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).

◁ Та́ллиевый, -ая, -ое.

* * *

та́ллий

(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/см³, 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.

* * *

ТАЛЛИЙ

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: ²⁰⁵Tl (содержание 70,5% по массе) и ²⁰³Tl (29,5%). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: ²⁰⁸Tl (Т_1/2 3,1 мин, исторический символ ThC), ²¹⁰Tl (Т_1/2 1,32 мин, исторический символ RaC) и ²⁰⁶Tl (Т_1/2 4,19 мин, исторический символ RaЕ) и ²⁰⁷Tl (Т_1/2 4,78 мин, исторический символ АсC).
Рaсположен в IIIA группе в 6 периоде периодической системы. Конфигурация внешней электронной оболочки 6s²p¹. 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/см³. Таллий диамагнитен. При температуре 2,39К он переходит в сверхпроводящее состояние.
Стандартный электродный потенциал пары Tl³⁺/Tl⁰ +0,72 B, пары Tl^+/Tl⁰ –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/м³, в атмосферном воздухе 0.004 мг/м³. В качестве противоядия используют серосодержащую aминокислоту цистеин HS–CH₂CH(NH₂)COOH.