Таллий

(лат. Thallium) 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 203Tl (29,5%) и 205Tl (70,5%) и радиоактивными изотопами 207Tl— 210Tl — членами радиоактивных рядов (См. Радиоактивные ряды). Искусственно получены радиоактивные изотопы 202Tl (T1/2 = 12,5 сут), 204Tl (T1/2 = 4,26 года) и 206Tl (T1/2 = 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/м2 (1 кгс/см2) 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/м2 (39000 кгс/см2) — гранецентрированную кубическую. Плотность 11,85г/см3. Атомный радиус 1,71 Å, ионные радиусы. Tl+ 1,49 Å, Tl3+ 1,05 Å. Tпл 303,6 °С. Tкип 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 (18․10–6ом ․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 6s26p1. 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. Т. И. Дарвойд. 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. Л. П. Шабалика. 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..