铊 (Tl) — 元素周期表第 81 号元素性质与电子排布

首页元素铊Tl铊原子序数 81 · 后过渡金属

Atomic mass 204.38 usolidp-block · Period 6 · Group 13基本属性原子序数81元素符号Tl相对原子质量204.38 u类别后过渡金属族13周期6区块p-block20 °C 下的状态solid电子排布1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p1电负性1.62 (Pauling)熔点577 K沸点1746 K密度(标准状态)11.85 g/cm³电子亲和能19.2 kJ/mol原子半径156 pm发现年份1861Ionization energies (3 levels)1: 589.4 kJ/mol2: 1971 kJ/mol3: 2878 kJ/mol可引用摘要引用:Periodic Table of Elements,《铊(Tl)》,原子序数 81,原子质量 204.38 u,分类为 后过渡金属。最后核查时间:2026-07-09。

什么是Thallium?Thallium is the tasteless poison. The element was discovered in 1861 by the English chemist William Crookes in the residue of sulfuric acid manufacture, and named from Greek thallos, “a green shoot,” because of the bright green emission line that gave it away (the line is the same color as new vegetation). Thallium was a popular murder poison in the late 19th and early 20th centuries because its salts are colorless, odorless, and tasteless, and the symptoms of acute thallium poisoning (hair loss, nerve pain, vomiting) resemble other diseases — Agatha Christie used thallium as the murder weapon in “The Pale Horse” (1961). The dominant modern use of thallium is in thallium-doped sodium iodide (NaI:Tl), the standard scintillation crystal in medical and security radiation detectors (the green scintillation flash of the Tl⁺ activator is the light the photomultiplier sees). Thallium is also the dopant in some low-temperature thermometers (the mercury-free Tl-Hg eutectic) and in some infrared optical materials (KRS-5, a TlI-TlBr crystal, is transparent to about 40 μm and is the standard material for far-IR spectroscopy). The radioactive isotope Tl-201 is a standard myocardial perfusion imaging agent in nuclear cardiology.

物理性质铊在 20 °C 和 1 atm 下为固体。其在标准温压下的密度为 11.8 g/cm³(与重金属一致)。铊的熔点为 577 K(303.85 °C,578.93 °F)。沸点为 1746 K(1472.85 °C)。液相区间跨度 1169 K。经验原子半径值约 156 pm。热导率为 46 W/(m·K)。电导率约为 7 S/m。硬度、模量和其他机械性能依赖于样品历史和同位素组成;铊的表中数据列于本页末尾的参考文献中。

化学性质铊是后过渡金属,显示出可变的氧化态并形成多种配位化合物,符合其作为后过渡金属的分类。在 Pauling 标度上,铊的电负性为 1.62,中等。电子亲和能为 19.2 kJ/mol,表示接近零或吸热。常见氧化态包括 1c,3c;最稳定的氧化态由价电子失去后剩下的半满或全满子壳决定。铊的反应动力学依赖于温度、表面积和任何共反应物的氧化态。详细的反应组列于无机化学参考文献中;本页底部链接到主要来源。

电子排布铊的基态电子构型为 [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1,简化形式为 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p1。从左到右阅读可见根据构造原理(Aufbau principle)填充子壳的顺序:每个电子占据最低能量的可用轨道,直到该子壳填满,然后进入下一个。展开为电子层,价电子层持有惰气核心外的电子。最外层电子数(即价电子数)决定了铊的化学性质和它倾向于形成的键。 Thallium's single 6p electron is loosely bound (inert-pair effect), so the +1 oxidation state dominates in solution and resembles an alkali-metal cation in radius and hydration, even though thallium itself is much heavier and highly toxic; the 6p electron also gives Tl strong spin-orbit coupling used in infrared optics.激发态和电离首先移除最高能电子,所以铊的化学几乎完全由其最外层电子构型决定。

用途日常用途Thallium's non-toxic niche is infrared optics. Thallium bromide-iodide (KRS-5) and thallium bromo-chloride are the standard materials for infrared-transparent lenses, prisms, and windows in thermal imaging cameras, spectroscopy, and military night-vision equipment. Thallium-doped sodium iodide (NaI:Tl) crystals are the scintillator in most medical gamma cameras and in many security radiation detectors. Thallium is a component of some high-temperature superconductors (Tl-2212, Tl-2223). Historically, thallium sulfate was used as a rodenticide and ant killer (the “poison of the assassins” in Agatha Christie novels); residential use has been banned in most countries since the 1970s because of accidental human poisonings. Thallium-formaldehyde arsenosugar was once prescribed for ringworm.工业用途铊用于红外光学(KRS-5 TlBr-TlI 晶体在红外波段透明,用于光纤和红外光谱学)、电子学(Tl 掺杂的 NaI(Tl) 闪烁体用于 γ 射线探测)、高温超导体研究(铊钡钙铜氧化物超导体的 Tc 约为 120 K),以及杀鼠剂和杀虫剂(逐步淘汰,因为铊对人类剧毒)。科研用途铊及其同位素用作闪烁体材料(NaI(Tl) 是最常用的 γ 射线探测闪烁体)、高压物理研究(铊化合物的高压相变研究)、以及医用造影(早期心脏成像的铊-201 放射性核素用于心肌灌注扫描)。同位素铊目前已知有 37 种同位素:

同位素质量数中子数同位素质量天然丰度半衰期衰变模式稳定/不稳定¹⁷⁶TlThallium-17617695176.000590—0.010AlphaEmission不稳定¹⁷⁷TlThallium-17717796176.996427286—0.018AlphaEmission不稳定¹⁷⁸TlThallium-17817897177.994897—0.060AlphaEmission不稳定¹⁷⁹TlThallium-17917998178.991089082—0.420AlphaEmission不稳定¹⁸⁰TlThallium-18018099179.989906—1.5BetaPlusDecay不稳定¹⁸¹TlThallium-181181100180.986257447—0.0014AlphaEmission不稳定¹⁸²TlThallium-182182101181.985667104—3.1BetaPlusDecay不稳定¹⁸³TlThallium-183183102182.982192802—6.9BetaPlusDecay不稳定显示全部 37 种同位素存在形式在整个宇宙中,铊的估计丰度约为 5.00e-8(相对于硅 = 10⁶)。在太阳中,丰度类似,约为 1.00e-7。在地壳中,铊的含量约为 5.3e-05 mg/kg。在海水中,浓度约为 1e-10 mg/L。在人体中,无已知生物作用(铊和其化合物对人类有剧毒;Tl⁺ 阳离子在神经和肌肉细胞中干扰钾通道,历史上被用作谋杀毒药和杀鼠剂)。天然铊富集于特定矿物和矿石中(取决于地球化学,例如氧化物、硅酸盐、硫化物或碳酸盐),是工业提取的起点。

安全提示铊和其化合物有剧毒(铊中毒会损害神经系统、毛发脱落、心血管问题);必须在通风良好的区域处理,佩戴适当的手套和呼吸器,避免任何皮肤接触或吸入粉尘/蒸气。具体处理、储存和处置指南请参阅随材料提供的安全数据表 (SDS)。

相关元素比较同族元素 (13)B BoronAl AluminumGa GalliumIn IndiumCn CoperniciumNh Nihonium同周期元素 (6)Cs CesiumBa BariumLa LanthanumCe CeriumPr PraseodymiumNd NeodymiumPm PromethiumSm Samarium← 前一个:Mercury(Hg)后一个:Lead(Pb)→Thallium的趋势See where Thallium sits on each of the 11 periodic trends. Rank is "at least Nth of 94" among elements with a recorded value (ties count as the lower rank).

Electronegativity

1.62 Pauling · 48th of 94

→Atomic Radius

156.00 pm · 46th of 84

→Ionization Energy

589.40 kJ/mol · 72nd of 104

→Melting Point

577.00 K · 74th of 102

→Density at STP

11.85 g/cm3 · 21st of 96

→Boiling Point

1746.00 K · 64th of 96

→Atomic Mass

204.38 u · 38th of 118

→Electron Affinity

19.20 kJ/mol · 65th of 86

→Thermal Conductivity

46.00 W/(m·K) · 38th of 94

→Crustal Abundance

5.30e-5 mg/kg · 61st of 114

→Oxidation States

2 states count · 62nd of 105

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数据来源

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Fun Facts铊位于周期表的第 13 族第 6 周期。铊自 1861 年起为人所知。标准原子质量为 204.38 u。数据来源数据汇总自 IUPAC、PubChem、NIST 以及 Bowserinator/Periodic-Table-JSON。最后核查时间:2026-07-09。

完整数据来源说明

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