Таллий металл или неметалл

Обновлено: 04.07.2024

Tl, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 81, атомная масса 204,37; на свежем разрезе серый блестящий металл; относится к редким рассеянным элементам. В природе элемент представлен двумя стабильными изотопами 203 Tl (29,5%) и 205 Tl (70,5%) и радиоактивными изотопами 207 Tl— 210 Tl — членами радиоактивных рядов (См. Радиоактивные ряды). Искусственно получены радиоактивные изотопы 202 Tl (T_1/2 = 12,5 сут), 204 Tl (T_1/2 = 4,26 года) и 206 Tl (T_1/2 = 4,19 мин). Т. открыт в 1861 У. Круксом в шламе сернокислотного производства спектроскопическим методом по характерной зелёной линии в спектре (отсюда название: от греч. thallós — молодая, зелёная ветка). В 1862 французский химик К. О. Лами впервые выделил Т. и установил его металлическую природу.

Распространение в природе. Среднее содержание Т. в земной коре (кларк) 4,5․10 -5 % по массе, но благодаря крайнему рассеянию его роль в природных процессах невелика. В природе встречаются преимущественно соединения одновалентного и реже трёхвалентного Т. Как и щелочные металлы, Т. концентрируется в верхней части земной коры — в гранитном слое (среднее содержание 1,5․10 –4 %), в основных породах его меньше (2․10 –5 %), а в ультраосновных лишь 1․10 –6 %. Известно лишь семь минералов Т. (например, круксит, лорандит, врбаит и др.), все они крайне редкие. Наибольшее геохимическое сходство Т. имеет с К, Rb, Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi (см. Рассеянные элементы, Рассеянных элементов руды). Т. легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроокислами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш до 5․10 –8 г/л).

Физические и химические свойства. Т. мягкий металл, на воздухе легко окисляется и быстро тускнеет. Т. при давлении 0,1 Мн/м 2 (1 кгс/см 2 ) и температуре ниже 233 °С имеет гексагональную плотноупакованную решётку (а = 3,4496 Å; с = 5,5137 Å), выше 233 °С — объёмноцентрированную кубическую (а = 4,841 Å), при высоких давлениях 3,9 Гн/м 2 (39000 кгс/см 2 ) — гранецентрированную кубическую; плотность 11,85г/см 3 ; атомный радиус 1,71 Å, ионные радиусы: Tl + 1,49 Å, Tl 3+ 1,05 Å; t_пл 303,6 °С; t_кип 1457 °С, удельная теплоёмкость 0,130 кджl (кг․K) [0,031 кал/г․С)> при 20—100 °С; температурный коэффициент линейного расширения 28․10 –6 при 20 °С и 41,5․10 –6 при 240—280 °С; теплопроводность 38,94 вт/(м․К) [0,093 кал/(см ․сек ․ °С)]. Удельное электросопротивление при 0°С (18․10 –6 ом ․см); температурный коэффициент электросопротивления 5,177․10 –3 — 3,98 ․10 –3 (0—100 °С). Температура перехода в сверхпроводящее состояние 2,39 К. Т. диамагнитен, его удельная магнитная восприимчивость —0,249․10 –6 (30 °С).

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Tl 6s 2 6p 1 ; в соединениях имеет степень окисления +1 [Tl (I)] и + 3 [Tl (III)]. Т. взаимодействует с кислородом и галогенами уже при комнатной температуре, с серой и фосфором при нагревании. Хорошо растворяется в азотной, хуже в серной кислотах, не растворяется в галогенводородных, муравьиной, щавелевой и уксусной кислотах. Не взаимодействует с растворами щелочей; свежеперегнанная вода, не содержащая кислорода, не действует на Т. Основные соединения с кислородом: закись Tl₂O и окись Tl₂O₃.

Закись Т. и соли Tl (I) нитрат, сульфат, карбонат — растворимы; хромат, бихромат, галогениды (за исключением фторида), а также окись Т. — малорастворимы в воде. Tl (III) образует большое число комплексных соединений с неорганическими и органическими лигандами. Галогениды Tl (III) хорошо растворимы в воде. Наибольшее практическое значение имеют соединения Tl (I).

Получение. В промышленных масштабах технический Т. получают попутно при переработке сульфидных руд цветных металлов и железа. Его извлекают из полупродуктов свинцового, цинкового и медного производств. Выбор способа переработки сырья зависит от его состава. Например, для извлечения Т. и др. ценных компонентов из пылей свинцового производства проводится сульфатизация материала в кипящем слое при 300—350 °С. Полученную сульфатную массу выщелачивают водой, и из раствора экстрагируют Т. 50%-ным раствором трибутилфосфата в керосине, содержащим йод, а затем реэкстрагируют серной кислотой (300 г/л) с добавкой 3%-ной перекиси водорода. Из реэкстрактов металл выделяют цементацией на цинковых листах. После переплавки под слоем едкого натра получают Т. чистотой 99,99%. Для более глубокой очистки металла применяют электролитические рафинирование и кристаллизационную очистку.

Применение. В технике Т. применяется, главным образом, в виде соединений. Монокристаллы твёрдых растворов галогенидов TIBr — TlI и TlCl — TlBr (известные в технике как КРС-5 и КРС-6) используют для изготовления оптических деталей в приборах инфракрасной техники; кристаллы TlCl и TlCl—TlBr — в качестве радиаторов счётчиков Черенкова. Tl₂O входит в состав некоторых оптических стекол; сульфиды, оксисульфиды, селениды, теллуриды — компоненты полупроводниковых материалов, использующихся при изготовлении фотосопротивлений, полупроводниковых выпрямителей, видиконов. Водный раствор смеси муравьино- и малоновокислого Т. (тяжёлая жидкость Клеричи) широко применяют для разделения минералов по плотности. Амальгама Т., затвердевающая при –59 °С, применяется в низкотемпературных термометрах. Металлический Т. используют для получения подшипниковых и легкоплавких сплавов, а также в кислородомерах для определения кислорода в воде. 204Tl в качестве источника β-излучении применяют в радиоизотопных приборах.

Таллий в организме. Т. постоянно присутствует в тканях растений и животных. В почвах его среднее содержание составляет 10 –5 %, в морской воде 10 –9 %, в организмах животных 4․10 –5 %. У млекопитающих Т. хорошо всасывается из желудочно-кишечного тракта, накапливаясь главным образом в селезёнке и мышцах. У человека ежесуточное поступление Т. с продуктами питания и водой составляет около 1,6 мкг, с воздухом — 0,05 мкг. Биологическая роль Т. в организме не выяснена. Умеренно токсичен для растений и высоко токсичен для млекопитающих и человека.

Отравления Т. и его соединениями возможны при их получении и практическом использовании. Т. проникает в организм через органы дыхания, неповрежденную кожу и пищеварительный тракт. Выводится из организма в течение длительного времени, преимущественно с мочой и калом. Острые, подострые и хронические отравления имеют сходную клиническую картину, различаясь выраженностью и быстротой возникновения симптомов. В острых случаях через 1—2 сут появляются признаки поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, боли в животе, понос, запор) и дыхательных путей. Через 2—3 нед наблюдаются выпадение волос, явления авитаминоза (сглаживание слизистой оболочки языка, трещины в углах рта и т. д.). В тяжёлых случаях могут развиться полиневриты, психические расстройства, поражения зрения и др. Профилактика профессиональных отравлений: механизация производственных процессов, герметизация оборудования, вентиляция, использование средств индивидуальной защиты.

Лит.: Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 1, [М., 1965]; 3еликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Таллий и его применение в современной технике, М., 1968; Тихова Г. С., Дарвойд Т. И., Рекомендации по промышленной санитарии и технике безопасности при работе с таллием и его соединениями, в сборнике: Редкие металлы, в. 2, М., 1964; Воwen Н. Y. М., Trace elements in biochemistry, L.—N. Y., 1966.

Израэльсон З. И., Могилевская О. Я., Суворове. В. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами, М., 1973.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

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:

Пыль заливают теплой некрепкой кислотой.
Нерастворившийся остаток обрабатывают соляной кислотой.
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.

Таллий элемент. Свойства таллия. Применение таллия

Таллий – греческое имя, переводится как «зеленая ветвь». Почему так назвали химический элемент? Дело в цвете талия при сгорании. Пламя зеленое. Оно-то и помогло открыть металл. Это произошло в 1863-ем году. Английский ученый по фамилии Крукс завладел спектроскопом и отходами сернокислого завода немецкого города Тильперод.

Химик уже сотрудничал с предприятием, извлекая из промышленной пыли селен. Крукс заподозрил, что в ней есть и теллур . Ожидая увидеть в горелке спектроскопа линии этого элемента, ученый заметил травянистую полосу. Такой не было ни у одного из известных металлов. Крукс выделил новое вещество и дал ему имя.

Химические и физические свойства таллия

Таллий – металл голубовато-белого цвета. Элемент мягкий, не имеет вкуса, не пахнет. Это делает вещество особенно опасным, ведь талий ядовит. Коварны и проявления отравления. Симптомы близки к гриппу, бронхопневмонии и другим заболеваниям воспалительного характера.

При этом, исход нередко летальный. К смерти взрослого человека приводит всего 1 грамм таллия. Он впитывается не только в пищеварительном тракте, но и проникает через кожу, вдыхается вместе с воздухом.

Таллий – элемент, на 3-4-е сутки после принятия которого наступает эйфория. Это ложное ощущение здоровья и полноты жизни. Но, потом возвращаются тошнота, рвота, начинается понос, выпадение волос, трескаются углы рта. На этой стадии уже понятно, что имеешь дело не с гриппом, но, бывает уже поздно. Характерные симптомы проявляются через 1-2-е недели после отравления таллием.

Яд быстро окисляется, попадая в атмосферу. Поэтому, транспортируют элемент лишь в герметичных контейнерах. Содержание токсичного металла в воздухе не должно превышать 0,004 мг/м3. Для воды опасен показатель уже в 0,0001 мг/м3. В природе указанные уровни, как правило, не превышаются.

Таллий – редкий и рассеянный элемент. Повышенная концентрация наблюдается лишь в силезских марказитах и еще нескольких минералах. Силезия – область Германии. Но, таллий в ее недрах обнаружил в 1896-ом году русский химик и геолог Антипов.

Свойство таллия окисляться проявляется ярче при высоких температурах. Так, при 100-та градусах Цельсия металл покроется пленкой моментально. Поднимись температура еще втрое, вещество расплавится. Закипает таллий при 1460-ти градусах. Есть элементы, реакция с которыми проходит уже при комнатной температуре. В ней можно получить хлорид таллия, а так же, связать его с бромом и йодом.

В химических соединениях таллий бывает либо одна-, либо двухвалентный. Валентность – способность соединяться с атомами других веществ. Соответственно, 81-ый металл периодической системы образует связи по одному или трем направлениям.

Применение таллия

Отравление таллием может быть полезно для человека, если яд получили грызуны. Патентованный препарат для них изобрели в Германии в первой трети 20-го века. В отраву вошел сульфат таллия. Для зооцидов металл пригождается и в современности. Правда, в 20-ом веке препараты на основе 81-го элемента были повсеместны, а сейчас занимают не более 3% рынка.

Таллий, химические свойства металла, пригодились и в производстве фотоэлементов. В них помещают оксисульфид 81-го постояльца таблицы Менделеева . Вещество меняет электропроводность под действием света.

Об этом свойстве оксисульфида таллия впервые написали в журнале Physical Review в 1920-ом году. Сделанные через 5 лет фотоэлементы оказались особо чувствительны к лучам инфракрасного спектра.

Хорошо пропускают инфракрасный свет бромиды и йодиды редкого металла. Поэтому, во времена Второй Мировой таллий купить захотели военные. Смешанные кристаллы взращивали в платиновых тиглях, чтобы потом поместить в инфракрасные сигнализации. Соединения таллия пригождались и при вычислении вражеских снайперов.

Таллий, электронная формула которого KLMN5_s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 1 E_ион(Me=>Me + +e)=6,12эВ, имеет отношение и к загару. Он является реакцией кожи на ультрафиолетовое излучение, начинается активная выработка меланина – природного пегмента-красителя.

Однако, медикам известно, что не все лучи ультрафиолета «рождают» загар . Эффективны лишь эритимальные. Остальные лучи можно перевести в них. С задачей справляются силикаты и фосфаты некоторых металлов щелочноземельной группы. Для максимального действия элементы активируются таллием.

Цена таллия известна не только физиотерапевтам, но и врачам общей практики, трихологам. Металл входит в смеси для удаления волос. Процедура бывает необходима при поражении стригущим лишаем. К облысению приводят соли таллия. Главное, подобрать терапевтическую дозу. Чуть переборщишь, получишь токсичный, а не лечебный эффект.

Гидроксид таллия и карбонат – добавки в стекло с повышенным светопреломлением, а чистый металл пригождается в металлургии. 81-ый элемент добавляют в некоторые сплавы, чтобы сделать их устойчивыми к кислотам, более прочными и износостойкими.

Обычно, таллий становится компаньоном свинцовых смесей. 81-ый металл есть, к примеру, в подшипниковом сплаве. 8% таллия делают его лучше других составов на основе олова .

Сплавом является и амальгама таллия. Она твердеет лишь при 60-ти градусах Цельсия. Смесь нужна для производства термометров, используется в жидкостных затворах и переключателях. В контрольно-измерительной же аппаратуре пригождаются радиоизотопы таллия. Они служат чистым бето-излучателем.

Добыча таллия

Элемент добывают попутно, при переработке цинковых , свинцовых и медных руд. Получают металл, как когда-то это делал его первооткрыватель, из пылевых отходов производства. В год добыча таллия составляет примерно 10 тонн. Мировые же запасы элемента оцениваются в 17 тысяч тонн. Это 0,7 частей на миллион. То есть, хоть металл и редкий, но залежи его больше золотых.

Наиболее насыщенны таллием земли Европы, Канады и США. Но, в штатах с 1981-го года добыча ядовитого металла запрещена. Основным поставщиком элемента является Казахстан. Его поставщики предлагают рафинированный таллий. Его запасы связаны не только с рудами других металлов, но и с залегающими в земной коре пластами угля. В них сокрыты 630 тысяч тонн 81-го элемента.

Из минералов таллий содержат врбаит, лорандит, крукезит, гутчинсонит. Перечисленные камни встречаются редко. Зато, доля 81-го металла в них велика – от 16-ти до 80-ти процентов. За 90% зашкаливает содержание таллия в авиценните.

Это почти чистая окись трехвалентного металла открыта в 1956-ом году. Залежи камня нашли на территории Узбекской ССР. Ныне, она стала Казахстаном. Вот и объяснение, откуда страна берет сырье, чтобы снабжать таллием почти весь мировой рынок.

Цена таллия

За килограмм таллия просят почти 7 тысяч долларов. С 2003-го года цена выросла в 7 раз. Один Казахстан, хоть и производит много металла, но не может обеспечить им всех желающих. Канадский таллий дороже среднего. Выгодным предложением всегда были поставки из Китая.

Но, в Поднебесной решили устранить налоговые льготы при экспорте редкого элемента. Это способствовало уменьшению закупок. На мировом рынке начал ощущаться дефицит таллия, что и привело к росту цен на него.

Таллий

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.

Содержание

История

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.

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, 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.

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 (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.

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 — 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].

Применение

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

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

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.

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] .
- 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 (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.

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.

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).
- 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.

Читайте также: