Таллий это металл или неметалл

Обновлено: 17.05.2024

(хим.; Thallium; по Круксу, 1873 г., и согласно с Лепьерром, 1893 г., Tl = 204,1, если О = 10) — дает две степени окисления, окись Tl₂О₃ и закись Τl₂O. Это самый тяжелый член менее основной подгруппы III-й группы (Al, Ga, In, Tl) периодической системы, подобно свинцу в IV-й группе (Si, Ge, Sn, Pb). Благодаря большому атомному весу и невысокому сравнительно типу соединений ряда окиси TlX₃ Т. является уже в этом ряду настоящим металлом и тем более в соединениях типа закиси TlX, где во многих случаях он относится как щелочной металл. Чистый Т. обладает синевато-белым цветом и металлическим блеском, несколько более серебристым, чем блеск свинца; он столь мягок, что чертится ногтем и даже свинцом — почти как натрий; ковок, но благодаря малой вязкости трудно вытягивается в проволоку; трудно пилится, так как вследствие мягкости легко засоряет инструмент; дает на бумаге черту синеватую с желтоватым рефлексом. Плавится Т. при 290° и при очень высокой температуре летуч; в струе водорода он может быть перегнан. Была даже определена плотность пара Т. (В. Мейер и Бильтц, 1887 г.); при 1728° она по отношению к водороду оказалась равной 205,8 и отвечающей, следовательно, такой частице: Tl₂ [Нет причин полагать, что в этих опытах был достигнут предел уменьшения плотности, они говорят только, что при данной температуре средняя величина частицы не более Tl₂.]. Удельный вес Т. — 11,8. Теплоемкость — 0,03355. При нагревании посредством паяльной трубки Т. окисляется, образуя красноватый пар и развивая особый запах. Но и при обыкн. темп. металл тускнеет на воздухе, во влажном же воздухе окисляется очень быстро. Сохраняют Т. в глицерине или в воде, которую он не разлагает при обыкн. темп. При доступе воздуха Т., однако, растворяется в воде, превращаясь в гидрат закиси TlOH и в углекислый Т. Tl₂СО₃ [В склянке, совершенно заполненной водой, Т. делается блестящим; налет на его поверхности растворяется.]. Соли того же типа образуются, когда Т. растворяется в кислотах, из коих быстрее всего действуют на металл азотная и серная — как крепкие, так и разведенные, соляная же кислота растворяет трудно. Растворение в разведенной серной кислоте совершается при выделении водорода. Т. осаждается из своих соляных растворов цинком, но не железом, и в свою очередь осаждает свинец, медь, ртуть, серебро и золото. Т., осажденный из раствора Tl₂SO₄ при электролизе или цинком, представляет или смесь листочков и игл, или только широкие, сильно блестящие пластинки; плавленый металл также кристалличен. Т. дает сплавы с другими металлами. Закись Т. Tl₂О, черный порошок, возникает при окислении металла на воздухе вместе с некоторым количеством окиси и в чистом виде может быть получена путем нагревания своего гидрата в отсутствие воздуха при 100°С. Она плавится при 300°С в темно-желтую жидкость, которая сильно действует на стекло и застывает в желтую массу. При обыкновенной температуре закись притягивает влагу, превращаясь в желтый гидрат TlOH, который хорошо растворим в воде и может быть выкристаллизован из раствора в виде иголок состава TlOH + Н₂O. Растворы чистого гидрата закиси лучше всего готовить путем разложения надлежащим количеством едкого барита растворов Tl₂SO₄; они не окрашены, имеют сильнощелочную реакцию и вообще похожи на растворы едкого кали или натра. TlOH растворим и в спирте. Закись Т. дает с кислотами серной, фосфорной и хлорной средние соли, которые растворимы в воде и изоморфны с соответствующими солями калия; растворимостью обладает также соль угольной кислоты; но соли галоидоводородных кислот, исключая TlF, труднорастворимы, что сближает Т. со свинцом. Сульфат Tl₂SO₄ — ромбические призмы, при красном калении плавится, разлагаясь с выделением SO₂. Он имеет следующую растворимость: в 100 вес. ч. воды растворяется 4,8 ч., 11,5 ч., 19,3 ч. при 18° С, 62° С, 101° С. Дает двойные соли, изоморфные с аналогичными солями калия, Tl₂Mg(SO₄)₂6H₂O, и алюминиевые квасцы TlAl(SO₄)₂H₂O (хромовые и железные квасцы также известны). Кристаллический гидросульфат TlHSO₄3Н₂O при нагревании плавится и, быстро выделяя пары воды и серной кислоты, превращается затем в сульфат. Нитрат TlNO₃, непрозрачные белые ромбические призмы, плавится при 205° С и затем при охлаждении превращается в стекловидную массу; 100 вес. ч. воды растворяют 10,67 ч., 43,48 ч., 588,2 ч. при 18° С, 58° С, 107° С; в спирте нерастворим. Карбонат Tl₂СО₃, как упомянуто, легко образуется, когда угольный ангидрид вводится в раствор TlOH. Эта соль нерастворима в спирте; растворимость ее в воде довольно значительна, именно 100 вес. ч. растворяют 5,23 ч., 12,85 ч., 22,4 ч. при 18° С, 62° С, 100,8° С. Водные растворы имеют едкий металлический вкус и щелочную реакцию; соль кристаллизуется из них в виде блестящих моносимметрических призм; она плавится при нагревании и при более высокой темп. выделяет СО₂. Гидрокарбонат TlHCO₃ кристаллизуется в виде игл (Giorgis, 1894), если испаряют на холоде водный раствор TlOH, насыщенный углекислым газом; он очень легко превращается в Tl₂СО₃. Когда для приготовления флинтгласа вместо поташа употребляют Tl₂СО₃, то получается таллиевое стекло, которое легкоплавче, тверже и тяжелее (уд. в. 5,6) обыкновенного флинтгласа и обладает большим показателем преломления (до 1,97), вследствие чего находит применение в оптике; Т. в таком стекле может играть роль не только калия, но, частью, и свинца. Хлористый Т. TlCl образуется, когда металл горит в хлоре, а также осаждается при действии соляной кислоты на не особенно слабые растворы той или другой соли Т. в виде белого творожистого осадка, похожего на хлористое серебро еще и в том отношении, что на свету он приобретает фиолетовую окраску; в едком аммонии этот осадок растворим трудно (отличие от AgCl), но (подобно PbCl₂) ему свойственна некоторая растворимость в воде, именно 100 вес. ч. воды растворяют 0,198 ч., 0,265 ч., 1,427 ч. при 0° С, 16° С, 100° С. Из воды TlCl кристаллизуется в форме кубов; он легко плавится в желтоватую жидкость, которая при охлаждении превращается в белую, довольно гибкую кристаллическую массу. При 719° С — 731° С хлористый Т. кипит; плотность пара найдена равной 122,7 (Роско, 1878) по отношению к водороду, т. е. она близко отвечает принятой частичной формуле. Известны двойные соли TlCl с хлорными ртутью, золотом, платиной; они получаются, как всегда, при простом смешении водных растворов. Желтый хлороплатинат Tl₂PtCl₆ труднорастворим — в 15600 вес. ч. воды. С бромом и йодом Т. соединяется труднее, чем с хлором. Бромистый Т., TlBr, имеет желтоватый цвет, а йодистый Т., TlJ — желтый. По причине малой растворимости в воде (для TlJ 1 вес. ч. в 16000 ч.) они осаждаются из слабых даже растворов бромистым или йодистым калием; не разлагаются ни разведенными серной или соляной кислотами, ни едким кали, но азотная кислота из TlJ выделяет йод. Фтористый Т., TlF, при 15°С растворим в 1,25 вес. ч. воды; но в кипящей воде — труднее. Кристаллизуется в виде блестящих октаэдров или кубооктаэдров. Такие же кристаллы дает и соединение его с фтористым водородом HTlF₂, которое выделяется при испарении раствора TlF в плавиковой кислоте над серной кислотой. Окись Т., Tl₂О₃, образуется при сжигании металла в чистом кислороде, для чего расплавленный Т. вносят в атмосферу этого газа; при этом благодаря высокой температуре образуется некоторое количество и закиси, так как в нее при красном калении окись способна превращаться вполне почти. Темно-красный порошок окиси получается также, если пропускать ток от нескольких элементов Бунзена через подкисленную воду, употребляя металлический Т. в виде положительного полюса. Окись нерастворима в воде и щелочах и, подобно глинозему, есть основание слабое. Соли окиси бесцветны, если содержат неокрашенную кислоту, и малопостоянны; они не только разлагаются водой, осаждая гидрат окиси или превращаясь в основные соли, но легко переходят, выделяя кислород (или хлор), и в соли закиси. Эти последние, с другой стороны, могут служить исходным материалом для получения солей высшего типа путем окисления при невысоких температурах. Сульфат Tl₂(SO₄)₃∙7H₂O, бесцветные таблички, может быть выкристаллизован из той жидкости, которая получается при кипячении раствора Tl₂SO₄ в разведенной серной кислоте с двуокисью свинца или перекисью бария. Та же самая соль получается и при испарении раствора окиси в теплой разбавленной серной кислоте, как из раствора ее в азотной кислоте (уд. в. 1,4) может быть выкристаллизован нитрат Tl(NO₃)₃∙8Н₂O. Треххлористый Т., TlCl₃, получается при взаимодействии хлора с TlCl — под водой, причем образуется раствор, из которого под колоколом воздушного насоса выделяются расплывчатые призмы состава TlCl₃∙Н₂O. Если нагреть смесь спиртовых растворов TlCl₃ и аммиака, то получается белый кристаллический осадок состава Tl(NH₃)₃Cl₃, который водою разлагается на нашатырь и окись Т. фиолетового цвета:

Вообще же соли высшего типа вследствие малого их постоянства изучены в значительно меньшей степени, чем закисные соли. Если в щелочной раствор Т. или содержащий уксусную кислоту пропускать сероводород, то осаждается черный сернистый Т. Tl₂S, который представляет микроскопические тетраэдры, если раствор содержал следы свободной серной кислоты. Сернистый Т. нерастворим в воде, щелочах, сернистом аммонии и цианистом калии; трудно растворим в уксусной кислоте и легко в минеральных. При сплавлении Т. с избытком серы получается трехсернистый Т., Tl₂S₃, черная масса, похожая на вар; при 12°С он тверд и ломок (раковистый излом), при летней температуре мягок и пластичен. Трехсернистый Т. есть тиоангидрид; известно соединение его с сернистым калием, KTlS₂ — красный кристаллический порошок, нерастворимый в воде и разлагаемый кислотами. В природе Т. встречается в различных колчеданах и в некоторых слюдах, содержащих литий; минерал крукезит, найденный Норденшильдом (1868 г.) в Швеции и так названный в честь Крукса (crookesite, Crookes), содержит Т. до 17% — это селенистые Т., медь и серебро: 2,5Tl₂Se+21Cu₂Se+Ag₂Se. Когда колчеданы подвергаются обжиганию с целью превратить сернистый газ в свинцовых камерах в серную кислоту, то в трубах, проводящих SO₂, осаждаются в виде пыли различные вещества, которые попадают и в самые камеры (см. Селен). Исследуя осадки такого сорта из Тилькероде на Гарце, Крукс нашел (1861 г.) вместе с селеном новый элемент, дающий по внесении в пламя газовой лампы характерный спектр, содержащий одну яркую зеленую линию, откуда и произошло название таллий (τάλλος — зеленая ветка). Затем Лами (1862 г.), который открыл Т. независимо от Крукса, произвел более подробные исследования нового элемента и установил его металлическую натуру (сначала полагали, что Т. есть неметалл из группы серы). Из содержащих селен отбросов камерного производства Т. извлекается путем кипячения с разведенной серной кислотой и осаждается из сгущенной фильтрованной жидкости цинком. Для очищения его еще раз растворяют в серной кислоте и осаждают йодистым калием в виде TlJ, который при выпаривании с серной кислотой дает чистый сульфат Т., а из него получают электролизом чистый Т. При анализе Т. примыкает к группе железа, так как он сероводородом из кислых растворов не осаждается, средние же растворы с сернистым аммонием дают сернистый Т., Tl₂S, в осадке. Растворив его вместе с другими сульфидами и окисями 3-ей группы в азотной кислоте и нейтрализовав кипящий раствор содой, охлаждают жидкость и прибавляют платинохлористоводородной кислоты, при чем осаждается труднорастворимый хлороплатинат таллия.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890—1907 .

таллий

ТА́ЛЛИЙ -я; м. [от греч. thallos - молодая зелёная ветвь, побег] Химический элемент (Тl), серебристо-белый с сероватым оттенком металл, мягкий и легкоплавкий (применяется как компонент сплавов, для амальгам).

(лат. Thallium), химический элемент III группы периодической системы. Название от греческого thallós — зелёная ветка (по ярко-зелёной линии спектра). Серебристо-белый металл с сероватым оттенком, мягкий и легкоплавкий; плотность 11,849 г/см 3 , t_пл 303,6°C. На воздухе легко окисляется. В природе рассеян, добывают из сульфидных руд. Компонент сплавов, главным образом с оловом и свинцом (кислотоупорные, подшипниковые и др.). Амальгама таллия — жидкость для низкотемпературных термометров. Соединения таллия (TlCl, TlBr, TlI) — оптические материалы для ИК-техники.

ТА́ЛЛИЙ (лат. Tallium, от греческого «таллос» — зеленая ветвь), Tl (читается «таллий»), химический элемент с атомным номером 81, атомная масса 204,383. Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 205 Tl (содержание 70,5% по массе) и 203 Tl (29,5%). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: 208 Tl (Т_1/2 3,1 мин, исторический символ ThC), 210 Tl (Т_1/2 1,32 мин, исторический символ RaC) и 206 Tl (Т_1/2 4,19 мин, исторический символ RaЕ) и 207 Tl (Т_1/2 4,78 мин, исторический символ АсC).
Рaсположен в IIIA группе в 6 периоде периодической системы. Конфигурация внешней электронной оболочки 6s 2 p 1 . Степени окисления +1 (наиболее характерна) и +3 (валентности I, III).
Радиус атома 0,171 нм. Радиус иона Tl + 0,164 нм (координационное число 6), 0,173 (8), 0,184 нм (12); иона Tl 3+ 0,089 нм (4), 0,103 нм (6), 0,112 нм (8). Энергии последовательной ионизации 6,108, 20,428, 29,83 и 50,8 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,8.
История открытия
Таллий был открыт спектральным методом в 1861 английским ученым У. Круксом (см. КРУКС Уильям) в шламах свинцовых камер сернокислотного завода города Гарц. Название элемент получил по характерным зеленым линиям своего спектра и зеленой окраске пламени.
Нахождение в природе
Содержание таллия в земной коре 3·10 –4 % по массе. Рассеянный элемент. Содержится a обманках (см. ОБМАНКИ) и колчеданах (см. КОЛЧЕДАНЫ) цинка (см. ЦИНК (химический элемент)) , меди (см. МЕДЬ) и железа (см. ЖЕЛЕЗО) , в калийных солях и слюдах (см. СЛЮДЫ) . Таллий — тяжелый металл, одновременно относится к щелочным металлам.
Собственных минералов таллия известно около 30, например: aрсеносульфид таллия TlAsS₂ (лорандит), крукезит TlCu₇Se₄, авиценнит Tl₂O₃ Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах (см. ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ) ), сульфидных рудах: галените (см. ГАЛЕНИТ) , сфалерите (см. СФАЛЕРИТ) (до 0,1%), маркезите, (до 0,5%), киновари (см. КИНОВАРЬ) . Как примесь присутствует в природных оксидах марганца (см. МАРГАНЕЦ (химический элемент)) и железа (см. ЖЕЛЕЗО) .
Получение
Основное сырье для получения таллия — пыль, образующаяся при обжиге колчедана или обманок, содержащих таллий. Пыль промывают горячей водой и осаждают таллий цинком:
Tl₂SO₄+Zn=ZnSO₄+2Tl.
или соляной кислотой:
Tl₂SO₄+2NaCl=2TlCl+Na₂SO₄.
Для очистки таллий снова переводят в сульфат и после повторного (или многократного) осаждения в виде хлорида металл выделяют электролитически из сернокислого раствора.
Технический таллий очищают от примеси свинца (см. СВИНЕЦ) растворением металла в азотной кислоте с последующим осаждением свинца сероводородом (см. СЕРОВОДОРОД) .
Физические и химические свойства
Тaллий — белый металл с голубоватым оттенком. Существует в трех модификациях. Низкотемпературная модификация Tl II с гексагональной решеткой, a=0,34566 нм, c=0,55248 нм. Выше 234°C существует высокотемпературная модификация Tl I, с объемной центрированной кубической решеткой типа a-Fe, а=0,3882 нм. При 3,67 ГПа и 25°C — Tl III-модификация с кубической гранецентрированной решеткой, а=0,4778 нм.
Температура плавления 303°C, кипения 1475°C. Плотность 11,849 г/см 3 . Таллий диамагнитен. При температуре 2,39К он переходит в сверхпроводящее состояние.
Стандартный электродный потенциал пары Tl 3+ /Tl 0 +0,72 B, пары Tl +/ Tl 0 –0,34 B.
На воздухе таллий покрывается черной пленкой оксидов Tl₂O и Tl₂O₃. С водой, не содержащей кислорода (см. КИСЛОРОД) , таллий не реагирует. В присутствии кислорода образуется гидроксид TlOH:
4Tl+2H₂O+O₂=4TlOH.
Озон окисляет таллий до Tl₂O₃.
С этанолом (см. ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ) таллий взаимодействует, образуя алкоголят:
2Tl+2C₂H₅OH=2C₂H₅OTl+H₂,
если реакцию вести в струе воздуха, образуются вода и алкоголят.
В соляной кислоте (см. СОЛЯНАЯ КИСЛОТА) таллий пассивируется, так как образуется нерастворимый хлорид TlCl. Таллий взаимодействует с азотной (см. АЗОТНАЯ КИСЛОТА) и серной (см. СЕРНАЯ КИСЛОТА) кислотами.
Со щелочами без окислителей не взаимодействует.
При комнатной температуре реагирует с галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) . С фосфором (см. ФОСФОР) , мышьяком (см. МЫШЬЯК) , серой (см. СЕРА) реагирует при нагревании. С водородом (см. ВОДОРОД) , азотом (см. АЗОТ) , аммонием (см. АММОНИЙ (в химии)) , углеродом (см. УГЛЕРОД) , кремнием (см. КРЕМНИЙ) , бором (см. БОР (химический элемент)) и сухим оксидом углерода (см. УГЛЕРОДА ОКСИД) таллий не взаимодействует.
Соединения таллия (I) по своему химическому поведению напоминают соединения калия, серебра (см. СЕРЕБРО) и свинца. Соединения Tl (III) — сильные окислители, неустойчивы к нагреванию и подвергаются гидролизу. Их получают, окисляя соединения Tl (I) сильными окислителями (персульфатом калия K₂S₂O₈, броматом калия KBrO₃ или бромной водой).
Получены тригалогениды таллия со F₂, Cl₂ и Br₂. TlI₃ является полииодидом Tl (I) и содержит трииодид-ион I₃ – .
Оксид таллия(III) образуется при осторожном термическом разложении нитрата Tl(NO₃)₃:
2Tl(NO₃)=Tl₂O₃+NO₂+NO
Выше 500°C на воздухе Tl₂O₃ переходит в Tl₂O.
Оксид таллия (I) получают обезвоживанием гидроксида таллия (I):
2TlOH=Tl₂O+H₂O.
Этот оксид проявляет свойства оксидов щелочных металлов.
Большинство соединений Tl(I) обладают светочувствительностью.
В конце 20 века синтезированы сложные слоистые оксиды TlBa₂Ca_n–1Cu_nO_2n+3, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью (температура перехода 100К).
Применение
Тaллий используют при изготовлении подшипников и кислотоустойчивых сплавов (на основе свинца и олова). Амальгаму таллия применяют в термометрах для измерения низких температур. Сульфиды, селениды и теллуриды таллия используются a полупроводниковой технике. Соединения таллия применяются в фотографии.
Физиологическое действие
Таллий и его соединения высокотоксичны вследствие того, что катион Tl + образует прочные соединения с серосодержащими лигандами:
Tl + +R–SH=R–S–TI+Н +
Поэтому соединения Tl + подавляют активность ферментов, содержащих тиогруппы SH.
Вследствие близости радиусов K + и Tl + эти ионы обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Попадание в организм даже очень незначительных количеств соединений Tl + вызывает выпадение волос, поражение нервной системы, почек, желудка.
ПДК в воде 0,0001 мг/л, для соединений таллия в воздухе рабочих помещений 0,01 мг/м 3 , в атмосферном воздухе 0.004 мг/м 3 . В качестве противоядия используют серосодержащую aминокислоту цистеин HS–CH₂CH(NH₂)COOH.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "таллий" в других словарях:

ТАЛЛИЙ — Металл, открытый посредством спектрального анализа, похож на свинец, наход. в сером колчедане и медн. рудах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ТАЛЛИЙ металл, во многом напоминает свинец, обладает… … Словарь иностранных слов русского языка

ТАЛЛИЙ — (символ Тl), блестящий металлический элемент III группы периодической таблицы. Открыт в 1861 г. Мягкий и пластичный, добывается как побочный продукт переработки свинцовых или цинковых руд. Используется в электронике, инфракрасных датчиках, при… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТАЛЛИЙ — (Tallium), Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,283; металл. Открыт в 1861 У. Круксом (Великобритания), получен тогда же К. Лами (Франция) … Современная энциклопедия

ТАЛЛИЙ — (лат. Тhallium) Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,383. Название от греч. thallos зеленая ветка (по ярко зеленой линии спектра). Серебристо белый металл с сероватым оттенком, мягкий и… … Большой Энциклопедический словарь

Таллий — Tl (лат. Thallium * a. thallium; н. Thallium; ф. thallium; и. talio), хим. элемент 111 группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 81, ат. м. 204,38З. Природный Т. представлен смесью двух стабильных изотопов 203Tl (29,5%) и 205Tl (70,5%) … Геологическая энциклопедия

ТАЛЛИЙ — ТАЛЛИЙ, таллия, мн. нет, муж. (от греч. thallos росток) (хим.). Химический элемент, белый мягкий металл. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ТАЛЛИЙ — (лат. Thallium), Tl, хим. элемент гл. подгруппы III группы периодич. системы элементов Менделеева, ат. номер 81, ат. масса 204,383. В природе представлен смесью двух стабильных изотопов 203Tl (29,524%) и 205 Тl (70,476%). Электронная конфигурация … Физическая энциклопедия

таллий — сущ., кол во синонимов: 3 • металл (86) • талий (1) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

Таллий — (хим.; Thallium; по Круксу, 1873 г., и согласно с Лепьерром,1893 г., Tl=204, l, если O=10) дает две степени окисления, окись Tl2O3и закись Tl2O. Это самый тяжелый член менее основной подгруппы III йгруппы (Аl, Ga, In, Тl) периодической системы,… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Таллий — (Tallium), Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,283; металл. Открыт в 1861 У. Круксом (Великобритания), получен тогда же К. Лами (Франция). … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Серебристо-белый металл

Та́ллий / Thallium (Tl), 81

[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

1,62 (шкала Полинга)

Tl←Tl + −0,338 В
Tl←Tl 3+ 0,71 В

Содержание

История

Таллий был открыт спектральным методом в 1861 году английским учёным Уильямом Круксом в шламах свинцовых камер сернокислотного завода города Гарц. Чистый металлический таллий был независимо получен Круксом и французским химиком Клодом-Огюстом Лами в 1862 году.

Происхождение названия

Название элемент получил по характерным зелёным линиям своего спектра и зелёной окраске пламени. От др.-греч. θαλλός — молодая, зелёная ветвь.

Нахождение в природе

Таллий — рассеянный элемент. Содержится в обманках и колчеданах цинка, меди и железа, в калийных солях и слюдах. Таллий — тяжёлый металл. Известно лишь семь минералов таллия (круксит (Cu, Tl, Ag)₂Se, лорандит TlAsS₂, врбаит Tl₄Hg₃Sb₂As₈S₂₀, гутчинсонит (Pb, Tl)S • Ag₂S • 5As₂S₅, авиценнит Tl₂O₃), все они крайне редкие. Главная масса таллия связана с сульфидами и прежде всего с дисульфидами железа. В пирите он установлен в 25 % проанализированных образцов. Его содержание в дисульфидах железа нередко составляет 0,1-0,2 %, а иногда достигает 0,5 %. В галените содержание таллия колеблется от 0,003 до 0,1 % и редко более. Высокие концентрации таллия в дисульфидах и галенитах характерны для низкотемпературных свинцово-цинковых месторождений в известняках. Содержание таллия, достигающее 0,5 % отмечается в некоторых сульфосолях. Небольшое количество таллия встречается во многих других сульфидах, например в сфалеритах и халькопиритах некоторых медноколчеданных месторождений. Его содержание колеблется от 25 до 50 г/т. Наибольшее геохимическое сходство таллий имеет с K, Rb, Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi. Таллий легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроксидами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш до 5·10 −8 г/л). Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах), сульфидных рудах: галените, сфалерите, маркезите (до 0,5 %), киновари. Как примесь присутствует в природных оксидах марганца и железа [3] .

Среднее содержание таллия (по массе):

в земной коре 4,5·10 −5 %
в ультраосновных породах 10 −6 %
в основных породах 2·10 −5 %
в морской воде 10 −9 %

Изотопы

Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 205 Tl (содержание 70,5 % по массе) и 203 Tl (29,5 %). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: 201 Tl, 204 Tl (Т_1/2 = 3,56 года), 206 Tl (Т_1/2 = 4,19 мин.), 207 Tl (Т_1/2 = 4,78 мин.), 208 Tl (Т_1/2 = 3,1 мин.) и 210 Tl (Т_1/2 = 1,32 мин.), являющиеся промежуточными членами рядов распада урана, тория и нептуния.

Получение

Технически чистый таллий очищают от других элементов, содержащихся в колошниковой пыли (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te), растворением в тёплой разбавленной кислоте с последующим осаждением нерастворимого сульфата свинца и добавлением HCl для осаждения хлорида таллия (TlCl). Дальнейшая очистка достигается электролизом сульфата таллия в разбавленной серной кислоте с использованием проволоки из платины с последующим плавлением выделившегося таллия в атмосфере водорода при 350–400 °C.

Свойства

Таллий — белый металл с голубоватым оттенком. Существует в трёх модификациях. Низкотемпературная модификация Tl II с гексагональной решеткой, a=0,34566 нм, c=0,55248 нм. Выше 234 °C существует высокотемпературная модификация Tl I, с объёмноцентрированной кубической решеткой типа α-Fe, а=0,3882 нм. При 3,67 ГПа и 25 °C — Tl III-модификация с кубической гранецентрированной решеткой, а=0,4778 нм.

Сечение захвата тепловых нейтронов атомом 3,4±0,5 барн. Конфигурация внешних электронов 6s 2 6p. Энергии ионизации (в эв): Tl 0 →Tl 2+ →Tl 3+ →Tl 4+ соответственно равны 6,106; 20,42; 29,8; 50,0. [4]

Таллий диамагнитен. При температуре 2,39 K он переходит в сверхпроводящее состояние.

Спектр таллия в видимом диапазоне: 525,046 нм (зелёный).

Применение

_пл

Нуклид 201 Tl используется в медицине для кардиологических исследований.
Таллий вводится в качестве активатора в кристаллы иодида натрия, использующегося в качестве сцинтиллятора для регистрации ионизирующих излучений.
Иодид таллия добавляют в осветительные металлогалогеновые лампы. , состоящий из формиата таллия (HCOOTl) и малоната таллия (CH₂(COOTl)₂), используется в минералогии для определения свойств минералов.

Физиологическое воздействие

Как сам таллий, так и его соединения высокотоксичны. Симптомы отравления — поражение нервной системы, почек, желудка, выпадение волос (тотальная алопеция). ПДК в воде для таллия 0,0001 мг/м 3 , для бромида, иодида, карбоната (в пересчёте на таллий) в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) составляет 0,01 мг/м 3 , в атмосферном воздухе 0,004 мг/м 3 . Смертельная для человека доза таллия составляет 600 мг.

При отравлении таллием или его солями в качестве антидота используется берлинская лазурь.

Таллий — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы III группы), шестого периода, атомный номер 81. Обозначается символом Tl (лат. Thallium ). Относится к группе тяжёлых металлов. Простое вещество таллий — мягкий, чрезвычайно токсичный металл серебристо-белого цвета с серовато-голубоватым оттенком.

Таллий был открыт спектральным методом в 1861 году английским учёным Уильямом Круксом в шламах свинцовых камер сернокислотного завода вблизи города Аббероде, расположенным в горном массиве Гарц.

Металлический таллий был независимо получен Уильямом Круксом и французским химиком Клодом-Огюстом Лами в 1862 году.

Таллий — рассеянный элемент. Содержится в обманках и колчеданах цинка, меди и железа, в калийных солях и слюдах. Таллий — тяжёлый металл. Известно лишь семь минералов таллия (круксит (Cu, Tl, Ag)₂Se, лорандит TlAsS₂, врбаит Tl₄Hg₃Sb₂As₈S₂₀, гутчинсонит (Pb, Tl)S • Ag₂S • 5As₂S₅, авиценнит Tl₂O₃), все они крайне редкие. Главная масса таллия связана с сульфидами и прежде всего с дисульфидами железа. В пирите он установлен в 25 % проанализированных образцов. Его содержание в дисульфидах железа нередко составляет 0,1—0,2 %, а иногда достигает 0,5 %. В галените содержание таллия колеблется от 0,003 до 0,1 % и редко более. Высокие концентрации таллия в дисульфидах и галенитах характерны для низкотемпературных свинцово-цинковых месторождений в известняках. Содержание таллия, достигающее 0,5 %, отмечается в некоторых сульфосолях. Небольшое количество таллия встречается во многих других сульфидах, например, в сфалеритах и халькопиритах некоторых медноколчеданных месторождений, содержание колеблется от 25 до 50 г/т . Наибольшее геохимическое сходство таллий имеет с K, Rb, Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi. Таллий легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроксидами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш до 5⋅10 −8 г/л). Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах), сульфидных рудах: галените, сфалерите, марказите (до 0,5 %), киновари. Как примесь присутствует в природных оксидах марганца и железа.

в земной коре 4,5⋅10 −5 %;
в ультраосновных породах 10 −6 %;
в основных породах 2⋅10 −5 %;
в морской воде 10 −9 %.

Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 205 Tl (изотопная распространённость 70,48 % по числу атомов) и 203 Tl (29,52 %). В ничтожных количествах в природе встречаются также радиоактивные изотопы таллия, являющиеся промежуточными членами рядов распада:

206 Tl ( Т_1/2 = 4,19 мин.) и 210 Tl (1,30 мин.) — ряд урана-238;
207 Tl (4,78 мин.) — ряд урана-235;
208 Tl (3,1 мин.) — ряд тория-232.

Все остальные известные изотопы таллия с массовыми числами от 176 до 217 получены искусственно.

Таллий — блестящий серебристый мягкий металл с голубоватым оттенком. На воздухе быстро тускнеет, покрываясь чёрной плёнкой оксида таллия Tl₂O. В воде в присутствии кислорода растворяется с образованием TlOH, в отсутствие кислорода не реагирует, поэтому таллий хранят под слоем прокипячённой дистиллированной воды (или парафина, а также покрывают лаком).

Физические свойства

Существует в трёх модификациях. Низкотемпературная модификация Tl II является кристаллом гексагональной сингонии, пространственная группа P6₃/mmc, параметры ячейки a = 0,34566 нм , c = 0,55248 нм , Z = 2 , решётка типа магния. Выше 234 °C существует высокотемпературная модификация Tl I кубической сингонии (объёмно-центрированная решётка), пространственная группа Im3m, параметры ячейки a = 0,3882 нм , Z = 2 , решётка типа α-Fe; энтальпия перехода между модификациями I и II составляет 0,36 кДж/моль . При 3,67 ГПа и 25 °C — модификация Tl III кубической сингонии (гранецентрированная решётка), пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,4778 нм , Z = 4 . Температура плавления составляет 577 K (304 °C), кипит при 1746 K (1473 °C). Таллий относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,855 г/см 3 .

Сечение захвата тепловых нейтронов атомом — 3,4 ± 0,5 барн. Конфигурация внешних электронов — 6s 2 6p. Энергии ионизации (в эВ): Tl 0 →Tl + →Tl 2+ →Tl 3+ →Tl 4+ соответственно равны 6,1080; 20,4284; 29,8; 50,0.

Таллий диамагнитен, массовая магнитная восприимчивость поликристаллического гексагонального таллия равна χ = −0,249·10 −9 м 3 /кг при нормальных условиях, −0,258·10 −9 м 3 /кг при T = 14,2 К . У кубического поликристаллического таллия при T > 235 К массовая магнитная восприимчивость составляет −0,158·10 −9 м 3 /кг . Монокристаллический гексагональный таллий проявляет анизотропию, χ_|| = −0,420·10 −9 м 3 /кг , χ_⊥ = −0,164·10 −9 м 3 /кг . У жидкого таллия χ = −0,131·10 −9 м 3 /кг при температуре плавления.

При температуре 2,39 K таллий переходит в сверхпроводящее состояние.

Спектр таллия в видимом диапазоне имеет яркую линию с длиной волны 525,046 нм (зелёный), благодаря которой этот элемент и получил своё название.

Твёрдость по Моосу 1,3, по Бриннелю 20 МПа.

Химические свойства

Реагирует с неметаллами: с галогенами и кислородом при комнатной температуре, с серой, селеном, теллуром, фосфором — при нагревании. С мышьяком сплавляется без образования соединения. С водородом, азотом, углеродом, кремнием, бором, а также с аммиаком и сухим углекислым газом не реагирует.

Легко растворяется в азотной кислоте, хуже — в серной. Соляная кислота на таллий действует слабо из-за пассивации плёнкой монохлорида таллия.

Не реагирует со щелочами, с этанолом в присутствии растворённого кислорода образует этилат таллия.

В соединениях проявляет степени окисления +1 и +3. Наиболее устойчивы соли Tl(I), которые напоминают соли калия, серебра и свинца. Под действием бромной воды, перманганата калия, бромата калия, дисульфата калия Tl(I) окисляется до Tl(III), соли которого термически малоустойчивы, легко гидролизуются и восстанавливаются. В растворах Tl(III) восстанавливается до Tl(I) под действием диоксида серы, сероводорода, тиосульфата натрия и ряда металлов, включая цинк, железо и медь. Известны соединения, в которых таллий присутствует сразу в двух степенях окисления, например гексахлороталлат(III) таллия(I) Tl₃[TlCl₆].

Амальгама таллия имеет низкую температуру плавления ( t_пл = −61 °C; более легкоплавкой является только эвтектика в системе натрий-калий-цезий с t_пл = −78 °C ). Она находит применение для заполнения низкотемпературных термометров и в качестве теплоносителя.
Нуклид 201 Tl используется в медицине для кардиологических исследований.
Таллий вводится в качестве активатора в кристаллы иодида натрия, использующегося в качестве сцинтиллятора для регистрации ионизирующих излучений.
В инфракрасной оптике в качестве материалов линз применяются бромид и иодид таллия(I). Кроме того, в годы Великой Отечественной войны оксисульфид таллия (таллофид) применялся в качестве чувствительного элемента приборов ночного видения.
Иодид таллия(I) добавляют в осветительные металлогалогеновые лампы.
Раствор Клеричи, состоящий из формиата таллия (HCOOTl) и малоната таллия (CH₂(COOTl)₂), используется в минералогии для определения свойств минералов.
Сульфат таллия(I) и карбонат таллия(I) ранее применялись в качестве средства для борьбы с грызунами в труднодоступных местах.
Трёхвалентный таллий является основным компонентом некоторых относительно сильныхокислительных реагентов в органическом синтезе:
- Трифторацетат таллия(III) или трис(трифторацетат) таллия, TTFA (Tl(Otfac)₃);
- Тринитрат таллия, TTN (Tl(NO₃)₃);
- Триацетат таллия, TTA (Tl(CH₃COO)₃).
Биологическая роль и физиологическое воздействие

Таллий не играет значительной биологической роли (среди тяжёлых металлов). Как сам таллий, так и его соединения высокотоксичны и канцерогенны в больших концентрациях (в особенности растворимые в воде — хлорид, нитрат, ацетат и т. д.). Соединения таллия относят к категории кумулятивных ядов — накапливающиеся патологические симптомы при хроническом отравлении.

В больших дозах соединения таллия поражают периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки.

Ионы одновалентного таллия Tl + замещают ионы калия в биохимических процессах из-за сходства их химических свойств. Таллий концентрируется в волосах, костях, почках и мышцах.

Характерный симптом отравления соединениями таллия — частичное выпадение волос, при значительной дозе — тотальная алопеция. При высокой дозе — алопеция нехарактерна, так как человек погибает от отравления до наступления потери волос.

ПДК в воде для таллия 0,0001 мг/л, для бромида, иодида, карбоната (в пересчёте на таллий) в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) составляет 0,01 мг/м 3 , в атмосферном воздухе 0,004 мг/м 3 . Класс опасности — I (чрезвычайно опасное химическое вещество).

Смертельная для взрослого человека доза таллия в соединениях составляет 600 мг .

При отравлении таллием или его соединениями в качестве антидота используется берлинская лазурь.

Первая помощь при отравлении таллием — промывание желудка раствором 0,3 % тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃) с взболтанным порошком активированного угля.

Криминальные отравления соединениями таллия описаны в ряде остросюжетных произведений детективной литературы и кинофильмов.

Известные случаи отравления таллием
- 1950-е гг. — «таллиевое» безумие в Австралии.
- 1987 г. — дело Тамары Иванютиной.
- 2017—2018 г. — массовое отравление в Таганроге на Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе имени Г. Бериева.
Азид таллия (TlN₃) Ацетат таллия (I) (CH₃COOTl) Ацетилацетонат таллия(I) (TlС₅H₇O₂) Бромат таллия (I) (TlBrO₃) Бромид таллия (I) (TlBr) Бромид таллия (III) (TlBr₃) Гексахлороплатинат (IV) таллия (Тl₂[PtCl₆]) Гидроксид таллия (I) (Tl(OH)) Гидроксид таллия (III) (Tl(OH)₃) Гидросульфат таллия (TlHSO₄) Йодид таллия (I) (TlI) Йодид таллия (III) (TlI₃) Карбонат таллия (I) (Tl₂CO₃) Нитрат таллия (I) (TlNO₃) Нитрат таллия (III) (Tl(NO₃)₃) Нитрид таллия (TlN) Оксид таллия (I) (Tl₂O) Оксид таллия (III) (Tl₂O₃) Перхлорат таллия (I) (TlClO₄) Сульфат таллия (I) (Tl₂SO₄) Сульфат таллия (III) (Tl₂(SO₄)₃) Сульфид таллия (I) (Tl₂S) Сульфид таллия (III) (Tl₂S₃) Тиоцианат таллия (TlSCN) Триметилталлий (Tl(CH₃)₃) Трифенилталлий (Tl(C₆H₅)₃) Триэтилталлий (Tl(C₂H₅)₃) Фосфат таллия (I) (Tl₃PO₄) Фосфид таллия (TlP) Фторид таллия (I) (TlF) Фторид таллия (III) (TlF₃) Хлорат таллия (I) (TlClO₃) Хлорид таллия (I) (TlCl) Хлорид таллия (III) (TlCl₃) Хромат таллия (I) (Tl₂CrO₄) Цианид таллия (I) (TlCN)

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Таллий – любимый яд Агаты Кристи

Это вещество – самый популярный химический элемент в художественной литературе. Именно таллием убивают друг друга персонажи детективов Агаты Кристи. Его, как и мышьяк, окрестили «ядом наследников».

Однако вещество востребовано металлургами, врачами, учеными.

Что представляет собой

Таллий – это элемент периодической системы №81 с примечательными свойствами:
- Серебристый металл сизовато-белого цвета – один из самых мягких (1,3 балла по Моосу) и легкоплавких.
Главная характеристика таллия – токсичное вещество номер один на планете.
- Однако плотен, поэтому относится к сегменту тяжелых металлов.
- По составу это два стабильных изотопа: 203 и 205 (массовое содержание 1:2).
Есть и радиоактивные изотопы. Для их полураспада хватает пяти минут, созданы лабораторно.

Международное обозначение – Thallium (Tl).

Как был обнаружен

История открытия металла связана с именами двух ученых, обнаруживших его одновременно (1861-1862 годы):
- Британец Вильям Крукс разглядел зеленые линии неизвестного элемента в спектре шламов с немецкого завода, расположенного в Гарцских горах.
- Через год он же и химик-француз Клод-Огюст Лами получили таллий в виде металла.
Металл назван благодаря зеленой окраске линий спектра и пламени. По этому параметру опознается среди других элементов.

Древнегреческий термин θαλλος означает «зеленая веточка».

Как представлен в природе

Месторождений таллия на планете не существует: элемент рассеян по толще других пород либо образует собственные минералы.

Его находят в разных локациях:
- Киноварь, галениты, марказиты, сфалериты, другие сульфидные руды (0,1-0,5%).
- Цинковые, колчедановые, медные обманки.
- Угли, глины, соединения марганца, впитавшие частицы металла из вод.
- Слюды, полевые шпаты, другие калиевые минералы.
- Осадочные скопления, образованные в результате испарения воды (например, озеро Сиваш).
Таллиевые минералы (семь наименований) – редкость.

Тонна земной коры содержит 0,7 г таллия.

Технология получения

Таллий как металл извлекают из пыли, выносимой доменными газами на металлургических комбинатах. Главные компоненты – железо и известняк. Плюс толика никеля, цинка, кадмия, индия. А также астата, теллура, свинца, других элементов.

Таллий в ампуле

Процесс производства многоступенчат:
1. Пыль заливают теплой некрепкой кислотой.
2. Нерастворившийся остаток обрабатывают соляной кислотой.
3. В результате выпадает осадок из хлорида металла.
Далее применяют электролиз:
- Платиновую проволоку погружают в разбавленную серную кислоту, пропускают ток.
- На проволоке скапливается сульфат таллия.
Металл получают плавкой в печи, заполненной водородом, при 360-410°С.

Физико-химические характеристики

Таллий – не совсем типичный металл. Кристаллическая структура меняется в зависимости от температуры. Модификаций три, « рубиконом » служат температуры 234°C и 25°C.

При минус 270,7°C металл становится сверхпроводником.

Кубик таллия с ребром 1 см весит 11,85 грамма.

Где используется

Металл нашел применение у промышленников, ученых, врачей:
- Это легирующая добавка к сплавам для подшипников.
- Иодидом вещества наполняют галогеновые лампы.
- Его амальгама (сплав со ртутью) служит теплоносителем.
- Ею же заполняют приборы для измерения низких температур.
- Из таллиевых соединений сделано стекло приборов ночного видения.
- Таллий-201 востребован врачами-кардиологами.
- Ученые используют металл как активатор регистраторов ионизирующих излучений.
Хранят таллий под слоем кипяченой воды, парафина либо в герметично закрываемой емкости.

До 1970-х годов на его основе изготавливали крысиный яд. Сегодня металл используют для производства инсектицидов и пестицидов, которыми изничтожают сельхозвредителей и болезни растений.

Таллий в истории отравлений

Историей зафиксировано два громких криминальных инцидента с таллием в «главной роли».

Таллиевое безумие в Австралии

К 50-м годам 20 века крысиный яд на континенте стал спасением от крыс, оккупировавших «спальные районы» мегаполисов. Его рекламировали и продавали повсеместно.

Внимание к себе привлекла жительница Сиднея Ивонна Флетчер. Эта мать двоих детей обрела репутацию «черной вдовы»: оба ее мужа умерли с одинаковыми симптомами. Вину и средство убийства (таллий из крысиного яда) доказали.

«Мститель» из Таганрога

Место и время действия – авиазавод в Таганроге (Ростовская область, Россия), 2017-2018 годы.

Инженер Шульга, «обидевшись», травил сослуживцев – 34 человека. Он добавлял к закупаемой бутилированной воде – 19-литровые емкости – изготовленное лично вещество.

Все остались живы, но пострадали.

Влияние на человека

Таллий, его соединения отнесены к первому классу опасности. То есть абсолютно токсичны.

По стандартам РФ, кубометр воды не должен содержать больше 0,0001 мг таллия. Кубометр воздуха на специализированных предприятиях – 0,01 мг.

В организм человека металл попадает с пищей, воздухом или через кожу.

Явный признак отравления – выпадение волос. Другие симптомы:
- Разлад нервной системы (бессонница, тревожность, ночные кошмары), икроножные судороги, расслабленность конечностей.
- Расстройство ЖКТ (рвота, диарея, боли в животе).
- Почечные колики.
Особо опасно попадание таллия в желудок: через час яд разойдется по организму.

Металл коварен. Лишенный аромата, вкуса, цвета, «трудится» не спеша, безболезненно. Но неотвратимо, аккумулируясь организмом человека. Если доза значительна, смерть наступает сразу – от отека мозга.

Читайте также: