Tallium

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 24 oktober 2022; verifiering kräver 1 redigering .

Tallium
←  Kvicksilver | Leda  →
81 I ↑ Tl ↓ Nh 81Tl _
Utseendet av en enkel substans
Mjuk silvervit metall med en blåaktig nyans
Tallium i en ampull
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Tallium / Tallium (Tl), 81
Atommassa ( molmassa )	[204.382; 204.385] [komm. 1] [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1
Atomradie	171 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	148  pm
Jonradie	(+3e) 95 (+1e) 147  pm
Elektronnegativitet	1,62 (Pauling-skala)
Elektrodpotential	Tl←Tl + -0,338 V Tl←Tl 3+ 0,71 V
Oxidationstillstånd	0, 1, 3
Joniseringsenergi (första elektron)	588,9 (6,10)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	11,849 [2]  g/cm³
Smält temperatur	577K ( 304 °C, 579 °F) [2]
Koktemperatur	1746 K (1473 °C, 2683 °F) [2]
Oud. fusionsvärme	4,31 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	162,4 kJ/mol
Molär värmekapacitet	26,3 [3]  J/(K mol)
Molar volym	17,2  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	hexagonal
Gitterparametrar	a=3,456 c=5,525 [4]
c / a -förhållande	1,599
Debye temperatur	96,00  K
Andra egenskaper
Värmeledningsförmåga	(300 K) 38,9 [3]  W/(m K)
CAS-nummer	7440-28-0
Emissionsspektrum

81	Tallium
Tl204,38
4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

Tallium  ( kemisk symbol - Tl , från lat.  Thallium ) - ett kemiskt grundämne i den 13:e gruppen av det periodiska systemet för kemiska grundämnen (enligt den föråldrade klassificeringen  - ett grundämne i huvudundergruppen av grupp III), den sjätte perioden, med atomnummer 81. Det tillhör kategorierna tungmetaller och post-transitional metaller . Det enkla ämnet tallium  är en mjuk silvervit metall med en gråaktig-blåaktig nyans, som snabbt oxiderar i luften på grund av sin höga kemiska aktivitet .

Historik

Tallium upptäcktes med spektralmetoden 1861 av den engelske vetenskapsmannen William Crookes i slammet i blykammaren i en svavelsyraanläggning nära staden Abberode , belägen i bergskedjan Harz .

Talliummetall erhölls oberoende av William Crookes och den franske kemisten Claude-Auguste Lamy 1862 [5] .

Namnets ursprung

Elementet har fått sitt namn från de karakteristiska gröna linjerna i dess spektrum och den gröna färgen på lågan. Från annan grek. θαλλός  är en ung, grön gren [6] .

Att vara i naturen

Tallium är ett spårämne. Ingår i blandningar och pyrit av zink , koppar och järn , i kaliumsalter och glimmer. Tallium är en tungmetall. Endast sju talliummineraler är kända ( kroksite (Cu, Tl, Ag) 2 Se, lorandit TlAsS 2 , vrbait Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20 , gutchinsonit (Pb, Tl) S • Ag 2 S • 5As 2 S 5 , avicennit Tl 2 O 3 ), de är alla extremt sällsynta. Huvuddelen av tallium är associerad med sulfider, och främst med järndisulfider. I pyrit hittades det i 25 % av de analyserade proverna. Dess innehåll i järndisulfider är ofta 0,1-0,2%, och når ibland 0,5%. I galena varierar innehållet av tallium från 0,003 till 0,1% och sällan mer. Höga koncentrationer av tallium i disulfider och galena är karakteristiska för lågtemperaturavlagringar av bly-zink i kalksten. Innehållet av tallium, som når 0,5%, noteras i vissa sulfosalter. En liten mängd tallium finns i många andra sulfider, t.ex. i sphaleriter och chalcopyrites av vissa kopparkisavlagringar, halten varierar från 25 till 50 g/t . Tallium har den största geokemiska likheten med K , Rb , Cs , såväl som med Pb , Ag , Cu, Bi . Tallium vandrar lätt i biosfären. Från naturliga vatten sorberas det av kol, leror, manganhydroxider, ackumuleras under vattenavdunstning (till exempel i Sivash Lake upp till 5⋅10 −8 g/l). Innehåller i kaliummineraler ( glimmer , fältspat ), sulfidmalmer: galena , sphalerit , markasit (upp till 0,5%), cinnober . Som en förorening finns den i naturliga oxider av mangan och järn [7] .

Genomsnittlig talliumhalt (vikt):

• i jordskorpan 4,5⋅10 −5  %;
• i ultramafiska bergarter , 10–6  %;
• i basiska bergarter 2⋅10 −5  %;
• i havsvatten 10 −9  %.

Isotoper

Naturligt tallium består av två stabila isotoper: 205 Tl ( isotopförekomst av 70,48% av antalet atomer) och 203 Tl (29,52%). I spårmängder finns radioaktiva isotoper av tallium också i naturen, som är mellanliggande medlemmar av sönderfallsserien :

• 206 Tl ( T 1/2 = 4,19 min.) och 210 Tl (1,30 min.) - uran-238- serien ;
• 207 Tl (4,78 min.) - uranium-235- serien ;
• 208 Tl (3,1 min.) - torium-232- serien .

Alla andra kända isotoper av tallium med masstal från 176 till 217 erhölls på konstgjord väg.

Får

Kommersiellt rent tallium renas från andra grundämnen som finns i rökgasdamm (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te) genom att lösas i varm utspädd svavelsyra, följt av utfällning av olösligt blysulfat och tillsats av HCl för att fälla ut kloridtallium (TlCl). Ytterligare rening uppnås genom elektrolys av talliumsulfat i utspädd svavelsyra med platinatråd , följt av smältning av det frigjorda talliumet i en väteatmosfär vid 350–400°C.

Egenskaper

Tallium är en blank, silvrig mjuk metall med en blåaktig nyans. I luften bleknar den snabbt och täcks med en svart film av talliumoxid Tl 2 O [3] . Det löser sig i vatten i närvaro av syre för att bilda talliumhydroxid , reagerar inte i frånvaro av syre, så tallium lagras under ett lager av kokt destillerat vatten (eller paraffin, och även lackad) [3] .

Fysiska egenskaper

Finns i tre modifieringar. Lågtemperaturmodifieringen Tl II är en hexagonal kristall , rymdgrupp P 6 3 / mmc ,  cellparametrar a = 0,34566 nm , c = 0,55248 nm , Z = 2 , galler av magnesiumtyp . Över 234 °C finns en högtemperaturmodifiering Tl I av det kubiska systemet (kroppscentrerat gitter), rymdgrupp Im 3 m ,  cellparametrar a = 0,3882 nm , Z = 2 , gitter av α-Fe- typ ; övergångsentalpin mellan modifikationer I och II är 0,36 kJ/mol . Vid 3,67 GPa och 25 °C - modifiering Tl III av det kubiska systemet (ansiktscentrerat gitter), rymdgrupp Fm 3 m ,  cellparametrar a = 0,4778 nm , Z = 4 . Smältpunkten är 577 K (304 °C), den kokar vid 1746 K (1473 °C) [2] . Tallium tillhör gruppen tungmetaller ; dess densitet  är 11,855 g/cm 3 [2] .

Tvärsnittet för infångning av termiska neutroner av en atom är 3,4 ± 0,5 barn. Konfigurationen av de yttre elektronerna är 6s 2 6p. Joniseringsenergier (i eV ): Tio →Tl + →Tl2 + → Tl3 + →Tl4 + , respektive, är lika med 6,1080; 20,4284; 29,8; 50,0 [3] .

Tallium är diamagnetiskt , den massmagnetiska känsligheten för polykristallint hexagonalt tallium är χ \u003d -0,249 10 -9 m 3 / kg under normala förhållanden, -0,258 10 -9 m 3 / kg vid T \u003d 14,2 K. För kubiskt polykristallint tallium vid T > 235 K är den magnetiska masskänsligheten −0,158·10 −9 m 3 /kg . Enkristall hexagonalt tallium uppvisar anisotropi, χ || \u003d -0,420 10 -9 m 3 / kg , χ ⊥ \u003d -0,164 10 -9 m 3 / kg . Flytande tallium har χ = −0,131·10 −9 m 3 /kg vid smältpunkten [8] .

Vid en temperatur på 2,39 K övergår tallium till supraledande tillstånd .

Spektrum av tallium i det synliga området har en ljus linje med en våglängd på 525.046 nm (grön), från vilken detta element har fått sitt namn.

Hårdhet enligt Mohs 1.3, enligt Brinell 20 MPa [3] .

Kemiska egenskaper

Reagerar med vatten i närvaro av syre

Med syror: lättlösligt i salpetersyra, värre - i svavelsyra. Saltsyra har liten effekt på tallium på grund av passivering av talliummonoklorid av filmen .

Med syre vid rumstemperatur:

Med halogener:

Med fosfor (vid uppvärmning):

Med svavel (vid upphettning):

Interaktion med väteperoxid:

Reagerar med icke-metaller: med halogener vid rumstemperatur, med svavel, selen, tellur, fosfor - vid upphettning. Det smälter samman med arsenik utan att bilda en förening. Det reagerar inte med väte, kväve, kol, kisel, bor, samt med ammoniak och torr koldioxid.

Reagerar inte med alkalier, med etanol i närvaro av löst syre bildar talliumetoxid .

I föreningar uppvisar den oxidationstillstånd +1 och +3. De mest stabila salterna är Tl(I), som liknar salter av kalium, silver och bly. Under inverkan av bromvatten oxideras kaliumpermanganat , kaliumbromat , kaliumdisulfat, Tl (I) till Tl (III), vars salter är termiskt instabila, lätt hydrolyserade och reducerade. I lösningar reduceras Tl(III) till Tl(I) genom inverkan av svaveldioxid , vätesulfid , natriumtiosulfat och ett antal metaller, inklusive zink, järn och koppar. Föreningar är kända i vilka tallium är närvarande i två oxidationstillstånd samtidigt, t.ex. tallium(I)hexaklorotallat(III)Tl3 [ TlCl6 ] .

Applikation

• Talliumamalgam har en låg smältpunkt ( t pl = -61 ° C; endast eutektiken i natrium-kalium-cesium-systemet med t pl = -78 ° C är mer smältbar) - det används för att fylla lågtemperaturtermometrar och som kylvätska .
• Nukliden 201 Tl används inom medicin för hjärtforskning.
• Tallium införs som en aktivator i kristaller av natriumjodid , som används som en scintillator för att detektera joniserande strålning.
• I infraröd optik används tallium(I) bromid och jodid som linsmaterial . Dessutom, under det stora fosterländska kriget, användes talliumoxisulfid (tallofid) som ett känsligt element i mörkerseendeapparater [9] .
• Tallium(I)jodid tillsätts till belysning av metallhalogenlampor .
• Clericis lösning , bestående av talliumformiat (HCOOTl) och talliummalonat (CH 2 (COOTl) 2 ), används inom mineralogin för att bestämma mineralens egenskaper.
• Tallium(I)sulfat och tallium(I) karbonat har tidigare använts som gnagarbekämpningsmedel i svåråtkomliga områden.
• Trivalent tallium är huvudkomponenten i vissa relativt starka oxiderande reagenser i organisk syntes:
  • Tallium(III) trifluoracetat eller talliumtris(trifluoracetat), TTFA (Tl(Otfac) 3 ); [tio]
  • Talliumtrinitrat , TTN (Tl(N03 ) 3 ) ;
  • Talliumtriacetat , TTA (Tl( CH3COO ) 3 ).

Biologisk roll och fysiologisk påverkan

Tallium spelar ingen betydande biologisk roll (bland tungmetaller).

Både tallium i sig och dess föreningar är mycket giftiga och cancerframkallande i höga koncentrationer (särskilt de som är lösliga i vattenklorid , nitrat , acetat , etc.). Talliumföreningar klassificeras som kumulativa gifter - ackumulerande patologiska symtom vid kronisk förgiftning [11] .

Vid höga doser påverkar talliumföreningar det perifera nervsystemet , mag-tarmkanalen och njurarna .

Joner av monovalent tallium Tl + ersätter kaliumjoner i biokemiska processer på grund av likheten mellan deras kemiska egenskaper. Tallium är koncentrerat i hår, ben, njurar och muskler.

Ett karakteristiskt symptom på förgiftning med talliumföreningar är partiellt håravfall, med en betydande dos - total alopeci . Vid en hög dos är alopeci ovanligt, eftersom en person dör av förgiftning innan håravfall inträffar.

MPC i vatten för tallium 0,0001 mg/l, för bromid , jodid , karbonat (i termer av tallium) i luften i arbetsområdet ( MPCr.z. ) är 0,01 mg/m 3 , i atmosfärisk luft 0,004 mg/m 3 . Faroklass  - I ( extremt farlig kemikalie).

Den dödliga dosen av tallium i föreningar för en vuxen är 600 mg .

För förgiftning med tallium eller dess föreningar används preussisk blått som motgift .

Första hjälpen vid talliumförgiftning är magsköljning med en lösning av 0,3 % natriumtiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) med omrört aktivt kolpulver .

Kriminell förgiftning med talliumföreningar beskrivs i ett antal actionfyllda verk av detektivlitteratur [12] [13] och filmer [14] .

Anmärkningsvärda fall av talliumförgiftning

• 1950-talet - "thallium galenskap" i Australien .
• 2017-2018 - massförgiftning i Taganrog vid Taganrog Aviation Scientific and Technical Complex uppkallad efter G. Beriev [15] [16] .
• Solovyov Vyacheslav Valerievich  är en seriemördare -gift som förgiftade minst 6 personer med talliumsulfat .
• Tamara Ivanyutina (Maslenko) - seriemördare-gift; var den huvudsakliga åtalade i ett resonant brottmål i slutet av 1980-talet, som utreddes i Kiev (ukrainska SSR).

Anteckningar

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. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Arkiverad från originalet den 5 februari 2014.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Tallium : fysikaliska egenskaper  . WebElements. Datum för åtkomst: 20 augusti 2013. Arkiverad från originalet 26 juli 2013.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Fedorov P. I. Thallium // Chemical Encyclopedia  : i 5 volymer / Kap. ed. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1995. - T. 4: Polymer - Trypsin. - S. 490-492. — 639 sid. - 40 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-039-8 .
4. ↑ Tallium : kristallstruktur  . WebElements. Hämtad 20 augusti 2013. Arkiverad från originalet 12 augusti 2013.
5. ↑ * Crookes, William (30 mars 1861) "Om förekomsten av ett nytt element, förmodligen av svavelgruppen," Chemical News , vol. 3, sid. 193-194 Arkiverad 6 mars 2022 på Wayback Machine ; omtryckt i: Crookes, William. XLVI. Om förekomsten av ett nytt grundämne, troligen från svavelgruppen  (engelska)  // Philosophical Magazine  : journal. - 1861. - April ( vol. 21 , nr 140 ). - S. 301-305 . - doi : 10.1080/14786446108643058 . Arkiverad från originalet den 1 juli 2014. ;
   • Crookes, William (18 maj 1861) "Ytterligare anmärkningar om den förmodade nya metalloiden," Chemical News , vol. 3, sid. 303 Arkiverad 6 mars 2022 på Wayback Machine .
   • Crookes, William (19 juni 1862) "Preliminära undersökningar om tallium," Proceedings of the Royal Society of London , vol. 12, sidorna 150-159.
   • Lamy, A. (16 maj 1862) "De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium," Comptes Rendus , vol. 54, sid 1255-1262 Arkiverad 15 maj 2016. .
6. ↑ Weeks, Mary ElviraUpptäckten av elementen. XIII. Kompletterande notering om upptäckten av tallium  //  Journal of Chemical Education : journal. - 1932. - Vol. 9 , nej. 12 . - S. 2078 . doi : 10.1021 / ed009p2078 . - .
7. ↑ Wolfson F. I., Druzhinin A. V. De  viktigaste typerna av malmfyndigheter, - Moskva: Nedra, 1975, 392 s.
8. ↑ Fysiska mängder: Handbok / Ed. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. - M . : Energoatomizdat, 1991. - S. 602. - 1232 sid. — 50 000 exemplar.  - ISBN 5-283-04013-5 .
9. ↑ Thallium Arkiverad 2 april 2015 på Wayback Machine // encyclopaedia.biga.ru
10. ↑ Sullivan, P.D. Menger, E.M. Reddoch, A.H. Paskovich, D.H. Oxidation av antracen med tallium(III)trifluoracetat. Elektronspinresonans och struktur hos produktens katjonradikaler  (engelska)  // Journal of Physical Chemistry . - 1978. - Vol. 82 , nr. 10 . - P. 1158-1160 . - doi : 10.1021/j100499a015 .
11. ↑ Tarasenko N.V., Rubtsov V.F., Malinin A.V., Sedov V.V. Thallium  // Big Medical Encyclopedia  : i 30 volymer  / kap. ed. B.V. Petrovskij . - 3:e uppl. - Moskva: Soviet Encyclopedia , 1985. - T. 24. Vaskulär sutur - Tenios . — 544 sid. — 150 800 exemplar.
12. ↑ Dr John Emsley Problemet med tallium  (engelska)  // New Scientist . - 1978. - 10 augusti. — S. 394 .
13. ↑ White Horse Villa
14. ↑ Kriminal.RU. Kriminella Ryssland. Den svårfångade smaken av död (11 december 2016). Hämtad: 18 februari 2018. (obestämd)
15. ↑ Korolev, Nikita Thallium kom till flygföretaget Taganrog . Kommersant (1 mars 2018). Arkiverad från originalet den 1 mars 2018. (obestämd)
16. ↑ Kommentar av PJSC "TANTK uppkallad efter G.M. Beriev" om de förgiftade anställda. . TANTK dem. G. Berieva (2 mars 2018). Arkiverad från originalet den 6 mars 2018. (obestämd)

Kommentarer

1. ↑ Området för atommassavärdena anges på grund av heterogeniteten i fördelningen av isotoper i naturen.

Länkar

• Tallium . Populärt bibliotek av kemiska grundämnen. Hämtad: 20 augusti 2013. (obestämd)
• Tallium (20 november 2006). — News.ru. Hämtad: 20 augusti 2013. (obestämd)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor ryss Brockhaus och Efron runt världen Litet Brockhaus och Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Granatäpple
I bibliografiska kataloger BNE : XX540885 BNF : 11956478c GND : 4059684-9 J9U : 987007531870205171 LCCN : sh85134473 LNB : 000310560 NDL : 00572717 NKC : ph116450

Talliumföreningar _

Talliumazid ( TlN3 ) Tallium(I)acetat ( CH3COOTl ) Tallium(I)acetylacetonat (TlС 5 H 7 O 2 ) Tallium(I)bromat ( TlBrO3 ) Tallium(I)bromid (TlBr) Tallium(III)bromid ( TlBr3 ) Talliumhexaklorplatinat (IV) (Тl 2 [PtCl 6 ]) Tallium(I)hydroxid (Tl(OH)) Tallium(III)hydroxid (Tl(OH) 3 ) Talliumvätesulfat ( TlHSO4 ) Tallium(I)jodid (TlI) Tallium(III)jodid ( TlI3 ) Tallium(I)karbonat (Tl 2 CO 3 ) Tallium(I ) nitrat (TlNO3 ) Tallium(III)nitrat (Tl(NO 3 ) 3 ) Talliumnitrid (TlN) Tallium(I)oxid ( Tl2O ) Tallium(III)oxid (Tl 2 O 3 ) Tallium(I ) perklorat (TlClO4 ) Tallium (I ) sulfat ( Tl2SO4 ) Tallium(III)sulfat (Tl 2 (SO 4 ) 3 ) Tallium(I)sulfid ( Tl2S ) Tallium(III ) sulfid ( Tl2S3 ) Talliumtiocyanat (TlSCN) Trimetyltallium (Tl( CH3 ) 3 ) Trifenylthallium ( Tl ( C6H5 ) 3 ) Trietylthallium ( Tl ( C2H5 ) 3 ) Tallium (I ) fosfat ( Tl3PO4 ) Talliumfosfid (TlP) Tallium(I)fluorid (TlF) Tallium(III)fluorid ( TlF3 ) Tallium(I ) klorat (TlClO3 ) Tallium(I)klorid (TlCl) Tallium(III)klorid ( TlCl3 ) Tallium(I)-kromat (Tl 2 CrO 4 ) Tallium(I)cyanid (TlCN)

Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev

ett 2                             3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton ett H   han 2 Li Vara   B C N O F Ne 3 Na mg   Al Si P S Cl Ar fyra K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr 5 Rb Sr   Y Zr Obs Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jag Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm sm Eu Gd Tb Dy Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Re Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn 7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Am centimeter bk jfr Es fm md Nej lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og   alkaliska metaller alkaliska jordartsmetaller Lantanider Aktinider övergångsmetaller lättmetaller _ Halvmetaller icke-metaller Halogener ädelgaser

Elektrokemisk aktivitet serie av metaller
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 , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au