Где содержится таллий. Отравление таллием

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 Tl 2 SO 4 . Это вещество без вкуса и запаха иногда 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, хорош:) пропускают инфракрасные лучи. Такие кристаллы впервые получили в годы второй мировой войны. Их выращивали в платиновых тиглях при 470° С 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 и фосфаты щелочноземельных металлов, активированные талием. 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 применение таллия солей в медицине препятствует 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 Тl 2 СO 3 используют для получения стекла с большим коэффициентом преломления световых лучей. А что же сам ? Его тоже применяют, хотя, мо жет быть, не так широко, как соли. Металлический входит в состав некоторых сплавов, придавая им кислотостойкость, прочность, износоустойчивость.

Чаще всего таллий вводят в на основе родственного ему свинца. Подшипниковый сплав -72% Рb, 15 %Sb, 5% Sn и 8% Тl превосходит лучшие оловянные подшипниковые . Сплав 70% Рb, 20% Sn и 10% Тl устойчив к действию азотной и соляной кислот. Несколько особняком стоит сплав таллия с ртутью - 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° С. 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 та-лйий 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. Онже первым получил немного элементарного таллия, установил его металлическую природу и изучил некоторые свойства. Крукс опередил Лам и всего на несколько месяцев.

О МИНЕРАЛАХ ТАЛЛИЯ. В некоторых редких минералах - ло рандите, врбаите, гутчинсоните, крукезите - содержание элемента № 81 очень велико -от 16 до 80%. Жаль только, что все эти очень редки. Последний минерал таллия, представляющий почти чистую окись трехвалентного таллия Тl2О 3 (79,52% Тl), найден в 1956 г. па территории Узбекистана. Этот минерал назвал авиценнитом - в честь мудреца, врача и философа Авиценны, или правильнее Абу Али ибн Сины.

ТАЛЛИЙ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ. Таллий обнаружен в растительныхи 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 большинства соединений одновалентного таллия. Их извлекают из пыли подкисленной горячей водой. Повышенная 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, из них элемент № 81 извлекают электролизом; если же был получен хлорид пли оксалат, прибегают к обычному восстановлению. Наиболее технологичен растворимый в воде сульфат таллия Tl 2 SO 4 . 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 по лучают попутно: попутно со свинцом, цинком, кадмием и некоторыми другими элементами. Таков удел рассеянных…

Таллий – это металл серебристо-белого цвета с голубым отливом. Распознать его на вкус и запах невозможно. Но и вряд ли кто-то рискнет пробовать это вещество. Ведь таллий – это яд, причем высокого уровня токсичности сродни свинцу и мышьяку . Отравление большими дозами нередко заканчивается летальным исходом. При постепенном воздействии на организм имеет свойство накапливаться в почках, легких, печени и головном мозге. Приводит к необратимым изменениям в работе органов и систем, крайне тяжело подается выведению.

Область применения

Благодаря уникальным физико-химическим свойствам соединения таллия активно применяют в промышленности :

• при производстве очков ночного виденья и оптических линз;
• при исследовании минеральных горных пород, руды;
• в низкоградусных лабораторных термометрах;
• в составе проводниковых веществ и смесей;
• в пиротехнической отрасли;
• в составе светящихся красок;
• в производстве ядохимикатов для обработки растений и отравы для грызунов;
• в легкой промышленности для обработки бумажных изделий и текстиля (таллий используется в форме радиоактивного изотопа);
• при изготовлении искусственных драгоценных минералов.

Метод активации таллием щелочноземельных фосфатов используется в некоторых физиотерапевтических процедурах, оказывающих тепловое действие на человека. А соединения таллия представляют интерес в качестве вспомогательного лечения при стригущем лишае. Но ввиду высокой степени токсичности металла, широкое применение в медицинской практике таллий – яд – не нашел.

Причины отравления

Отравление таллием может носить различный характер и проявиться как в острой, так и в хронической форме. Чаще всего в медицинской практике сталкиваются именно с острой формой заболевания. Нередко на больничную койку попадают дети, по неосторожности или в качестве экспериментов проглотившие отраву для грызунов или гранулы пестицидов, в которых содержится смертельный токсин.

Хроническая форма заболевания характерна для людей, работающих на производстве и ежедневно контактирующих с ядовитым веществом . Большего всего подвержены рискам люди, занятые на плавлении руд, обжиге серного колчедана, сжигания угля и получения цемента. Попадание токсина в организм происходит преимущественно через дыхательные пути. Возможно употребление пищевых продуктов, покрытых пылью с примесями яда.

В истории криминалистики описано немало прецедентов суицида и убийств с использованием ядовитого вещества.

Симптомы острого отравления таллием

При острой форме отравления большинство симптомов проявляется спустя несколько часов после попадания яда в организм . Время может меняться и будет зависеть от величины дозировка. В отличие от обычного пищевого отравления токсическое поражение ядом характеризуется более тяжелыми проявлениями:

• Со стороны желудочно-кишечного тракта отмечаются сильные боли в эпигастральной области, тошнота, частые эпизоды рвоты, жидкий стул с примесью крови.
• Поражение периферической нервной системы проявляется тремором конечностей, повышение артериального давления, учащенным сердцебиением, мышечными болями и общей слабостью.

Продолжительность данного периода составляет не более 6 часов с момента поступления таллия в организм. Если на данном этапе человеку не будет оказана профессиональная медицинская помощь, токсины всасываются из желудка и продолжают поражать нервные клетки организма. Появляются новые симптомы отравления, усугубляющиеся с каждой минутой:

• расстройство психики, спутанность сознания;
• нарушение устойчивости и координации движений;
• судороги;
• потеря зрения вследствие паралича глазных мышц.

Если дозировка ядовитого вещества была критичной, на последней стадии речь идет о множественном поражении нервов и нервных окончаний . Варианты развития событий могут быть самыми различными, но ни один из них не является благополучным (инсульт, инфаркт, кома).

Истории наших читателей

Владимир
61 год

Смерть от таллия наступает при употреблении дозы в 600 мг. Вероятность спасти пациента при такой дозировке ядом нулевая.

Клиническое течение хронического отравления

При регулярном попадании в организм соединений таллия в минимальной дозировке симптомы отравления начинают проявляться несколько позже и при этом имеют менее выраженный характер. Если, работая во вредных условиях, человек начинает испытывать головные боли и слабость в теле, необходимо срочно обратиться к инфекционисту . Возможно, опасения напрасны, но полностью исключать вероятность отравления не стоит.

Если яд продолжает накапливаться в организме и отравлять его, постепенно состояние больного будет все больше ухудшаться. Среди клинических признаков хронического отравления таллием выделяют:

• непроходящий кашель, появление одышки, на более поздних стадиях может развиваться отек легких, паралич мышц дыхательной системы;
• боли в области сердца, скачки артериального давления, тахикардия;
• появление сыпи на различных участках тела, незаживающие дерматиты;
• появление белых вкраплений на ногтях;
• выпадение волос на голове, облысение также может затрагивать брови и ресницы;
• у мужчин нарушается работа половой системы, возникает импотенция;
• снижение остроты зрения, полная его потеря вследствие атрофии сетчатки.

Резкое ухудшение здоровья отмечается на последних стадиях заболевания, когда помочь человеку уже крайне сложно . Возможен летальный исход вследствие отека легких, инсульта, инфаркта, комы.

При хроническом течении признаки расстройства пищеварительной системы отсутствуют. Вероятность кишечных кровотечений и частых эпизодов рвоты минимальна.

Диагностика

По первым симптомам сложно установить, что их проявление спровоцировано непосредственно таллием. Так как клинические проявления схожи со многими другими заболеваниями, в том числе с патологиями желудочно-кишечного тракта. Поэтому при постановке диагноза очень важно уделить внимание опросу пациента о его месте работы и возможном контакте с токсическим веществом .

Подтвердить подозрения и начать действовать помогает анализ мочи и анализ крови. Во время исследований в крови обнаруживается повышенное содержание мочевины, а исследуемая моча показывает наличие конкретного токсина. Целесообразно проведения и рентгенографии. В просвете рентгена обнаруживается не только попавшее с едой вещество, но и давность его употребления из расчета уровня его нахождения в отделах пищеварительного тракта.

Лечение

При остром отравлении таллием первая помощь пострадавшему основана на промывании желудка для предотвращения проникновения токсинов в общий кровоток . Так как яд быстро распространяется по организму, процедуру рекомендуется провести еще до приезда бригады скорой помощи. Также в домашних условиях можно принять слабительный препарат для очищения кишечника от токсинов и диуретик для усиления выведения таллия вместе с мочой.

Лечение острого отравления таллием проводится в условиях стационара. На начальном этапе терапия направлена на выведение из организма как самого токсического вещества в неизменном виде, так и продуктов его распада. После этого пациенту назначается антидот, нейтрализующий действие яда. В данном случае в роли антидота выступает прусская синь, способствующая выведению остатков таллия вместе с каловыми массами.

В качестве вспомогательных средств лечения отравления применяются:

• многократные сеансы гемодиализа для поддержания работы почек ;
• внутривенное введение препаратов калия для предупреждения обратного всасывания токсинов в каналах мочевой системы;
• при нарушении дыхательной функции пациенту вводится любелина гидрохлорид внутривенно или внутримышечно;
• препараты для нормализации сердечной деятельности при аритмии и тахикардии;
• для устранения симптомов расстройства нервной системы применяются витамины группы В.

Возможные последствия, профилактика

Продолжительная интоксикация соединениями таллия может грозить импотенцией, бесплодием и риском рождения ребенка с врожденными патологиями .

К последствиям отравления также можно отнести хронические патологии пищеварительного тракта, заболевания органов дыхания, психоэмоциональные расстройства, нарушение гормонального фона.

Очень высока вероятность смертельного исхода вследствие инфаркта миокарда или инсульта даже после пройденного стационарного лечения.

При своевременно оказанной помощи и содержании незначительной дозы яда период полного выведения таллия составляет 2-3 месяца. И это при условии крепкого здорового организма до отравления.

Учитывая такие не радужные перспективы, в условиях работы с ядовитым веществом стоит проявлять максимальную осторожность. Если ваша профессиональная деятельность напрямую связана с соединениями таллия, обязательно придерживайтесь мер предосторожности:

1. Если техникой безопасности прописано использование средств индивидуальной защиты и ношение специальной одежды, не пренебрегайте этими нормами. Респиратор и перчатки могут спасти вашу жизнь, и это не преувеличение.
2. По окончании рабочего дня сразу принимайте душ, чтобы смыть с кожи остатки ядовитых веществ.
3. На рабочем месте нельзя есть и пить. Пыль с частицами таллия легко оседает на всех окружающих предметах, в том числе на пищевых продуктах.
4. Дважды в год проходите профилактические осмотры. И делайте это не для штампа в санитарной книжке, а для своего здоровья.

И следите за своими детьми. Уж слишком часты случаи смертельного исхода по причине неосторожного обращения с химикатами. И процент смертности среди маленьких пациентов очень высокий . Ведь именно их неокрепшему организму сложнее всего бороться с тяжелым поражением органов.

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.

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.

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.).

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.

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.

Читайте также:

Популярная библиотека химических элементов

Таллий

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).

В истории открытия химических элементов таких как таллий 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 серно-кислотных 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.ветло-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». 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 .

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 Tl 2 S0 4 . Это вещество без вкуса и запаха иногда входит в состав инсектицидов и зооцндов 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° С и использовали в приборах инфракрасной сигнализации, а также для обнаружения снайперов противника. Позже ТlВг и TlI применяли в сцинтилляционных счетчиках для регистрации альфа- и бета-излучения...

Минералы талия

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 ТlОз (79,52% Тl), найден в 1956 г. на территории Узбекскистана. Этот минерал назван 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 химического элемента 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. 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 Tl 2 S0 4 . 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, и некоторыми другими элементами. Таков удел рассеянных...

Самый легкий изотоп талия

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 210 Тl -1,32 минуты).

Общие сведения и методы получения

Таллий (Т1)-рассеянный элемент, металл. Открыт в 1861 г. англий­ским ученым У. Круксом при спектроскопическом исследовании шла-мов сернокислотного производства. Название получил благодаря ха­рактерной зеленой линии спектра от латинского thallus - зеленый побег. Первым выделил новый элемент, а также установил его металли­ческий характер и основные свойства К. О. Лями в 1862 г.

Собственные минералы таллия практического значения не имеют. К ним относятся: лорандит TIAsS 2 (58,7-59,7 % Т1); врбаит Ti(As, Sb) 3 S 5 (29,2-32 % Т1); гутчинсонит P(Cu, Al, Tl) 2 AsS 8 (-25% Ti); крукезит (Ti, Cu, Ag) 2 Se (16-19% Ti); авицениит 7T1 2 0 3 -Fe 2 0 3 (-80 % TI).

Исходное сырье для производства таллия - отходы и полупродук­ты свинцово-цинкового, медеплавильного и сернокислотного производ­ства, а татсже медно-кадмиевые кекн, получаемые при гидрометаллурги­ческой переработке цинковых огарков. Содержание таллия в этом слу­чае колеблется от сотых до десятых долей процента, поэтому вначале получают концентрат таллия. Его выделяют из растворов, образующих­ся при непосредственном выщелачивании указанных выше продуктов водой или кислотами, или проводят пирометаллургическое обогаще­ние, основанное на летучести соединений Т! 2 0 и Т1С1. Продукты пиро-металлургического обогащения выщелачивают водой или серной кис­лотой, а из растворов осаждают таллиевый концентрат в виде хлорида, нодида, сульфида, хромата, бихромата или гидроксида таллия (в за­висимости от принятой технологии производства).

Другой довольно распространенный способ - цементация цинковой пылью; при этом получают губку, обогащенную таллием, которую за­тем растворяют в серной кислоте, а из раствора осаждают богатый таллием концентрат. Еще более полно таллий цементируется амальга-мой цинка.

В последнее время возросло значение экстракционных, сорбциоииых и ионообменных способов извлечения н концентрирования таллия.

Дальнейшая очистка концентратов таллня основана на неодинако­вой растворимости соединений таллия и сопутствующих ему металлов, а также различии других физико-химических свойств разделяемых элементов. Таллий выделяется в виде губки цементацией > на цинковых листах из слабокислых очищенных растворов. Нагревание н перемеши­вание ускоряют этот процесс. Цементировать можно не только из раст­вора, но и из суспензии Т1С1 в воде или в 1 %-ной H 2 S0 4 .

Таллиевую губку для получения компактного металла промывают, прессуют и переплавляют при 350 °С под слоем щелочи, канифолн или масла. Плавка под слоем щелочи позволяет одновременно очищать металл, так как ряд примесей (цинк, свинец, хром и др.) переходят в щелочной шлак. Более эффективно щелочное рафинирование идет в присутствии окислителей (KN0 3 ; NaN0 3). Таким образом получают металл, содержащий 5 -10- 2 -10~ 3 % примесей.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер таллия 81, атомная масса 204,37 а. е. м. Атомный объем 17,24х Х10~ 6 м 3 /моль, атомный радиус 0,171 нм, нонные радиусы Т1+ н Т1 3+ соответственно 0,149 и 0,105. Таллий состоит из двух стабильных изотопов 203 Т1(29,5 %) и 205 Т1 (70,5 %); имеет естественные радиоактивные изотопы 206 Т1, 207 Т|, 208 Т1, 21 °Т! с периодами полураспада 4,19; 4,79; 3,1; 1,32 мии соответственно. Получено 11 искусст­венных изотопов таллия, из которых наиболее важный 204 Т1 с периодом полураспада 3,56 года. Потенциалы ионизации атома / (эВ); 6,106; 20,42; 29,8.

Электронная конфигурация внеш­ней электронной оболочки атома 6 s 2 6 p . Электроотрицательность 1,8. Работа выхода электронов <р = 3,7эВ.

Прн атмосферном давлении и тем­пературе ниже 233 °С таллий имеет гексагональную плотноупакованную решетку (г. п. у.) с периодами а = = 0,34496 нм, с-0,55137 нм (при 18°С); выше 233°С кристаллическая

решетка становится объемноцентрированной кубической (о. ц. к.), а = =0,3871 нм (при 250 °С). Энергия кристаллической решетки таллия 182,8 мкДж/кмоль. При высоких давлениях образуется третья модифи­кация у, имеющая г. ц. к. решетку.

Тройная точка, отвечающая равновесию фаз а, В и у, лежит при тем­пературе 115 °С и давлении 3,9 ГПа. Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 3,4- Ю -28 м 2 .

Технологические свойства

Таллий - мягкий ковкий металл, его можно подвергать холодной про­катке на фольгу и прессованию на проволоку, однако при волочении он рвется из-за низкой своей прочности.

Химические свойства

Нормальный электродный потенциал реакции Т1-е^Т1+, фо=-0,335 В. Электрохимический эквивалент таллия равен 0,70601 мг/Кл. От своих аналогов галлня н индия Т1 сильно отличается по химическим свойствам.

В химических соединениях таллнй может проявлять степень окисле­ния + 1 и +3; возможно образование соединений, в состав которых он входит одновременно в двух степенях окисления. Однако соединения, в которых таллий одновалентен, более устойчивы по сравнению с трех­валентными, поэтому он имеет большое сходство со щелочными метал­лами, образуя аналогичные соединения, в частности хорошо раствори­мые в воде гидроксиды, растворимые нитраты, корбонаты; аналогично щелочным металлам таллий (при степени окисления +1) входит в сос­тав квасцов, шенитов, образует полисульфнды, полииоднды. Многие со­единения одновалентного таллия, как н щелочных металлов, изоморфны.

В то же время подобно Ag, Си, Аи, Hg, одновалентный таллий дает малорастворнмые в воде галогениды, сульфиды и др.; при этом галоге-ниды таллия подобно галогенидам серебра светочувствительны.

Для окисления одновалентных соединений таллия до трехвалентных используют очень сильные окислители: царскую водку, перманганат ка­лия, хлор, бром н др. Соединения трехвалентного таллня легко восста­навливаются в кислых растворах сероводородом, сульфатами и другими восстановителями,

На воздухе металлический таллий быстро темнеет и покрывается черной пленкой оксида Т1 2 0, которая замедляет процесс дальнейшего окисления.

Таллий хорошо растворяется в азотной, серной, хлорной кислотах с образованием солей. В соляной кислоте таллий растворяется с трудом, так как образуется пленка малорастворимого хлорида таллия. С щело­чами металлический таллий ие вступает в реакцию. Вода, не содержа­щая растворенного кислорода, на него ие действует; в присутствии кис­лорода таллий постепенно растворяется в воде с образованием гидрок­сида (ТЮН).

С водородом таллий реагирует только при определенных условиях (в дуге постоянного тока между Си - анодом и Т1 - катодом при давлении водорода, равном ~0,4 МПа) с образованием нестойкого гидрида Т!Н.

Таллий легко вступает в реакцию с галогенами.

Хлорид Т1С1 - белый кристаллический порошок, имеет о.ц.к. решетку или г. ц. к. решетку типа NaCl , температура плавления 450 °С, плотность 7,000 Мг/м 3 .

Бромид TIBr - светло-желтый порошок с о. ц. к. или г. ц. к. решет­кой, плотность 7,500 Мг/м 3 , температура плавления 460 °С.

Иодид ТП - ярко-желтый кристаллический порошок, ниже 174 °С имеет ромбическую решетку и плотность 7,290 Мг/м 3 , а выше этой тем­пературы- о.ц.к. решетку и плотность 7,450 Мг/м 3 , температура плав­ления ТП равна 440 °С.

Фторнд T 1 F - бесцветные кристаллы, плотность 8,360 Мг/м 3 , темпе­ратура плавления 327 °С, в отличие от других галогенидов хорошо раст­ворим в воде.

Легко взаимодействуя с кислородом, таллий образует два оксида: Т1 2 0 и Т1 2 0 3 . При температурах выше 100 °С Т1 2 0 3 заметно диссоцииру­ет Т1 2 0 3 -* Т1 2 0+0 2 .

Оксид (I) Т1 2 0 - черный гигроскопичный порошок, плотность 10,400 Мг/м 3 , температура плавления 580 "С, температура кипения ~1100°С. Оксид (III) Т1 2 0 3 - темно-коричневый кристаллический по­рошок с кубической о.ц.к. решеткой, плотность 10,200 Мг/м 3 , темпера­тура плавления 770 "С, но уже при 500 °С диссоциирует до закиси.

Гидроксид ТЮН - желтое кристаллическое вещество, плотность 7,440 Мг/м 3 . Плавится инконгруэнтно при 125 "С. Хорошо растворяется в воде и проявляет сильные щелочные свойства.

При нагревании таллий реагирует с серой и фосфором, образуя Tl 2 S и Т1 3 Р.

В твердом таллии значительной растворимостью обладают металлы In , Cd , Sn , Hg , Pb , Sb , Bi , Li , Na , Mg , Са, в жидком - ограниченной растворимостью Al , Ga , Cu , Zn . Переходные тугоплавкие металлы IV, V и VI групп вообще ие растворяются в жидком таллии.

Области применения

Примерно 75 % таллия используется в электронике, электротехнике и инфракрасной технике, 7% - в сельском хозяйстве, 3%- в формако-логни, в остальных областях 15 %.

Бромид или иодид таллия применяют в сцннтилляционных счетчиках для В- и у-излученнй как активатор щелочногалогенных кристаллофос-форов.

Монокристаллы твердого раствора бромида и иодида таллия, харак­теризующиеся широкой областью пропускания инфракрасного излучения, применяют для изготовления линз, призм н кювет оптических приборов, работающих в инфракрасной области спектра.

Сульфид и оксисульфид таллия используют для изготовления фото­элементов, чувствительных к воздействию инфракрасного излучения и широко применяемых в авиации.

Карбонат таллия вводят в шихту прн производстве стекла с высоко преломляющей способностью.

Водный раствор смеси таллневых солей, муравьиной и малоновой кислот - жидкость Клеричи используют в минералогических исследова­ниях, так как оиа отличается наиболее высокой плотностью по сравне­нию с другими тяжелыми жидкостями и большой подвижностью.

Соли таллия можно использовать как катализаторы в органическом синтезе, а также как антидетонаторы топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Таллий высокой чистоты используют для синтеза полупроводниковых соединений типа TIAsJf 2 (где X - Se , Те, S), необходимых для производ­ства транзисторов, изоляционных покрытий; в газоразрядных лампах мо­нохроматического излучения (зеленый цвет), служащих для градуиров­ки спектральных приборов, контроля пленки, фотонегативов и т. д.

Радиоактивный изотоп 204 Т1 применяют в качестве источника В-из-лучення в приборах для контроля толщины изделий и покрытий.

Ранее таллий широко применяли для приготовления ядов, предназ­наченных для борьбы с грызунами, в настоящее время применение та­ких ядов сократилось.

Введение таллия в подшипниковые сплавы придает нм высокие ан­тифрикционные свойства, а легирование этим элементом свинцовых спла­вов значительно повышает их коррозионную стойкость. Амальгама тал­лия (8,35 °/о) обладает самой низкой из всех известковых двойных спла­вов температурой затвердевания (-59 °С), которую можно еще пони­зить, добавляя индий. Ее применяют в низкотемпературных термометрах и других приборах.