Таллий

Таллий (Tl)

Атомный номер

81

Внешний вид

Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)

20,3833 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома

171 пм

Энергия ионизации
(первый электрон)

588,9(6,10) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация

[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1

Химические свойства
Ковалентный радиус

148 пм

Радиус иона

(+3e) 95 (+1e) 147 пм

Электроотрицательность
(по Полингу)

1,62

Электродный потенциал

Tl←Tl+ −0,338 В
Tl←Tl3+ 0,71 В

Степени окисления

3, 1

Термодинамические свойства
Плотность

11,85 г/см³

Удельная теплоёмкость

0,128 Дж/(K·моль)

Теплопроводность

46,1 Вт/(м·K)

Температура плавления

576,6 K

Теплота плавления

4,31 кДж/моль

Температура кипения

1730 K

Теплота испарения

162,4 кДж/моль

Молярный объём

17,2 см³/моль

Кристаллическая решётка
Структура решётки

гексагональная

Период решётки

3,460 Å

Отношение c/a

1,599

Температура Дебая

96,00 K

Таллий — химический элемент с атомным номером 81 в периодической системе, обозначается символом Tl (лат. Thallium), мягкий металл синевато-белого цвета.

Содержание

История и происхождение названия

Таллий был открыт спектральным методом в 1861 году английским ученым Уильямом Круксом в шламах свинцовых камер сернокислотного завода города Гарц. Чистый металлический таллий был независимо получен Круксом и французским химиком Клодом-Огюстом Лами в 1862 году.

Название элемент получил по характерным зеленым линиям своего спектра и зеленой окраске пламени. От греч. θαλλος — молодая, зелёная ветвь.

Нахождение в природе

Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 205Tl (содержание 70,5 % по массе) и 203Tl (29,5 %). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: 208Tl (Т1/2 3,1 мин), 210Tl (Т1/2 1,32 мин), 206Tl (Т1/2 4,19 мин) и 207Tl (Т1/2 4,78 мин), являющиеся промежуточными членами рядов распада урана, тория и нептуния.

Таллий — рассеянный элемент. Содержится в обманках и колчеданах цинка, меди и железа, в калийных солях и слюдах. Таллий — тяжелый металл. Собственных минералов таллия известно около 30, например, aрсеносульфид таллия TlAsS2 (лорандит), крукезит TlCu7Se4, авиценнит Tl2O3 Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах), сульфидных рудах: галените, сфалерите (до 0,1 %), маркезите (до 0,5 %), киновари. Как примесь присутствует в природных оксидах марганца и железа.

Среднее содержание таллия (по массе):

  • в земной коре 4,5·10-5%
  • в ультраосновных породах 10-6%
  • в основных породах 2·10-5%

Получение

Основное сырье для получения таллия — пыль, образующаяся при обжиге колчедана или обманок, содержащих таллий. Пыль промывают горячей водой и осаждают таллий цинком или хлоридом натрия:
Tl2SO4 + Zn → ZnSO4 + 2Tl,
Tl2SO4 + 2NaCl → 2TlCl + Na2SO4.

Для очистки таллий снова переводят в сульфат и после повторного (или многократного) осаждения в виде хлорида металл выделяют электролитически из сернокислого раствора. Технический таллий очищают от примеси свинца растворением металла в азотной кислоте с последующим осаждением свинца сероводородом.

Cвойства

Тaллий — белый металл с голубоватым оттенком. Существует в трех модификациях.

Низкотемпературная модификация Tl II с гексагональной решеткой, a=0,34566 нм, c=0,55248 нм. Выше 234 °C существует высокотемпературная модификация Tl I, с объемной центрированной кубической решеткой типа α-Fe, а=0,3882 нм. При 3,67 ГПа и 25 °C — Tl III-модификация с кубической гранецентрированной решеткой, а=0,4778 нм.

Таллий диамагнитен. При температуре 2,39К он переходит в сверхпроводящее состояние. На воздухе таллий покрывается черной пленкой оксидов Tl2O и Tl2O3. С водой, не содержащей кислорода, таллий не реагирует. В присутствии кислорода образуется гидроксид TlOH:
4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH.

Озон окисляет таллий до Tl2O3. С этанолом таллий взаимодействует с выделением водорода (в присутствии воздуха — воды), образуя алкоголят:
2Tl + 2C2H5OH → 2C2H5OTl + H2

В соляной кислоте таллий пассивируется, так как образуется нерастворимый хлорид TlCl. Таллий взаимодействует с азотной и серной кислотами. Со щелочами без окислителей не взаимодействует. При комнатной температуре реагирует с галогенами. С фосфором, мышьяком, серой реагирует при нагревании. С водородом, азотом, аммонием, углеродом, кремнием, бором и сухим CO2 таллий не взаимодействует.

Соединения таллия (I) по своему химическому поведению напоминают соединения калия, серебра и свинца. Соединения Tl (III) — сильные окислители, неустойчивы к нагреванию и подвергаются гидролизу. Их получают, окисляя соединения Tl (I) сильными окислителями (персульфатом калия K2S2O8, броматом калия KBrO3 или бромной водой).

Получены тригалогениды таллия со фтором, хлором и бромом. TlI3 является полийодидом Tl (I) и содержит ион трийодида I3-.

Оксид таллия (III) образуется при осторожном термическом разложении нитрата:
2Tl(NO3)3 → Tl2O3 + NO2 + NO.

Выше 500 °C на воздухе Tl2O3 переходит в Tl2O. Оксид таллия (I) получают обезвоживанием гидроксида таллия (I). Этот оксид проявляет свойства оксидов щелочных металлов.

Большинство соединений Tl (I) обладают светочувствительностью. В конце 20 века синтезированы сложные слоистые оксиды, например, TlBa2Can-1CunO2n+3, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью (температура перехода 100К).

Применение

Тaллий используют при изготовлении подшипников,легкоплавких сплавов и кислотоустойчивых сплавов (на основе свинца и олова). Сульфиды, селениды и теллуриды таллия используются в полупроводниковой технике. Таллий применяют главным образом в виде соединений. Монокристаллы галогенидов таллия используются для изготовления деталей в приборах инфракрасной техники. Водный раствор муравьино-малоновокислого таллия (жидкость Клеричи) широко применяется для разделения минералов по плотности. Амальгама таллия является наиболее низкотемпературным известным металлическим сплавом (tпл = −61 °C) и находит применение для заполнения низкотемпературных термометров и в качестве теплоносителя. Изотоп 201Tl используется в медицине для кардиологических исследований. Соединения таллия применяются в фотографии.

Физиологическое воздействие

Таллий и его соединения высокотоксичны вследствие того, что катион Tl+ образует прочные соединения с серосодержащими лигандами:
Tl+ + R-SH → R-S-TI + Н+.
Поэтому соединения Tl подавляют активность ферментов, содержащих тиогруппы SH. Вследствие близости радиусов K+ и Tl+ эти ионы обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах.

Соединения таллия в несколько раз опаснее аналогичных соединений ртути, свинца и кадмия. Попадание в организм даже очень незначительных количеств соединений таллия вызывает тяжёлое отравление, выпадение волос, поражение нервной системы, почек, желудка и др. Таллий — канцерогенное вещество.

ПДК таллия в воде 0,0001 мг/л, для соединений таллия в воздухе рабочих помещений не более 0,01 мг/м3, в атмосферном воздухе 0,004 мг/м3. В качестве противоядия используют серосодержащую aминокислоту цистеин HS-CH2CH(NH2)COOH.

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home