Таллий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
81 РтутьТаллийСвинец
In

Tl

Uut
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
81Tl
Hexagonal.svg
Electron shell 081 Thallium.svg
Внешний вид простого вещества
Таллий в ампуле
Мягкий серебристо-белый металл с голубоватым оттенком
Свойства атома
Название, символ, номер

Та́ллий / Thallium (Tl), 81

Атомная масса
(молярная масса)

[204,382; 204,385][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1

Радиус атома

171 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

148 пм

Радиус иона

(+3e) 95 (+1e) 147 пм

Электроотрицательность

1,62 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Tl←Tl+ −0,338 В
Tl←Tl3+ 0,71 В

Степени окисления

3, 1

Энергия ионизации
(первый электрон)

 588,9 (6,10) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

11,85[2] г/см³

Температура плавления

577 K (304 °C, 579 °F)[2]

Температура кипения

1746 K (1473 °C, 2683 °F)[2]

Уд. теплота плавления

4,31 кДж/моль

Уд. теплота испарения

162,4 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

26,3[3] Дж/(K·моль)

Молярный объём

17,2 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=3,456 c=5,525[4]

Отношение c/a

1,599

Температура Дебая

96,00 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 46,1 Вт/(м·К)

81
Таллий
Tl
204,383
4f145d106s26p1

Та́ллий — элемент главной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 81. Обозначается символом Tl (лат. Thallium). Относится к группе тяжёлых металлов. Простое вещество таллий (CAS-номер: 7440-28-0) — мягкий металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком.

История[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

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[5].

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[править | править вики-текст]

Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 205Tl (содержание 70,5 % по массе) и 203Tl (29,5 %). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: 201Tl, 204Tl1/2 = 3,56 года), 206Tl1/2 = 4,19 мин.), 207Tl1/2 = 4,78 мин.), 208Tl1/2 = 3,1 мин.) и 210Tl1/2 = 1,32 мин.), являющиеся промежуточными членами рядов распада урана, тория и нептуния.

Получение[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Таллий — блестящий серебристый металл с голубоватым оттенком. На воздухе быстро тускнеет, покрываясь чёрной плёнкой оксида таллия Tl2O[3].

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 — модификация Tl III с кубической гранецентрированной решеткой, а = 0,4778 нм. Температура плавления составляет 577 K (304 °C), кипит при 1746 K (1473 °C)[2]. Таллий относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,85 г/см3[2].

Сечение захвата тепловых нейтронов атомом — 3,4 ± 0,5 барн. Конфигурация внешних электронов — 6s26p. Энергии ионизации (в эВ): Tl0→Tl2+→Tl3+→Tl4+ соответственно равны 6,106; 20,42; 29,8; 50,0.[6]

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

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

Применение[править | править вики-текст]

  • Амальгама таллия имеет наименьшую температуру плавления среди всех известных металлов и сплавов (tпл = −61 °C). Она находит применение для заполнения низкотемпературных термометров и в качестве теплоносителя.
  • Нуклид 201Tl 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 йодид таллия. Кроме того в годы Великой Отечественной войны оксисульфид таллия (таллофид) применялся в качестве чувствительного элемента приборов ночного видения http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/TALLI.html
  • Иодид таллия 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.
  • Трёхвалентный таллий является основным компонентом некоторых относительно сильных окислительных реагентов в органическом синтезе:
    • Трифторацетат таллия(III) или трис(трифторацетат) таллия, TTFA ( Tl(Otfac)3 );[7]
    • Тринитрат таллия, TTN ( Tl(NO3)3 );
    • Триацетат таллия, TTA ( Tl(OAc)3 ).

Физиологическое воздействие[править | править вики-текст]

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/м3, для бромида, иодида, карбоната (в пересчёте на таллий) в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) составляет 0,01 мг/м3, в атмосферном воздухе 0,004 мг/м3. Смертельная для человека доза таллия составляет 600 мг.

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

Комментарии[править | править вики-текст]

  1. Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 1 2 3 4 5 Thallium: physical properties (англ.). WebElements. Проверено 20 августа 2013.
  3. 1 2 Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 491. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  4. Thallium: crystal structure (англ.). WebElements. Проверено 20 августа 2013.
  5. Вольфсон Ф. И., Дружинин А. В. Главнейшие типы рудных месторождений, — Москва: Недра, 1975, 392 с.
  6. Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. — Москва: Советская энциклопедия, 1967. — Т. 4. — С. 10.
  7. Sullivan, P. D. Menger, E. M. Reddoch, A. H. Paskovich, D. H. Oxidation of anthracene by thallium(III) trifluoroacetate. Electron spin resonance and structure of the product cation radicals. (англ.) // Journal of Physical Chemistry. — 1978. — Т. 82. — № 10. — С. 1158–1160. — DOI:10.1021/j100499a015

Ссылки[править | править вики-текст]