Главная Электротехника

Таллий химические свойства. Таллий элемент. Свойства таллия. Применение таллия. Не только из дымоходов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Госдарственный Технический Университет

Кафедра Безопасности труда

по дисциплине «Экология»

на тему: «Таллий в воде»

Выполнил

Долгополов В.

Преподаватель

Липунова Т.Н.

Новосибирск - 2013

1.Талий высокотоксичный

2.Антропогенные источники поступления в окружающую среду

Острое отравление

Литература

1. Таллий высокотоксичный

Таллий - (лат. Тhallium, Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,383) - серебристо-белый металл с сероватым оттенком, не имеет вкуса и запаха, что может быть использовано в криминальных целях - его практически невозможно распознать.

Таллий относится к высокотоксичным ядам, и отравление им нередко заканчивается летальным исходом. Отравления таллием и его соединениями возможны при их получении и практическом использовании. Таллий проникает в организм через органы дыхания, неповрежденную кожу и пищеварительный тракт. Выводится из организма в течение длительного времени. Острые, подострые и хронические отравления имеют сходную клиническую картину, различаясь выраженностью и быстротой возникновения симптомов.

В острых случаях через 1-2 суток появляются признаки поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, боли в животе, понос, запор) и дыхательных путей. Через 2-3 недели 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.

Для сульфата таллия летальная доза при пероральном приеме составляет для людей около 1 г. Известны случаи, когда смертельными оказывались дозы в 8 мг/кг, а также в 10-15 мг/кг. Отравление продолжаются несколько недель (2-3) недели, причем через 3-4 суток после приема яда наступает мнимое хорошее самочувствие.

Отравление таллием тем более опасно, что проявляющиеся признаки отравления напоминают воспалительные процессы, с которыми человечество научилось бороться. Действие яда маскируется под грипп или бронхопневмонию. Назначаемые обычно в таких случаях антибиотики не оказывают лечебного действия.

Предельно допустимая концентрация в воде для таллия составляет всего лишь 0,0001 мг/м3, в атмосферном воздухе - 0,004 мг/м3. Существенную экологическую опасность таллий представляет также в связи с тем, что при извлечении из герметичного контейнера он быстро окисляется на открытом воздухе.

Антропогенные источники поступления в окружающую среду

таллий отравление металл высокотоксичный

Наиболее значительными источниками являются предприятия, сжигающие в процессе производства органические углеродные топлива (нефть, уголь, мазут и др.), плавящие медь, свинец, цинк. Т. и его соединения могут поступать в атмосферу в виде дымов, пылей, аэрозолей из воздуха производственных помещений различных отраслей промышленности, в воду водоемов в составе промышленных сточных вод. В зависимости от вида антропогенного источника Т. может поступать в окружающую среду в виде Tl2SO4 или TlOH (сточные воды и отходы горнорудных предприятий), Tl2O (эмиссия предприятий на угольной энергетике), Tl2Sи Tl2O (разного рода термические процессы). Моновалентный Т+ - преобладающая и наиболее устойчивая в окружающей среде форма; Т3+ - может встречаться в морских и пресных водах, значительно менее устойчивая, находится в равновесных отношениях с ионами Т+ (Manzo et al., 1985). См. также Thallium.

В 1990 г в результате промышленных процессов на предприятиях ЕЭС, работающих на угольных источниках энергии, в окружающую среду поступило примерно 240 т Т.; при розливе содержание аэрозолей оксидов Т. в воздухе рабочей зоны наблюдалось в пределах 13-17,4 мг/м3. При получении солей Т. и их фасовке содержание металлической пыли в производственных помещениях может достигать 0,136 и 0,354 мг/м3. Получение металлического Т. и различных его солей, монокристаллов и различных кристаллических систем Т. сопровождалось загрязнением воздуха производственных помещений металлом в концентрациях 0,004-0,007 мг/м3. Количество Т. в смывах со стен рабочих помещений, поверхностей оборудования достигало 12,5 мг/м3, смывы с ладоней работающих - 300-350 мг. В некоторых производствах, источником энергии которых является уголь, люди получают внутрь до 150-180 нг/кг Т. в день (Sabbioni et al., 1980). Попадание Т. в продукты питания, питьевую воду может происходить в районах расположения медных, цинковых, кадмиевых рудников и других предприятий металлургической промышленности, в районах сельскохозяйственных угодий, где используются калийные удобрения. Так, в речной воде в окружности металлообрабатывающего предприятия концентрация Т. достигала 0,7-88,0 мкг/л, в водорослях и мхах рек содержание Т. составляло 9,5-162,0 мкг/кг сухой массы (Kazantzis).

Острое отравление

Для взрослого человека, с учетом индивидуальной чувствительности, среднесмертельная доза Т. 0,5-3,0 г (Davis et al.; Manzo et al., 1985; Moeschlin; Thompson). Летальный исход весьма вероятен в случае приема 10-15 мг/кг растворимой соли Т. Вследствие обилия и разнообразия симптоматики диагноз острого отравления Т. часто бывает затруднителен. Вначале наступают диспепсические явления - анорексия, гастроэнтериты с поносом (иногда с кровью), тошноты, рвоты, пароксизмальные боли в животе; иногда отмечается олигурия. Затем, в течение 8-40 часов от появления первых симптомов наступают расстройства нервной системы - бессонница, резкая слабость, беспокойство, парестезии, расстройства походки (атаксия), дрожание, иногда судороги, мышечные боли. Могут проявляться психические расстройства, вплоть до делириозных состояний, отмечается лихорадка. Наступающие нарушения дыхания и кровообращения нарастают и заканчиваются комой и смертью на 7-10 дни после начала отравления. В случаях выживания в течение 7-10 дней наблюдаются выраженные неврологические расстройства в виде головных болей, атаксии, тремора, парестезий, полиневритов, мышечной атрофии. Могут возникать острые инфаркты миокарда, гипертензия. Продолжается анорексия, отсутствие ночного сна, дремота днем. Отмечаются расстройства функций черепно-мозговых нервов, птозы, ретробульбарные невриты, возможны параличи лицевого нерва, страбизм, снижается масса тела. В течение следующих 2-3 недель могут наблюдаться гипертензия, тахикардия, разбухание и боли в суставах (преимущественно верхних конечностей), различные психические нарушения, кожные проявления в виде шелушения, трещин в углах рта, коричневой пигментации, гиперкератоза ладоней и подошв. Развивается облысение, исчезновение подмышечной и лобковой растительности, медиальной и латеральной трети бровей (это считается наиболее характерной симптоматикой, часто позволяющей установить окончательный диагноз). Отмечено появление белых поперечных полос на ногтях (полосы Месса), продвигающихся по мере роста ногтей. Описаны случаи внезапной смерти, связанные с остановкой сердца, через несколько недель после отравления. Нарушения углеводного обмена проявляются в виде так называемого скрытого диабета, глюкозурии, поражения почек - гематурией, уробилинурией, появлением в моче цилиндров, ацетоновых тел, иногда порфирина; в крови - сгущение с изменением гематокрита, анемия. Могут наблюдаться нарушения зрения. Восстановление может быть полным, либо с неврологическими расстройствами в виде атаксии, тремора. О тяжести отравления можно судить по клинике и количеству Т. в моче. Отравление считается тяжелым, если, наряду с клиническими симптомами, выделение Т. с мочой превышает 10 мг в сутки. Выделение Т. с мочой может продолжаться в течение 3-5 месяцев после отравления и дольше.

Основные пути поступления Т. в организм человека - энтеральный, ингаляция паров, пыль, всасывание через кожу. Острые промышленные отравления Т. редки. При остром смертельном отравлении Т. отмечались диффузное поражение нервной системы, желудочно-кишечного тракта, нейроэндокринные нарушения, выпадение волос. Патоморфологически - воспаление слизистой оболочки кишечника, экхимозы и отек в миокарде, атрофические изменения кожи и подкожной клетчатки, дистрофические и дегенеративные изменения в паренхиматозных органах, дегенерация двигательных и чувствительных периферических нервных волокон. В головном мозге - отек, множественные диапедезные кровоизлияния, очаговая пролиферация глии, дистрофические изменения в нейронах, хроматолиз нейронов моторной зоны коры и некоторых подкорковых центров. В легких - метаплазия эпителия бронхов, в миокарде - межуточный продуктивный миокардит. В выпавших волосах гистологически обнаруживается веретенообразное вздутие корневой части с обильным отложением в ней черного пигмента.

Литература

1.Акшабаева К.А. и др. // Здравоохранение Казахстана. 1992. № 3. С. 49-51.

Андреева Л.И. и др. // Мед. акад. журнал. 2001. Т. 2, № 2. С. 61-66.

Белоус В.И. и др. // Ноосфера и экология гальванического производства. Экол.-90: тезисы докладов областного межотраслевого научно-технического семинара. Куйбышев. 1990. С. 48.

Валевский С.Ф. и др. // Врачебное дело. 1990. № 5. С. 97-99.

Гоженко А.И. и др. // Медицина труда. 1996. № 11. С. 33-36.

Http://toxi.dyndns.org/base/nonorganic/Tallium.htm

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Таллий является редко встречающимся металлом на Земле. Но случаи отравления им не так уж и редки. Отравление таллием протекает тяжело, зачастую приводит к летальному исходу. Сравнить по токсичности можно со свинцом и мышьяком, опасен, как и кристаллический фенол. Более токсичен, чем ртуть, находящаяся перед таллием в таблице Менделеева. Следует познакомиться поближе с этим опасным металлом.

Таллий — опасный химический элемент

Каковы же его свойства и характеристики?

У вещества порошковая консистенция, бело-серебристой расцветки. Применяется обширно, особенно находясь в составе противоядий от грызунов. Для проведения радиологического обследования сердца используются соли таллия, а также сульфат таллия, как и в роли катализатора для фейерверков и в изготовлении оптических линз.

Этот химический элемент располагается в третьей группе таблицы Менделеева и имеет голубой оттенок. Бывает он одно- и трёхвалентным, более токсичным ядом считается одновалентный элемент. В природе он присутствует мало и не концентрированно, потому добывают его при обработке и добыче солей тяжёлых металлов (например, из свинца). В жирной и водной среде соединения таллия практически не растворяются.

Существует таллий в следующих состояниях:

раствора Клеричи;
перекиси;
окиси (гидроксид таллия, оксид таллия);
галоидных солей (нитрат таллия, хлорид таллия, сульфат таллия, йодид и бромид).

Таллий применяется в различных отраслях промышленности

Также этот элемент встречается в человеческом организме, роль его полноценно еще не изучена. Ученые предполагают, что в организм он попадает вместе с растительной пищей. Содержится он также в:

копоти;
бытовой пыли;
сигаретном дыме;
промышленных испарениях.

Оксид таллия, как и прочие его соединения, распределяется по организму равномерно. Меньше всего его в кишечнике, волосяном покрове и зубах, в большом объеме отмечается в жировых тканях, чуть больше в мышцах и жирах. Гидроксид таллия или в другой форме в организме должен быть в пределах 0,1 мг, норма повышается до 0,5 мг при большой мышечной массе.

Какова токсикогенетика этого вида отравления?

Острое отравление таллием может произойти из-за намеренного и случайного попадания в организм больших порций солей металла. Парами и пылью металлов можно получить повреждения дыхательной системы, поражение происходит и при контактах с кожным покровом.

Вещество в организм всасывается различными способами: через кожный покров, дыхательные пути и пищеварительный тракт. Чтобы яд полностью впитался, достаточно одного часа. Гидроксид таллия или любое другое соединение представляет серьезную опасность.

Таллий способен накапливаться в организме

Ядам легко впитываться в кровь, и большая часть оседает в сердечных мышцах, почках, слюнных железах и печени. Сравнительно малой являются отложения в мозге и жировых тканях. Выводится элемент в основном через желудок. Около месяца составляет срок полувыведения яда.

Как же происходит интоксикация?

Отравление солями таллия опасно тем, что он способен не только нарушать структуру клеток, но также и накапливаться в ней. Он способен изменять свойства молекул, так как способен взаимодействовать с различными энедогенными лигандами. Также он может образовывать связи с низкомолекулярными соединениями. Накапливаясь в клетках кожи, вещество поражает их.

Оксид таллия, находясь в организме, выбирает мишенью транспортные системы биомембран, работу ферментов, а также структурные белки. Повреждения происходит также и лизосом, эндоплазматического ретикулума. Механизмы работы биологически активных веществ нарушаются.

Каковы же симптомы?

Отравление таллием происходит при употреблении веществ с содержащимся таллием в количестве более 1 грамма. Летальный исход наступает при приёме дозы в 600 мг. Есть разница во временных рамках проявления симптоматики отравлений, как хронических, так и острых, но можно отследить и общие схожие проявления.

Механизм воздействия таллия на организм человека

В течение первых 3-4 часов могут проявиться первые симптомы:

кровотечения в кишечнике;
общая слабость;
рвота;
ощущения тошноты.

В течение следующих 7 суток поражается нервная система, проявляется это в следующих симптомах:

ухудшение зрения;
повреждения черепных нервов;
проблемы с координацией движений;
боли в мышечной ткани;
онемение конечностей;
полиневрит;
судороги;
головные боли;
слабость;
психические нарушения.

Гидроксид таллия и прочие соли также со временем вызывают нарушения в работе всех систем организма.

Почки — снижение мочеиспускания, увеличение уровня мочевины в кровеносной системе, понижается и клубочковая фильтрация.
Зрение - происходит атрофия сетчатки.
Кожа - белесые пятна на ногтевой пластине, раздражения кожного покрова, облысение.
Сосудистая система и сердце — увеличение АД, тахикардия, болевые ощущения в сердце.
Дыхательная система - паралич мышц органов дыхания, отек лёгких, раздражительность в горле.

Симптомы и последствия отравления таллием

Если получить смертельную дозу вещества, то времени до летального исхода остается немного. Проявляются симптомы либо в одно время, либо через небольшой промежуток друг за другом. Кровотечения в кишечнике, диарея, тошнота и рвота, повышенная температура могут дополняться психозом, отёком легких и даже комой. В период 7-10 суток наступает смерть, поэтому следует сразу же после отравления получить медицинскую помощь.

Если отравление в хронической стадии, то симптоматика весьма расплывчата, проявиться может на последних стадиях. В основном присутствуют нарушения функционирования желудочно-кишечного тракта. Такое состояние характеризуется следующей симптоматикой:

ухудшение зрения;
слабость в мышцах;
алопеция;
импотенция.

Как диагностировать?

Чтобы получить информацию о наличии таллия в организме, нет смысла использовать рентген, так как он в данном случае незаметен, используется для диагностирования рентгенограмма. При попадании в организм этого вещества в значительных дозах, его концентрация варьируется в пределах 300-2000 мкг/л, а экскреция за сутки превосходит 10-20 мкг. Оксид таллия в организме также можно заметить при помощи электроэнцефалограммы, заметные небольшие изменения, также в периферических нервах замедляется нервная проводимость.

Варианты лечения

Гемодиализ — один из методов лечения отравления таллием

Существует несколько лечебных процедур, использующихся для выведения из организма таллия: употребление диэтилдитиокарбамата (противоядия), усиление экскреции почек при помощи хлорида калия, гемодиализ, а также очищение желудка. Употребление сиропа ипекакуаны и промывание пищеварительной системы необходимо делать в первые 5 часов. Насколько вывелся яд может показать анализ, полученный при помощи рентгенограммы области живота.

В желудке и кишечнике таллий впитывать помогает прусский голубой, который в кристаллической решетке заменяет таллий калием, благодаря чему он не всасывается в кровь. Употребить нужно 250 мг/кг однократно. Для очищения желудка применяют цитрат магния или маннитол (в качестве слабительных препаратов).

Последствия отравления и профилактические меры

Для работающих на производствах в контакте с таллием, необходимо соблюдать определенные защитные меры:

полноценно и правильно питаться;
систематически осуществлять плановые осмотры в больнице;
на рабочих местах не допускать принятия пищи и напитков;
обязательно использовать защитные средства (специализированную обувь и одежду, перчатки, респираторы).

Оксид таллия в организме сверх нормы может привести к тяжелым последствиям, а также нарушить нормальное функционирование организма. Необходимо избегать прямых контактов с веществами, которые содержат в своем составе гидроксид таллия или другие его производные.

Интоксикация имеет не разовые последствия, а более серьезные, ведь таллий очень токсичен. Развиться может бесплодие, число врожденных пороков, импотенция, гормональные нарушения и нарушения психики, хроническими заболеваниями дыхательной системы и желудочно-кишечного тракта. Летальный исход возможен от инфаркта или же инсульта.

Важная информация об отравлении таллием

Если подвести итоги, то отравление таллием, как высокотоксичным элементом, очень опасно. Отравиться можно не только в производственных условиях, но и в бытовых. Все системы в организме разрушаются под его воздействием, особенно страдает нервная и мышечная системы.

Лечение необходимо начинать сразу же. В первую очередь необходимо ввести прусскую синь, эффективный антидот. Также следует всегда осуществлять профилактические меры и осторожность, особенно на производстве.

Видео

Насколько тяжелым может быть отравление таллием? Ответ на этот вопрос вы найдете, посмотрев видеосюжет.

ТАЛЛИЙ - (лат. - Thallium, символ Tl) - элемент 13-й (IIIa) группы периодической системы, атомный номер 81, относительная атомная масса 204,38. Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 203 Tl(29,524 ат.%) и 205 Tl (70,476 ат.%), а всего известно 35 изотопов с массовыми числами от 176 до 210. В химических соединениях таллий проявляет степени окисления +1 и +3, в природе встречается в основном в степени окисления +1, трехвалентный таллий распространен гораздо меньше.

В начале 1850-х молодой английский химик Уильям Крукс (William Crookes, 1832-1919) занимался проблемами выделения селена из пыли, которую улавливали на сернокислотном производстве в Тилькероде (Северная Германия). Он предполагал, что в отходах, остававшихся после извлечения селена, есть теллур, но, проведя химический анализ, не смог его обнаружить. Тем не менее, Крукс решил сохранить изученные образцы в своей лаборатории. В 1861 у Крукса появилась возможность проводить спектральный анализ и в марте того же года он решил воспользоваться спектроскопом, чтобы установить, содержится ли в отходах теллур. Внеся отходы в пламя горелки, Крукс с изумлением обнаружил ярко-зеленую быстроисчезающую линию. Повторив опыт несколько раз и исследовав спектры элементов, которые содержались в образцах (сурьмы, мышьяка, осмия, селена и теллура) он убедился, что зеленая линия принадлежит неизвестному элементу. Из остававшихся у него небольших количеств отходов Крукс смог даже выделить очень незначительное количество обнаруженного элемента, который он предложил назвать таллием от греческого слова qallóV, означающего «молодая зеленая ветвь».

Примерно в то же время, что и Крукс, новый элемент независимо обнаружил французский химик Клод Лями (Claude Auguste Lamy, 1800-1884), изучая шлам сернокислотного производства в Лоосе. Присутствие в образцах таллия было зафиксировано им также с помощью спектроскопа. Располагая большими количествами шлама, Лями удалось выделить 14 грамм таллия и подробно описать его свойства. Лями показал, что таллий является металлом, а не аналогом селена, как полагал Крукс (статья Крукса называлась О существовании нового элемента, принадлежащего к группе серы ).Сообщение Лями появилось в 1862 - на несколько месяцев позже, чем у первооткрывателя (30 марта 1861).

Таллий в природе. Кларк таллия в земной коре составляет около 7·10 -5 %, что более чем в 100 раз превышает содержание золота и в 10 раз - серебра. В отличие от них, таллий является рассеянным элементом - собственные минералы таллия встречаются очень редко, однако он входит в состав большого количества других минералов в качестве изоморфной примеси, замещая медь, серебро и мышьяк в сульфидных рудах, а калий, рубидий и, реже, другие щелочные металлы в алюмосиликатах и хлоридах.

Возможность изоморфного замещения обеспечивается близостью радиуса иона одновалентного таллия (1,49Å) и ионных радиусов калия (1,33Å) и рубидия (1,49Å). В первые годы после открытия таллия изоморфизм его галогенидов и галогенидов калия и рубидия привел к тому, что таллий считали щелочным металлом. Вследствие равенства ионных радиусов таллия и рубидия хлорид таллия часто кристаллизуется совместно с хлоридом рубидия, поэтому таллий является обычным спутником рубидия в соляных месторождениях и минеральных водах. Таллий часто обнаруживается в лейците KAlSi2O6, ортоклазе KAlSi3O8. В лепидолитеK2Li1,5Al1,5 2 и циннвальдите KLiFeAl 2 содержание таллия составляет 10 -3 -10 -1 %. Относительно высокое содержание таллия - 10 -2 % - обнаружено в поллуците (Cs, Na).

В состав различных сульфидных минералов таллий чаще всего входит в концентрациях порядка 10 -3 %. Таллий был найден во многих месторождениях цинковой обманки (сфалерита), галенита (свинцового блеска). В гидротермальных колчеданных, полиметаллических и свинцово-цинковых рудах может превышать 0,1%. Особенно благоприятны для накопления таллия низкотемпературные гидротермальные марказитовые и пиритовые месторождения. Именно в них в незначительном количестве обнаруживаются собственные минералы таллия. Крукесит Cu15Tl2Se9 - найден в 1860-х в Швеции и назван в честь первооткрывателя таллия. Позднее крукесит обнаружен в Башкирии и на Урале; врбаит Tl(As, Sb) 3 S5, лорандит TlAsS2 и хатчинсонит (Cu, Ag, Tl)PbAs4S8 присутствуют в некоторых мышьяковистых рудах. В 1956 в Узбекистане был найден новый минерал таллия - авиценнит, представляющий собой оксид трёхвалентного таллия - Tl2O3.

В почвах среднее содержание таллия составляет 10 -5 %, в морской воде - 10-9%, в организмах животных - 4·10-5%. Многие живые организмы: свекла, виноград, дуб, бук, морские животные и растения - способны накапливать таллий из окружающей среды. С этим связано повышенное содержание таллия в золе каменных углей - 10 -3 -10 -2 %.

Мировые ресурсы таллия, содержащиеся в цинковых месторождениях, по данным United States Geological Surveys на конец 2004 составляют 17 тысяч тонн, большинство из них расположено в Канаде, Европе и США. Кроме того, запасы таллия в мировых ресурсах угля - 630 тысяч тонн.

Производство и рынок. Промышленное производство таллия началось только в 1920-х и сейчас источником таллия являются сульфидные металлические руды. При обогащении таких руд таллий переходит в медные, цинковые и, особенно, свинцовые, концентраты. Таллий способен изоморфно входить в состав как сульфидных руд, так и силикатных минералов, поэтому степень извлечения таллия в концентраты колеблется от 10 до 80%, часть таллия всегда остается в пустой силикатной породе. Содержание таллия в обогащенных продуктах составляет около 10 -3 %, поэтому такие концентраты не могут служить непосредственным сырьем для его промышленного получения. Источником таллия являются отходы медного цинкового, свинцового и сернокислотного производства - колошниковая пыль, образующаяся при обжиге сульфидных руд, и шлаки, собираемые при выплавке металлов.

В связи с тем, что таллий из перерабатываемых продуктов извлекается обычно в комплексе с рядом других элементов, действующие схемы комплексной переработки металлических руд включают в себя большое количество пиро- и гидрометаллургических операций, являются достаточно сложными и постоянно видоизменяются на предприятиях в зависимости от изменения состава перерабатываемого сырья.

Для получения богатых таллием концентратов пользуются методом возгонки. Таллий может улетучиваться при обжиге как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере. Это дает возможность сочетать получение обогащённых таллием возгонов с процессами извлечения других ценных элементов. Особенно высокое обогащение таллием получается при применении хлорирующего обжига - с добавкой хлористого натрия или сильвинита. Равновесие обменной реакции 2NaCl + Tl2SO4 = 2TlCl + Na2SO4 сдвинуто в сторону образования хлорида таллия, который при температуре свыше 600° C обладает хорошей летучестью и почти полностью возгоняется. При окислительном обжиге концентратов, кроме хлорида, возгоняется оксид таллия Tl2O и механически захватывается потоком газа пылевидные частицы сульфата, сульфида и силиката таллия. В пыли и возгонах, получаемых при восстановительных процессах, часть таллия может находиться в виде металла.

Следующей стадией выделения таллия является цикличное выщелачивание возгонов водой, которое нужно проводить при нагревании, так как растворимость таллия сильно зависит от температуры. Иногда вместо водного выщелачивания применяют выщелачивание слабыми содовыми растворами. Это предотвращает переход в раствор хлоридов других металлов, например кадмия. Если основная часть таллия присутствует в виде труднорастворимых соединений, то применяется выщелачивание разбавленной серной кислотой.

Из водных растворов от выщелачивания таллий по разным технологическим схемам выделяют в виде хлорида, сульфида, иодида, хромата, гидроксида трёхвалентного таллия или в виде металлического таллия цементацией - осаждением цинковой пылью или амальгамой.

При осаждении таллия в виде сульфида (горячим раствором сульфида натрия) достигается полное извлечение металла из раствора, но этот способ осаждения не является селективным, так как все металлы-спутники таллия также образуют нерастворимые сульфиды, поэтому этот способ применяют только к растворам с низким содержанием примесей. Сульфидный таллиевый концентрат выщелачивают раствором сульфата цинка, при этом в раствор переходит сульфат таллия: Tl2S + ZnSO4 = Tl2SO4 + ZnS. Из полученного раствора металлический таллий выделяют цементацией.

Сейчас время для очистки таллия используют экстракцию из сульфатсодержащих растворов раствором иода в смеси 50% трибутилфосфата и 50% керосина. После этого таллий экстрагируют из органической фазы серной кислотой (300г/л) с добавкой перекиси водорода.

Окончательное выделение таллия из очищенных растворов чаще всего производится путем цементации на цинковых пластинах, при этом получается губчатый металл, который прессуют в брикеты и переплавляют под слоем щелочи при температуре 350-400° C. Реже для получения таллия используют электролиз растворов сульфата таллия на алюминиевом катоде. Получаемый этими способами технический таллий содержит 0,05% процента примесей: свинца, меди, кадмия, цинка и железа. Для получения металла высокой чистоты проводят электролитическое рафинирование с растворимым анодом из чернового таллия и катодом из очищенного таллия, электролитами служат соли таллия: сульфат или перхлорат. Таким путем получают таллий с суммарным содержанием примесей меньше 10 -4 %. Наиболее чистый металл (99,9999%), который требуется для полупроводниковой техники, получают очисткой кристаллофизическими методами: зонной плавкой или методом Чохральского. Мировая добыча таллия практически не изменяется со временем (начиная с 1990) и составляет 15 тонн в год. Поставщиками таллия на мировой рынок являются Бельгия, Канада, Франция, Германия, Россия, Великобритания. Изменения стоимости металлического таллия с течением времени могут служить иллюстрацией зависимости цены продукта от потребительского спроса: c 1950-х в структуре потребления таллия происходили сдвиги, связанные с появлением новых областей использования элемента № 81 и его соединений.

Простое вещество. Таллий - тяжелый (плотность 11,849 г/см3) мягкий серовато-белый металл, пластичен и легко режется ножом. При сгибании палочек из таллия слышится легкий треск. Температура плавления - 303,6° C; температура кипения - 1457° C. металлический таллий имеет две кристаллические модификации: ниже 225° C устойчива гексагональная a-модификация, при более высоких температурах - объемноцентрированная кубическая b-модификация. Ни один металл не образует с таллием непрерывных твердых растворов. Значительной растворимостью в твердом таллии обладают его ближайшие соседи по группе и по периоду: индий, ртуть, свинец, олово, кадмий, а также некоторые щелочные и щелочноземельные металлы: литий, натрий, магний и кальций.

По химическим свойствам таллий частично сходен со щелочными металлами (легко окисляется, гидроксид таллия растворим в воде и является сильным основанием) и серебром (низкая растворимость хлорида, бромида и иодида в воде). Внешним видом и другими физическими свойствами таллий напоминает свинец. Французский химик Жан Батист Дюма (Jean-Baptiste Dumas), который одним из первых исследовал свойства таллия, так охарактеризовал его: «Не будет преувеличением, если с точки зрения общепринятой классификации металлов мы скажем, что таллий объединяет в себе противоположные свойства, которые позволяют называть его парадоксальным металлом». Место таллия среди металлов он сравнил с положением утконоса среди животных (утконос относится к классу млекопитающих, но откладывает яйца как рептилии или птицы, кожа утконоса покрыта настоящей шерстью, но его морда имеет форму утиного клюва).

На воздухе поверхность металлического таллия быстро окисляется и тускнеет, покрываясь затем черной коркой низшего оксида Tl2O, которая замедляет дальнейшее окисление:

4Tl + O2 = 2Tl2O

В присутствии кислорода таллий растворяется в воде с образованием растворимого гидроксида одновалентного таллия, а со спиртами образует соответствующие алкоголяты:

4Tl + 2H2O + O2 = 4TlOH

4Tl + 4C2H5OH + O2 = 4TlOC2H5 + 2Н 2 О

Чтобы избежать окисления, слитки таллия хранят под слоем дистиллированной прокипяченной (содержащей меньше растворенного кислорода) воды.

При комнатной температуре таллий непосредственно реагирует с галогенами, азотной и серной кислотами с образованием соединений одновалентного таллия, при нагревании - с серой и фосфором:

Tl + Cl 2 = 2TlCl;

2Tl + S = Tl 2 S; Tl + S = TlS;

Tl + 5P = TlP 5 ; Tl + 3P = TlP 3

Таллий не растворяется в соляной кислоте из-за образования на поверхности металла пленки нерастворимого хлорида.

Соединения. Наиболее устойчивая положительная степень окисления таллия - +1, соединения трехвалентного таллия менее стабильны. Одновалентный таллий может быть окислен в растворе только сильными окислителями: пероксидом водорода, персульфатами, перманганатом калия, бромом или хлором (элементарные галогены окисляют таллий только до одновалентного состояния). Для таллия характерно образование соединений с формально промежуточной степенью окисления, в которых часть атомов таллия имеет степень окисления +1, а другая часть - +3. Обычно трехвалентный таллий в них входит в состав комплексного аниона, например, один из хлоридов таллия - Tl2Cl4 является тетрахлороталлатом (III) таллия (I): Tl +1 .

Кислородные соединения таллия и соли кислородсодержащих кислот. С кислородом таллий образует оксиды Tl 2 O, Tl 2 O 3 и Tl 4 O 3 . Оксид таллия (I) Tl 2 O - черное кристаллическое, вещество, легко растворимое в воде с образованием гидроксида TlOH. TlOH - желтое кристаллическое вещество, проявляющее свойства сильного основания подобно гидроксидам щелочных металлов. При действии CO 2 на раствор TlOH можно получить карбонат таллия:

Tl 2 O + H 2 O = 2TlOH; 2TlOH + CO 2 = Tl 2 CO 3 + H 2 O

Tl2CO3 хорошо растворим в воде, применяется для получения других соединений таллия и входит в состав стекол с большой плотностью и большим коэффициентом преломления (имитирующих драгоценные камни).

Сульфат таллия (I) Tl2SO4 представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде. Он является полупродуктом в процессе получения металлического таллия. Химически чистый Tl2SO4 получают растворением металлического таллия в разбавленной серной кислоте.

При нагревании Tl2O на воздухе можно получить оксид таллия (III) Tl2O3 - чёрное вещество, обладающее сильной окислительной способностью.

Tl 2 O + O 2 = Tl 2 O 3

Галогениды таллия . Известны все галогениды одно- и трехвалентного таллия, а также несколько комплексных галогенидов с формально промежуточной степенью окисления таллия. Подобно галогенидам серебра, фторид таллия TlF хорошо растворим в воде, а хлорид TlCl, бромид TlBr и иодид TlI - плохо. При длительном хранении на свету или при выдержке в расплавленном состоянии TlCl, TlBr и TlI темнеют из-за частичного разложения:

2TlI = 2Tl + I 2 .

Осаждение хлорида или иодида таллия используется для выделения таллия из растворов. Галогениды таллия (III) образуются при взаимодействии галогенидов (I) c элементарным галогеном. Все они легко растворяются в воде, неустойчивы и при нагревании разлагаются.

Галогениды таллия (I) - используются в производстве изделий для инфракрасной оптики, газоразрядных ламп и детекторов излучений.

Сульфид таллия (I ) Tl 2 S - черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде, промежуточный продукт при получении таллия. Сульфид таллия почти количественно осаждается из растворов солей таллия сероводородом или сульфидом аммония в слабокислой, нейтральной и щелочной среде. Он может быть получен и прямым синтезом из элементов при повышенной температуре.

Применение таллия и его соединений. В течение почти половины века после открытия Крукса таллий не находил практического применения. Лишь в 1907 Клеричи предложил использовать водный раствор хорошо растворимых органических солей таллия для разделения минералов по плотности. Известно, что больше половины всех минералов, в том числе все породообразующие, имеют плотность от 2 до 4 г/см 3 , а многие промышленно важные металлические руды (галенит, пирит, циркон, золото) - более высокую. При использовании тяжелых жидкостей для их сепарации от пустой породы специальная аппаратура не требуется, что особенно важно в полевых условиях. В геолого-минералогических исследованиях и сейчас используется жидкость Клеричи - насыщенный раствор смеси равных по массе количеств формиата HCOOTl и малонатаCH2(COOTl) 2 таллия, имеющий плотность 4,32 г/см 3 , которую упариванием в вакууме при 80° C можно повысить до 5,09 г/см 3 . Достоинствами этой жидкости являются прозрачность, хорошая текучесть, химическая инертность по отношению к разделяемым минералам, легкость приготовления и регенерации, а основным недостатком - высокая токсичность соединений таллия.

В 1920 в Германии был запатентован родентицид (ядовитое вещество, используемое для борьбы с грызунами), содержащий сульфат таллия. Это вещество входило в состав ядов до 1965, когда американское правительство запретило его использование вследствие чрезвычайно высокой токсичности для людей и домашних животных.

В том же 1920 было обнаружено, что электропроводность оксисульфида таллия (таллофида) изменяется под действием инфракрасного излучения. Это свойство таллофида вскоре нашло применение в фотоэлементах, используемых в приемных устройствах систем сигнализации в темноте и тумане, инфракрасных локаторов, радиометрах, и фотоэкспонометрах для съемки в инфракрасных лучах. Во время Второй мировой войны таллофидные фотоэлементы использовались для обнаружения снайперов противника.

С инфракрасными (ИК) лучами связано практическое использование и некоторых других соединений таллия: кристаллы бромида и иодида таллия прозрачны в этой области спектра. Поэтому важнейшая область применения галогенидов таллия - оптические среды. Впервые монокристаллы твердых растворов галогенидов таллия TlBr-TlJ (KPC-5) TlCl-TlBr (KPC-6) и были выращены для изготовления оптических деталей знаменитой немецкой фирмой Цейсс в 1941, они получили фирменное название «кристаллы из расплава» (Kristalle aus Schmelzfluss). Высокое и равномерное спектральное пропускание в широком диапазоне длин волн от видимой до далекой инфракрасной областей спектра, повышенная устойчивость во влажной атмосфере, большая фотоупругость, малое поглощение лазерного излучения, акустооптическая добротность и другие свойства кристаллов KPC-5 и KPC-6 предопределили их широкое использование в оптическом приборостроении. Приборы с оптическими элементами из кристаллов галогенидов таллия предназначены для обнаружения и измерения энергии электромагнитного излучения (они установлены, например, на метеорологических спутниках для измерения теплового излучения земной атмосферы). Способность кристаллов галогенидов таллия к пластическим деформациям позволила разработать поликристаллические световоды для ИК-диапазона. Новые возможности применения открылись перед галогенидами таллия с появлением инфракрасного CO2-лазера, оптические элементы которого сейчас изготовляются из кристаллов KPC-5 и KPC-6.

В современной технике широко применяются приборы для обнаружения и измерения радиоактивных излучений - сцинтилляционные счетчики. Такой счетчик состоит из двух основных частей: люминесцентного кристалла-сцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя. Когда на кристалл попадают кванты g-излучения или ионизирущие частицы, в этом месте возникает вспышка света, которая в фотоумножителе преобразуется в электрический ток, его сила служит характеристикой интенсивности падающего на кристалл излучения. В качестве материалов для сцинтиллятора наиболее широко применяются монокристаллы иодидов щелочных металлов (натрия, калия, цезия), активированные таллием. Именно примеси таллия создают в кристаллах центры люминесценции. В качестве сцинтиллятора можно использовать и монокристалл хлорида таллия, активированный иодом и бериллием. Этот сцинтиллятор отличается меньшим, чем у активированного таллием иодида натрия, световым выходом, и быстрым затуханием люминесценции, что позволяет использовать его для регистрации формы импульса радиоактивного излучения. По сходным принципам устроены и детекторы заряженных частиц, в которых для регистрации используется излучение Вавилова - Черенкова. В качестве детекторов этого излучения используются свинцовые стекла или монокристаллы хлорида таллия.

Применение элемента № 81 в оптических устройствах не ограничивается инфракрасным диапазоном. Аргоном и парами таллия заполняют зелёные газоразрядные лампы. Таллиевые лампы широко применяются в световых рекламах, а также для градуировки спектральных приборов. Иодид таллия вводят во ртутные газоразрядные лампы высокого давления для улучшения их световых параметров и срока службы. Соли таллия входят в состав некоторых типов зеленых сигнальных ракет.

Традиционной областью применения таллия является и производство полупроводников. Таллий входит в состав материалов на основе селена, из которых изготовляют полупроводниковые выпрямителя тока. Современные полупроводники не обязательно являются кристаллическими веществами. Известны аморфные и стеклообразные полупроводники, которые характеризуются наличием ближнего порядка в расположении атомов и отсутствием дальнего. Такая частично разупорядоченная структура приводит к тому, что вместо четкой границы запрещенной зоны, которая характерна для кристаллических полупроводников, появляются дополнительные разрешенные электронные состояния - «хвосты», размывающие границу и проникающие в глубину запрещенной зоны. Для многих аморфных полупроводников характерны эффекты быстрого (за время 10 -10 с) переключения из низкоомного в высокоомное состояние под действием сильного электрического поля и фотопроводимости - изменения сопротивления под действием электромагнитного излучения. В состав стеклообразных полупроводников наряду с селеном, теллуром и мышьяком входит таллий (пример химического состава - TlAsSe2). Полупроводники этого типа используются преимущественно в оптических устройствах: электрофотографии, телевизионных передающих трубках, светорегистрирующих средах для голографии, фоторезистивных материалах и фотошаблонах. Эффект быстрого переключения позволяет использовать их для создания переключателей и матриц памяти.

Практическое применение находят не только соединения таллия, но и сам металл. Таллий вводят в состав сплавов (чаще всего на основе свинца) для придания им кислотоупорных свойств, повышения прочности и износостойкости. Сплав 70% свинца, 20% олова и 10% таллия устойчив к действию азотной и соляной кислот. В подшипниках используется сплав 72% свинца, 15% сурьмы, 5% олова и 8% таллия. В процессе их работы таллий, плавясь, образует смазку, увеличивающую срок службы подшипников. Как и сам таллий, многие его сплавы имеют низкую температуру плавления. Амальгама таллия (сплав со ртутью), содержащая 8,5% Tl затвердевает только при -59° C, поэтому ее используют в низкотемпературных термометрах, жидкостных затворах и переключателях, работающих в условиях Крайнего Севера, Антарктиды или стратосферных исследований.

Долгую историю имеет применение таллия в медицине. С 1912 по 1930 соединения таллия широко использовались для терапии туберкулеза и дизентерии, но из-за их высокой токсичности и небольшой разницы между терапевтической и токсической дозами постепенно круг использования таллия ограничился удалением волос при лечении стригущего лишая - соли таллия в небольших дозах приводят к временному облысению. С начала 1980-х неуклонно возрастает применение радиоактивного изотопа 201 Tl (период полураспада 72,912 ч) для диагностики болезней сердечно-сосудистой системы и онкологических заболеваний.

В промышленности используется другой радиоизотоп таллия - b-излучатель 204 Tl (период полураспада 3,78 года). Его применяют в контрольно-измерительной аппаратуре для слежения за толщиной различных материалов. Для этого регистрируют ослабление b-лучей, прошедших через движущуюся тканевую или бумажную ленту, которое зависит от её толщины. При изменении интенсивности излучения аппаратура корректирует технологический режим производства по принципу обратной связи. b-Лучи таллия-204 используют также для снятия заряда статического электричества с готовой бумажной, текстильной и киноплёночной продукции.

Сейчас ведутся исследования и разработки, посвященные совершенствованию и расширению сфер использования таллия: улучшение высокотемпературных сверхпроводящих материалов для формирования изображений при исследовании методом магнитного резонанса, сохранения магнитной энергии, генерирования и передачи электроэнергии. Наиболее важными в 2004 оказались результаты в области передачи электроэнергии - получение более эффективной, компактной, легкой и менее дорогостоящей сверхпроводящей проволоки или ленты из металлоксидной керамики на основе сложных фаз Hg-Tl-Ba-Ca-Cu-O.

В химической промышленности оксиды и сульфиды таллия входят в состав некоторых катализаторов синтеза органических соединений.

Биологическое действие. Металлический таллий и его соединения являются высокотоксичными веществами и требуют строгого контроля над их применением и утилизацией отходов. Соединения таллия умеренно токсичны для растений и высоко токсичны для млекопитающих и человека. Токсичность таллия связана с нарушением баланса ионов натрия и калия. Одновалентный таллий образует прочные соединения с серосодержащими белками и подавляет активность ферментов, содержащих тиольные группы. Таллий нарушает функционирование различных ферментных систем, ингибирует их и препятствует синтезу белков, токсичность его соединений для человека выше, чем свинца и ртути.

Среднее поступление таллия в организм человека с пищей и водой составляет 1,6 мкг/сутки, с воздухом - 0,5 мкг/сутки. Таллий проникает даже через неповрежденную кожу, всасывается в желудочно-кишечном тракте и накапливается в селезенке и мышцах. Смертельная доза таллия в зависимости от индивидуальной чувствительности колеблется от 6 до 40 мг/кг веса. Острые и хронические отравления таллием имеют сходную клиническую картину и отличаются степенью выраженности и быстротой проявления симптомов: поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, боли в животе) и дыхательных путей, выпадения волос, поражения зрения и психических расстройств. При отравлении таллием часто ставятся неправильные первичные диагнозы: грипп или желудочно-кишечная инфекция.

Так как по поведению в организме таллий похож на щелочные металлы, то в качестве антидота (противоядия) при отравлении таллием применяется феррацин, - вещество, используемое для выведения из организма радиоактивного цезия.

Юрий Крутяков

Фигуровский Н.А. Открытие элементов и происхождение их названий . М., Наука, 1970
Химия и технология редких и рассеянных элементов , т. 1. Под. ред. К.А.Большакова. М., 1976
Федоров П.А., Мохосоев М.В., Алексеев Ф.П. Химия галлия, индия и таллия . Новосибирск, Наука, 1977
Популярная библиотека химических элементов . М., Наука, 1983
U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries , January 2005

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 203 tl (29,5%) и 205 tl (70,5%) и радиоактивными изотопами 207 tl - 210 tl - членами радиоактивных рядов. 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. thall o s - молодая, зелёная ветка). В 1862 французский химик К. О. Лами впервые выделил Т. и установил его металлическую природу.

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. 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 11,85 г / 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) . 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 6 s 2 6 p 1 ; в соединениях имеет степень окисления +1 и + 3 . 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 tl 2 o и окись tl 2 o 3 .

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.

tl 2 o 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 b -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.

Физико-химические свойства таллия и его соединений

Таллий представляет собой серебристо—белый мягкий металл, который был открыт спектроскопическим методом в 1861 г. W.Grookes и независимо от него A.. Lamy в 1862 г.

Десять смертельных ядов и их действие на человека

по характерной зеленой пинии в спектре (tallos — зеленая почка). Химические свойства таллия определяются его принадлежностью к побочной группе a-переходных металлов III группы элементов таблицы Менделеева.

Атомный вес таллия 204,39, атомный номер 81, плотность 11,85 г/см°. Температура плавления 303 С, температура кипения 1460°С.

Упругость паров таллия при температуре 825°С — 1, при 983 С — 10, при 1040°С — 20. при 1457°С — 760 мм-рт. ст. В химических соединениях он выступает как одновалентный или трехвалентный металл, образуя два рода соединений — закисные и окисные. На воздухе таллий покрывается пленкой закиси; при 100°С быстро окисляется с образованием TI2O и Tl2O3. С хлором, бромом и йодом реагирует при комнатной температуре. При взаимодействии со спиртами образует алкоголяты.

Легко растворяется в HNO3, Существуют соли и одно- и трехвалентного таллия (В.К. Григорович, 1970). Таллий является редким рассеянным элементом. Характер распределения его в природе определяется близостью по химическим свойствам и размерам ионных радиусов к щелочным металлам, а также к калькофильным элементам.

Сырьем для промышленного его получения служат отходы и полупродукты производства цветных металлов. Содержание таллия в этих материалах колеблется в значительных пределах (от сотых допей процента до целых) и зависит не только от содержания таппия в исходном сырье, но и от характера производства и принятой технологии получения основного металла.

Таким образом, извлечение таллия связано с комплексной переработкой сырья и осуществляется попутно с получением других металлов. При низкой концентрации таллия в перерабатываемом cырье технология его производства на первой стадии сводится обычно к получению концентрата таппия, который затем перерабатывается на технический металл или его сопи.

В Советском Союзе производство таллия организовано на ряде свинцовых и цинковых заводов (Т.И. Дарвойд с соавт., 1968).

Окислы таллия

Известны 3 соединения таллия с кислородом: закись — Tl2O, охись — Tlg2O3 и перекись -Tl2O3 (мало изучена).

Таблица 1

Захись и окись таллия при повышенных температурах возгоняются.

Окись в воде не растворяется, при нагревании диссоциирует; закись легко растворяется в воде с образованием сильной щелочи — Tl(OH), с этиловым спиртом образует алкоголят (C2H5)TlO.

ТlO взаимодействует с Si02, разъедая стекло и фарфор. Гидроокись — Тl(OН)3 — осаждается щелочами из растворов солей трехвалентного таллия, в воде она не растворяется и медленно растворяется в минеральных кислотах.

Соли таллия

Галоидные соединения. Таллий образует с хлором, бромом и йодом одновалентные и трехвалентные соединения, но применяются пока в основном одновалентные.

Таблица 2

Характерными свойствами этих соединений являются низкая растворимость в воде, значительная упругость паров, повышенная светочувствительность.

Галоидные соли таллия обычно получают осаждением из водных растворов его солей. В качестве осадите лей используют галоидные соли калия и натрия.

Сухой хлорид таллия представляет собой порошок белого цвета, бромид имеет светло-желтый, а йодид ярко-желтый цвет; плавленый же хлорид таллия бесцветен, а бромид и йодид окрашены в те же цвета, что и порошки.

Галоидные соли таллия мало растворимы в спирте, ацетоне и бензине; кислоты (азотная и серная) растворяют галоидные соли, особенно при нагревании, с частичным разложением их.

Сульфат таллия. TI2SO4-белое кристаллическое вещество, растворимое в воде (при 20 С-48,7 г/л), с сульфитами других металлов образует двойные соли, температура плавления 645°С.

Карбонат таллия — углекислый закисный таллий — TI2CO3 — кристаллический порошок белого цвета. Молекулярный вес 468,75; мало растворим в холодной воде и хорошо растворяется в кипящей.

Водный раствор имеет сильно щелочную реакцию, температура плавления 272-273°С, при плавлении образуется красно-коричневая масса, которая после охлаждения приобретает желтый цвет.

Жидкость Клеричи — муравьино-малоновокислый таллий 2Т1(НСОО) Tl2(HC-COO-COO), светло-янтарного цвета, без запаха, удельный вес 4,25 г/см, при комнатной температуре на свету легко разлагается, поэтому хранят жидкость в темной посуде.

Молекулярный вес безводного препарата 1009,56 (по международным атомным весам 1961 г.).

В настоящее время существуют (Т.Н. Дарвойд с соавт., 1968) две наиболее перспективные в отношении масштабов потребления области использования таллия: производство тяжелых жидкостей и производство оптических стекол. Из наиболее часто применяемых в промышленности соединений таллия можно назвать следующие.

1. Монокристаллы КРС-5 и КРС-6 — это уникальные оптические материалы, обладают высокой прозрачностью в далекой инфракрасной области спектра, сочетающейся с влагостойкостью. Эти кристаллы широко используются в приборах инфракрасной техники, в том числе в приборах, работающих в атмосферных условиях, где применение других известных кристаллов (NaCl, Csl и др.) невозможно.

2. Закись таллия — компонент для выработки некоторых марок оптических стекол с необычными оптическими постоянными.

Жид-, кость Клеричи уже несколько десятилетий широко используется при минералогических анализах и геопого-минерапогических исследованиях горных пород и руд.

4. Из всех металлических сплавов амальгама таллия (8,35% Tl) обладает самой низкой температурой затвердевания -59°С, а с небольшими добавками индия -63,3°С. Это свойство амальгамы таллия используется в низкотемпературных термометрах и для других цепей, когда требуется жидкий металл при низких температурах.

5. Монокристаллы Т1С1 — используются в качестве радиаторов спектрофотометрических счетчиков Черенкова, применяющихся для регистрации частиц высоких энергий.

6. Сульфиды, селениды и теллуриды таллия — компоненты многих сложных полупроводников (цитопроводникн, термоматериалы, стеклообразные полупроводники).

Некоторые из них используются при изготовлении полупроводниковых приборов (полупроводниковые выпрямители, фотосопротивления, видиконы).

7. Ацетат и сульфат таллия — в отдельных случаях применяют в производстве отрав для грызунов (целиопаст и др.), инсектицидов и пестицидов.

8. Карбонат таллия — применяется для изготовления стекол, искусственных драгоценных камней и в пиротехнике; нитрат — в производстве светящихся красок.

В связи с тем, что работники ряда производств имеют контакт с таллием, безусловный интерес представляют вопросы биологического и токсического действия таллия и его соединений на людей.

О том, как отравить человека ядом, спрашивают не только потенциальные злоумышленники, но и обычные пользователи интернета. Сегодня фармацевтический рынок предлагает потребителям множество лекарственных препаратов, некоторые средства доступны для покупки без врачебного рецепта.

А также существуют токсические вещества, позволяющие ликвидировать соперника быстро или, наоборот, спровоцировать хроническое заболевание.

Вековые знания и современные технологии становятся опасным оружием в руках компетентных людей.

Цианистый калий известен почти всем, в начале XX века опасный порошок был распространённым способом избавления от нежелательных лиц.

Яд относится к группе производных синильной кислоты и хорошо растворяется в воде. Некоторые источники указывают на специфический запах этого вещества, однако, не все люди способны ощутить его. Цианистый калий вызывает отравление при попадании внутрь, а также опасно вдыхать частицы порошка и пары раствора. Смертельная доза яда составляет всего несколько грамм, но в большинстве случаев она зависит от веса и индивидуальных особенностей организма.

С помощью цианистого калия можно быстро отравить человека.

На смерть влияет путь попадания вещества в организм, так, при вдыхании частиц действие токсина проявляется моментально, а при попадании в желудок яд начинает вызывать необратимые последствия через 15 минут.

Пострадавший проходит несколько стадий интоксикации. Вначале ощущается першение в горле, затем начинается тошнота и рвота, возможно онемение глотки.

Со временем нарастает общая слабость, возникает чувство страха, а пульс замедляется. Впоследствии отмечаются такие признаки, как судороги и потеря сознания. Как правило, при попадании достаточной дозы яда внутрь человек погибает в течение 4 часов.

С приходом на фармацевтический рынок новых препаратов люди интересуются, как отравить человека таблетками.

В список опасных ядов при неправильном применении вошли следующие лекарства:

снотворное «Феназепам»;
чемеричная вода;
капли «Корвалол».

Лекарство «Феназепам» назначается медиками в качестве средства против бессонницы, панических атак и стресса.

Отравление таллием

Оно относится к психотропным медикаментам, а правонарушители применяют этот препарат для того, чтобы отравить человека во сне.

Как и многие другие средства, «Феназепам» несовместим с алкоголем - этим и пользуются преступники, так как совместное употребление этих таблеток и спиртных напитков приводит к остановке дыхания и смерти.

Но заполучить описываемый препарат нелегко, так как он отпускается исключительно по врачебному рецепту.

Чемеричная вода свободно продаётся в аптеке и применяется не только в традиционной медицине, но и в качестве средства против алкогольной зависимости. Однако, некоторые случаи умышленной интоксикации не учитываются, оттого такое лекарство подходит для тех, кто хочет отравить человека без определения яда.

Летальный исход наступает при употреблении внутрь 2 гг.

сырья, чемеричная вода отрицательно влияет на работу сердца и артериальное давление. Так, снабжение головного мозга кислородом постепенно уменьшается.

Как правило, алкоголь ускоряет поглощение яда и признаки интоксикации чемеричной водой развиваются уже через 20 минут после принятия средства. Начинается рвота, а также отмечаются такие симптомы, как сильная жажда, замедление сердечного ритма, нарушение рассудка.

Смерть наступает в среднем через 8 часов, такое лекарство позволяет преступникамотравить человека без определения точной причины летального исхода.

Капли «Корвалол» можно приобрести в любой аптеке, что делает их доступным и действенным медикаментом для отравления.

Смертельная доза препарата зависит от веса и возраста человека, в среднем она составляет 150 капель.

Интоксикация характеризуется длительным сном, снижением артериального давления и расширением зрачков.

Особенно опасно совместное употребление этого препарата с алкоголем, в таком случае появляется тахикардия, кожные покровы синеют.

Отравить человека медленно с помощью капель «Корвалол», скорее всего, не получится, летальный исход возникает в течение суток, чем пользуются различные асоциальные элементы общества.

Химические соединения таллия

Свойства таллия и его соединений

Краткая историческая справка о таллии

Таллий открыт в 1861 г. английским физиком Круксом в камерном иле сернокислотных заводов. Он был обнаружен по характерной зеленой линии в спектре.

Таллий относится к третьей группе Периодической системы.

Атомный номер 81

Атомная масса 204,89

Плотность, г/см3 11,83

Температура плавления, °С 303

Температура кипения, °С 1406

Нормальный электродный потенциал, В -0,336

α-таллий устойчив до 230 °С, выше этой температуры устойчива β-модификация.

Таллий — мягкий металл серебристо-белого цвета, легкоплавкий.

Вместе с тем он имеет высокую температуру кипения.

На воздухе при обычной температуре быстро покрывается черной пленкой оксида таллия Тl2O, замедляющей дальнейшее окисление, выше 100 ºС металл быстро окисляется с образованием смеси Тl2O и Т12O3.

В воде таллий медленно корродирует в присутствии кислорода.

Металл растворяется в азотной, медленней в серной кислоте.

В соляной кислоте таллий малорастворим вследствие образования защитной пленки хлорида таллия. В растворах щелочей таллий не растворяется.

С хлором, бромом и иодом металл реагирует уже при комнатной температуре.

Для таллия характерны соединения, в которых он имеет степень окисления +1; менее устойчивы соединения, отвечающие степени окисления +3.

Соединения со степенью окисления таллия +1 по ряду свойств подобны соединениям щелочных металлов и серебра.

Tl2O — tпл=330 ºС, растворяется в H2O c образованием TlOH.

Tl2O3 — tпл=716 ºС, черно-бурый, при температуре больше 716 ºС разлагается на Tl2O.

Tl2S – tпл=450 ºС, плохо растворяется в HCl, при температуре выше 600ºС легко окисляется.

Сходство со щелочными металлами проявляется в образовании одновалентным таллием хорошо растворимого гидроксида TlOН, обладающего свойствами сильного основания; образовании растворимых сульфата, карбоната, ферроцианида и двойных сульфатов типа квасцов.

Сходство с серебром состоит в образовании таллием малорастворимых галогенидов (растворимость убывает в ряду ТlС1-Т1Вг-Т1I); образовании малорастворимых хроматов Тl2СrO4 и Тl2Сr2O7 и сульфида Tl2S.

Однако в отличие от ионов серебра, ионы Т1+ не образуют аммиачных комплексов. Для окисления ионов Т1+ до Т13+ в водных растворах используют такие сильные окислители, как хлор или перманганат калия.

Т1(ОН)3 осаждается из растворов при рН = 3 — 4.

При работе с таллием необходимо учитывать токсичность его соединений.

Таллий и его соединения используют в различных областях техники:

Инфракрасная оптика .

Используется бромид и иодид таллия (хлорид таллия) для изготовления окон, линз, призм, кювет оптических приборов, работающих в инфракрасной области спектра.

Полупроводниковая электроника . Соединения таллия обладают хорошими изоляционными свойствами, применяются для изготовления транзисторов и изоляционных покрытий.

Приборостроение . Радиоактивный изотоп Т1240 (период полураспада 2,7 года) применяют в качестве источника β-излучения в дефектоскопах для контроля качества материалов, измерения толщины изделий и покрытий.

Сплавы .

Таллий входит в состав некоторых подшипниковых сплавов на основе свинца. Легирование таллием свинцовых сплавов повышает их коррозионную стойкость.

Сельское хозяйство . Сульфат таллия используют как ядохимикат.

Таллий

81
	3 18 32 18 8 2
ТАЛЛИЙ
204,37
6s26p1

В истории открытия химических элементов немало парадоксов.

Случалось, что поисками еще неизвестного элемента занимался один исследователь, а находил его другой. Иногда несколько ученых «шли параллельным курсом», и тогда после открытия (а к нему всегда кто-то приходит чуть раньше других) возникали приоритетные споры.

Иногда же случалось, что новый элемент давал знать о себе вдруг, неожиданно. Именно так был открыт элемент №81 – таллий. В марте 1861 г. английский ученый Уильям Крукс исследовал пыль, которую улавливали на одном из сернокислотных производств. Крукс полагал, что эта пыль должна содержать селен и теллур – аналоги серы. Селен он нашел, а вот теллура обычными химическими методами обнаружить не смог.

Тогда Крукс решил воспользоваться новым для того времени и очень чувствительным методом спектрального анализа. В спектре он неожиданно для себя обнаружил новую линию светло-зеленого цвета, которую нельзя было приписать ни одному из известных элементов. Эта яркая линия была первой «весточкой» нового элемента. Благодаря ей он был обнаружен и благодаря ей назван по-латыни thallus – «распускающаяся ветка». Спектральная линия цвета молодой листвы оказалась «визитной карточкой» таллия.

В греческом языке (а большинство названий элементов берут начало в латыни или в греческом) почти так же звучит слово, которое на русский переводится как «выскочка».

Таллий действительно оказался выскочкой – его не искали, а он нашелся…

Элемент со странностями

Больше 30 лет прошло после открытия Крукса, а таллий все еще оставался одним из наименее изученных элементов. Его искали в природе и находили, но, как правило, в минимальных концентрациях.

Лишь в 1896 г. русский ученый И.А. Антипов обнаружил повышенное содержание таллия в силезских марказитах.

О таллии в то время говорили как об элементе редком, рассеянном и еще – как об элементе со странностями. Почти все это справедливо и в наши дни.

Только таллий не так уж редок – содержание его в земной коре 0,0003% – намного больше, чем, например, золота, серебра или ртути. Найдены и собственные минералы этого элемента – очень редкие минералы лорандит TlAsS2, врбаит Tl(As, Sb)3S5 и другие.

Но ни одно месторождение минералов таллия на Земле не представляет интереса для промышленности. Получают этот элемент при переработке различных веществ и руд – как побочный продукт. Таллий действительно оказался очень рассеян.

И странностей в его свойствах, как говорится, хоть отбавляй. С одной стороны, таллий сходен со щелочными металлами. И в то же время он чем-то похож на серебро, а чем-то на свинец и олово. Судите сами: подобно калию и натрию, таллий обычно проявляет валентность 1+, гидроокись одновалентного таллия TlOH – сильное основание, хорошо растворимое в воде.

Как и щелочные металлы, таллий способен образовывать полииодиды, полисульфиды, алкоголяты… Зато слабая растворимость в воде хлорида, бромида и иодида одновалентного таллия роднит этот элемент с серебром.

А по внешнему виду, плотности, твердости, температуре плавления – по всему комплексу физических свойств – таллий больше всего напоминает свинец.

И при этом он занимает место в III группе периодической системы, в одной подгруппе с галлием и индием, и свойства элементов этой подгруппы изменяются вполне закономерно.

Помимо валентности 1+, таллий может проявлять и естественную для элемента III группы валентность 34-.

Как правило, соли трехвалентного таллия труднее растворить, чем аналогичные соли таллия одновалентного. Последние, кстати, изучены лучше и имеют большее практическое значение.

Но есть соединения, в состав которых входит и тот и другой таллий. Например, способны реагировать между собой галогениды одно- и трехвалентного таллия.

И тогда возникают любопытные комплексные соединения, в частности Tl1+ –. В нем одновалентный таллий выступает в качестве катиона, а трехвалентный входит в состав комплексного аниона.

Подчеркивая сочетание различных свойств в этом элементе, французский химик Дюма писал: «Не будет преувеличением, если с точки зрения общепринятой классификации металлов мы скажем, что таллий объединяет в себе противоположные свойства, которые позволяют называть его парадоксальным металлом».

Далее Дюма утверждает, что среди металлов противоречивый таллий занимает такое же место, какое занимает утконос среди животных. И в то же время Дюма (а он был одним из первых исследователей элемента №81) верил, что «таллию суждено сделать эпоху в истории химии».

Эпохи таллий пока не сделал и не сделает, наверное.

Но практическое применение он нашел (хотя и не сразу). Для некоторых отраслей промышленности и науки этот элемент по-настоящему важен.

Применение таллия

Таллий оставался «безработным» в течение 60 лет после открытия Крукса.

Но к началу 20-х годов нашего столетия были открыты специфические свойства таллиевых препаратов, и сразу же появился спрос на них.

В 1920 г. в Германии был получен патентованный яд против грызунов, в состав которого входил сульфат таллия Tl2SO4. Это вещество без вкуса и запаха иногда входит в состав инсектицидов и зооцидов и в наши дни.

В том же 1920 г. в журнале «Physical Review» появилась статья Кейса, который обнаружил, что электропроводность одного из соединений таллия (его оксисульфида) изменяется под действием света.

Вскоре были изготовлены первые фотоэлементы, рабочим телом которых было именно это вещество. Особо чувствительными они оказались к инфракрасным лучам.

Другие соединения элемента №81, в частности смешанные кристаллы бромида и иодида одновалентного таллия, хороша пропускают инфракрасные лучи. Такие кристаллы впервые получили в годы второй мировой войны. Их выращивали в платиновых тиглях при 470°C и использовали в приборах инфракрасной сигнализации, а также для обнаружения снайперов противника.

Позже TlBr и TlI применяли в сцинтилляционных счетчиках для регистрации альфа- и бета-излучения…

Общеизвестно, что загар на нашей коже появляется главным образом благодаря ультрафиолетовым лучам и что эти лучи обладают к тому же бактерицидным действием.

Однако, как установлено, не все лучи ультрафиолетовой части спектра одинаково эффективны. Медики выделяют излучения эритемального, или эритемного (от латинского aeritema – «покраснение»), действия – подлинные «лучи загара». И, конечно, материалы, способные преобразовывать первичное ультрафиолетовое излучение в лучи эритемального действия, очень важны для физиотерапии.

Такими материалами оказались некоторые силикаты и фосфаты щелочноземельных металлов, активированные таллием.

Медицина использует и другие соединения элемента №81. Их применяют, в частности, для удаления волос при стригущем лишае – соли таллия в соответствующих дозах приводят к временному облысению. Широкому применению солей таллия в медицине препятствует то обстоятельство, что разница между терапевтическими и токсичными дозами этих солей невелика.

Токсичность же таллия и его солей требует, чтобы с ними обращались внимательно и осторожно.

До сих пор, рассказывая о практической пользе таллия, мы касались лишь его соединений. Можно добавить, что карбонат таллия Tl2CO3 используют для получения стекла с большим коэффициентом преломления световых лучей. А что же сам таллий? Его тоже применяют, хотя, может быть, не так широко, как соли.

Металлический таллий входит в состав некоторых сплавов, придавая им кислотостойкость, прочность, износоустойчивость. Чаще всего таллий вводят в сплавы на основе родственного ему свинца. Подшипниковый сплав – 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl превосходит лучшие оловянные подшипниковые сплавы. Сплав 70% Pb, 20% Sn и 10% Tl устойчив к действию азотной и соляной кислот.

Несколько особняком стоит сплав таллия с ртутью – амальгама таллия, содержащая примерно 8,5% элемента №81.

В обычных условиях она жидкая и, в отличие от чистой ртути, остается в жидком состоянии при температуре до –60°C. Сплав используют в жидкостных затворах, переключателях, термометрах, работающих в условиях Крайнего Севера, в опытах с низкими температурами.

В химической промышленности металлический таллий, как и некоторые его соединения, используют в качестве катализатора, в частности при восстановлении нитробензола водородом.

Не остались без работы и радиоизотопы таллия.

Таллий-204 (период полураспада 3,56 года) – чистый бета-излучатель. Его используют в контрольно-измерительной аппаратуре, предназначенной для измерения толщины покрытий и тонкостенных изделий.

Подобными установками с радиоактивным таллием снимают заряды статического электричества с готовой продукции в бумажной и текстильной промышленности.

Думаем, что уже приведенных примеров вполне достаточно, чтобы считать безусловно доказанной полезность элемента №81.

А о том, что таллий сделает эпоху в химии, мы не говорили – это все Дюма. Не Александр Дюма, правда (что при его фантазии было бы вполне объяснимо), а Жан Батист Андрэ Дюма – однофамилец писателя, вполне серьезный химик.

Но, заметим, что и химикам фантазия приносит больше пользы, чем вреда…

Еще немного истории

Французский химик Лами открыл таллий независимо от Крукса. Он обнаружил зеленую спектральную линию, исследуя шламы другого сернокислотного завода.

Он же первым получил немного элементарного таллия, установил его металлическую природу и изучил некоторые свойства. Крукс опередил Лами всего на несколько месяцев.

О минералах таллия

В некоторых редких минералах – лорандите, врбаите, гутчинсоните, крукезите – содержание элемента №81 очень велико – от 16 до 80%. Жаль только, что все эти минералы очень редки. Последний минерал таллия, представляющий почти чистую окись трехвалентного таллия Tl2O3 (79,52% Tl), найден в 1956 г.

на территории Узбекской ССР. Этот минерал назвал авиценнитом – в честь мудреца, врача и философа Авиценны, или правильнее Абу Али ибн Сины.

Таллий в живой природе

Таллий обнаружен в растительных и животных организмах. Он содержится в табаке, корнях цикория, шпинате, древесине бука, в винограде, свекле и других растениях. Из животных больше всего таллия содержат медузы, актинии, морские звезды и другие обитатели морей.

Некоторые растения аккумулируют таллий в процессе жизнедеятельности. Таллий был обнаружен в свекле, произраставшей на почве, в которой самыми тонкими аналитическими методами не удавалось обнаружить элемент №81. Позже было установлено, что даже при минимальной концентрации таллия в почве свекла способна концентрировать и накапливать его.

Не только из дымоходов

Первооткрыватель таллия нашел его в летучей пыли сернокислотного завода.

Сейчас кажется естественным, что таллий, по существу, нашли в дымоходе – ведь при температуре плавки руд соединения таллия становятся летучими.

В пыли, уносимой в дымоход, они конденсируются, как правило, в виде окиси и сульфата. Извлечь таллий из смеси (а, пыль – это смесь многих веществ) помогает хорошая растворимость большинства соединений одновалентного таллия. Их извлекают из пыли подкисленной горячей водой.

Крысиный яд - смертельная доза для человека, симптомы и последствия отравления

Повышенная растворимость помогает успешно очищать таллий от многочисленных примесей. После этого получают металлический таллий. Способ получения металлического таллия зависит от того, какое его соединение было конечным продуктом предыдущей производственной стадии.

Если был получен карбонат, сульфат или перхлорат таллия, то из них элемент №81 извлекают электролизом; если же был получен хлорид или оксалат, то прибегают к обычному восстановлению. Наиболее технологичен растворимый в воде сульфат таллия Tl2SO4. Он сам служит электролитом, При электролизе которого на катодах из алюминия оседает губчатый таллий. Эту губку затем прессуют, плавят и отливают в форму. Следует помнить, что таллий всегда получают попутно: попутно со свинцом, цинком, кадмием и некоторыми другими элементами.

Таков удел рассеянных…

Самый легкий изотоп таллия

У элемента №81 два стабильных и 19 радиоактивных изотопов (с массовыми числами от 189 до 210). Последним в 1972 г. в Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований в Дубне получен самый легкий изотоп этого элемента – таллий-189.

Его получили, облучая мишень из дифторида свинца ускоренными протонами с энергией 660 МэВ с последующим разделением продуктов ядерных реакций на масс-сепараторе.

Период полураспада самого легкого изотопа таллия оказался примерно таким же, как у самого тяжелого, он равен 1,4±0,4 минуты (у 210Tl – 1,32 минуты).

Физико-химические свойства таллия и его соединений

Таллий представляет собой серебристо—белый мягкий металл, который был открыт спектроскопическим методом в 1861 г. W.Grookes и независимо от него A.. Lamy в 1862 г. по характерной зеленой пинии в спектре (tallos - зеленая почка). Химические свойства таллия определяются его принадлежностью к побочной группе a-переходных металлов III группы элементов таблицы Менделеева.

Атомный вес таллия 204,39, атомный номер 81, плотность 11,85 г/см°. Температура плавления 303 С, температура кипения 1460°С. Упругость паров таллия при температуре 825°С - 1, при 983 С - 10, при 1040°С - 20. при 1457°С - 760 мм-рт. ст. В химических соединениях он выступает как одновалентный или трехвалентный металл, образуя два рода соединений - закисные и окисные. На воздухе таллий покрывается пленкой закиси; при 100°С быстро окисляется с образованием TI2O и Tl2O3. С хлором, бромом и йодом реагирует при комнатной температуре. При взаимодействии со спиртами образует алкоголяты. Легко растворяется в HNO3, Существуют соли и одно- и трехвалентного таллия (В.К. Григорович, 1970). Таллий является редким рассеянным элементом. Характер распределения его в природе определяется близостью по химическим свойствам и размерам ионных радиусов к щелочным металлам, а также к калькофильным элементам.

Промышленное значение как источники сырья для получения таллия имеют товарные концентраты сульфидов (сфалерит, галенит, пирит и марксцит). Таллий не извлекается непосредственно из руд и концентратов, содержащих его в количествах не выше тысячных долей процента. Сырьем для промышленного его получения служат отходы и полупродукты производства цветных металлов. Содержание таллия в этих материалах колеблется в значительных пределах (от сотых допей процента до целых) и зависит не только от содержания таппия в исходном сырье, но и от характера производства и принятой технологии получения основного металла. Таким образом, извлечение таллия связано с комплексной переработкой сырья и осуществляется попутно с получением других металлов. При низкой концентрации таллия в перерабатываемом cырье технология его производства на первой стадии сводится обычно к получению концентрата таппия, который затем перерабатывается на технический металл или его сопи.

Окислы таллия

Известны 3 соединения таллия с кислородом: закись - Tl2O, охись - Tlg2O3 и перекись -Tl2O3 (мало изучена).

Таблица 1

Захись и окись таллия при повышенных температурах возгоняются. Окись в воде не растворяется, при нагревании диссоциирует; закись легко растворяется в воде с образованием сильной щелочи - Tl(OH), с этиловым спиртом образует алкоголят (C2H5)TlO.

ТlO взаимодействует с Si02, разъедая стекло и фарфор. Гидроокись — Тl(OН)3 - осаждается щелочами из растворов солей трехвалентного таллия, в воде она не растворяется и медленно растворяется в минеральных кислотах.

Соли таллия

Таблица 2

Галоидные соли таллия обычно получают осаждением из водных растворов его солей. В качестве осадите лей используют галоидные соли калия и натрия. Сухой хлорид таллия представляет собой порошок белого цвета, бромид имеет светло-желтый, а йодид ярко-желтый цвет; плавленый же хлорид таллия бесцветен, а бромид и йодид окрашены в те же цвета, что и порошки.

Карбонат таллия - углекислый закисный таллий - TI2CO3 - кристаллический порошок белого цвета. Молекулярный вес 468,75; мало растворим в холодной воде и хорошо растворяется в кипящей.

Жидкость Клеричи - муравьино-малоновокислый таллий 2Т1(НСОО) Tl2(HC-COO-COO), светло-янтарного цвета, без запаха, удельный вес 4,25 г/см, при комнатной температуре на свету легко разлагается, поэтому хранят жидкость в темной посуде. Молекулярный вес безводного препарата 1009,56 (по международным атомным весам 1961 г.).

Таллий и его соединения используются в различных областях науки и техники. Ценность этого металла определяется рядом полезных свойств, которые делают его незаменимым во многих процессах и приборах. В настоящее время существуют (Т.Н. Дарвойд с соавт., 1968) две наиболее перспективные в отношении масштабов потребления области использования таллия: производство тяжелых жидкостей и производство оптических стекол. Из наиболее часто применяемых в промышленности соединений таллия можно назвать следующие.

1. Монокристаллы КРС-5 и КРС-6 - это уникальные оптические материалы, обладают высокой прозрачностью в далекой инфракрасной области спектра, сочетающейся с влагостойкостью. Эти кристаллы широко используются в приборах инфракрасной техники, в том числе в приборах, работающих в атмосферных условиях, где применение других известных кристаллов (NaCl, Csl и др.) невозможно.

2. Закись таллия - компонент для выработки некоторых марок оптических стекол с необычными оптическими постоянными.

3. Тяжелая жидкость Клеричи — водный раствор смеси солей таллия, по сравнению с другими тяжелыми жидкостями имеет самый высокий удельный вес (4,25), большую подвижность и способность смешиваться с водой в любых пропорциях. Жид-, кость Клеричи уже несколько десятилетий широко используется при минералогических анализах и геопого-минерапогических исследованиях горных пород и руд.

5. Монокристаллы Т1С1 - используются в качестве радиаторов спектрофотометрических счетчиков Черенкова, применяющихся для регистрации частиц высоких энергий.

6. Сульфиды, селениды и теллуриды таллия - компоненты многих сложных полупроводников (цитопроводникн, термоматериалы, стеклообразные полупроводники). Некоторые из них используются при изготовлении полупроводниковых приборов (полупроводниковые выпрямители, фотосопротивления, видиконы).

7. Ацетат и сульфат таллия - в отдельных случаях применяют в производстве отрав для грызунов (целиопаст и др.), инсектицидов и пестицидов.

8. Карбонат таллия - применяется для изготовления стекол, искусственных драгоценных камней и в пиротехнике; нитрат - в производстве светящихся красок.

Статьи по теме