最初,人们用铊盐来治疗头癣等疾病,以毒攻毒;但,人们发现铊盐的毒性太大了,于是将硫酸铊改作杀鼠、杀虫和防霉的药剂。随着较多牲畜的死亡、铊投毒案的发生,以及含铊农药对环境的污染,1945年以后,世界各国纷纷取消了铊在这些方面的应用,甚至限制和禁用铊及铊的化合物。在现代医学中,虽然仍旧有铊的身影,例如同位素铊-201被广泛用于心脏、肝脏、甲状腺等疾病的检测诊断;以及铊的同位素用于延迟某些肿瘤的生长,但人们对铊的使用依旧不能掉以轻心。我国也曾出现过数起铊投毒案,如1994年清华才女朱令的铊投毒案,至今未能破案。虽然朱令得以生还,但是神经受到严重损害,后期连生活都不能自理。因此,铊及其化合物的使用必须受到严格监管。


    铊是高温超导材料中的一种元素,1911年,荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯首次发现超导现象以后,人们就不断的在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物方面寻找更适用的超导材料。不过这些材料都要用液氮(液化热力学温度77K)做制冷剂才能呈现超导态,因而超导的应用受到很大限制。1987年初由美国科学家和我国物理所赵忠贤等科学家们宣布了90K钇钡铜氧超导体的发现,第一次超过了液氮(77K)的温度壁垒,开启了钇系高温超导材料的研发。1987年底,我国留美学者盛正直等首先发现了第一个不含稀土的铊钡铜氧高温超导体(110K),随后又进一步发现了125K的铊钡钙铜氧。这使铊系高温超导体成为继钇系、铋系以后的第三种高温超导体,如今已成为现代电子工业中的重要材料。


    铊在光学方面的应用也是亮点。硫化铊能捕捉到肉眼看不到的红外线,用于制作红外线夜视仪和红外线光敏电池;氯化铊的混合晶体能用来传送紫外线,早在第二次世界大战期间就已经用于军事侦察和内部联络;溴化铊与碘化铊制成的光纤能对二氧化碳激光(波长处于远红外区)有很好的透过性,甚至比石英纤维还要好许多,非常适合于远距离、无中断、多路通讯;用碘化铊填充的高压汞铊灯能做绿色光源,可做信号灯或特殊发光光源;添加了少量硫酸铊或碳酸铊的玻璃,能大幅度提高折射率……可见铊在军事领域里是不可或缺的。


    铊在工业中也有应用,最主要的特点是提高合成金属的强度、改善合金的硬度、增强合金抗腐蚀性等。例如,铊铅锡3种金属的合金能抵抗酸类物质的腐蚀,特别适用于制作酸性环境下的机械设备;铊汞合金熔点较低,能用于制作低温温度计;铊锡合金可作超导材料……


    有如此多应用的铊,其实是自然界存在的典型稀有分散元素,地壳中的平均含量约为十万分之三,以低浓度分布在长石、云母和铁、铜的硫化物矿中,几乎不单独成矿,世界上唯一独立的铊矿在我国贵州省兴仁县,是一种深红色半透明或透明的红铊矿石,产量有限。因此,无论从铊的毒性和铊开采冶炼的难度来说,都必须注意铊及其化合物的回收再利用。

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