Tallija ķīmiskās īpašības. Saindēšanās ar talliju: pazīmes un sekas

Tallijs(lat.

tallijs), tl, Mendeļejeva periodiskās sistēmas III grupas ķīmiskais elements, atomskaitlis 81, atommasa 204,37; uz svaigi griezta, pelēka spīdīga metāla; attiecas uz retiem mikroelementiem.

Dabā elementu pārstāv divi stabili izotopi 203 tl (29,5%) un 205 tl (70,5%) un radioaktīvie izotopi 207 tl - 210 tl - radioaktīvās sērijas locekļi. Mākslīgi iegūti radioaktīvie izotopi 202 tl (t 1/2 = 12,5 dienas), 204 tl (t 1/2 = 4,26 gadi) un 206 tl (t 1/2 = 4,19 min).

T. 1861. gadā atklāja V. Krūks sērskābes ražošanas dūņās, izmantojot spektroskopisko metodi gar raksturīgo zaļo līniju spektrā (no šejienes arī nosaukums: no grieķu thall o s — jauns, zaļš zars). 1862. gadā franču ķīmiķis C. O. Lamy pirmo reizi izolēja T. un noteica tā metālisko dabu.

zemes garozā (clarke) 4,5? 10 -5% no svara, bet ārkārtējas izkliedes dēļ tā loma dabas procesos ir neliela. Dabā pārsvarā sastopami vienvērtīgo un retāk trīsvērtīgo t savienojumi.Tāpat kā sārmu metāli, t koncentrējas zemes garozas augšdaļā - granīta slānī (vidējais saturs

10–4%), pamata iežos tas ir mazāks (2 × 10–5%), savukārt ultrabāziskajos iežos tikai 1 × 10–5%. 10–6%. Ir zināmi tikai septiņi T. minerāli (piemēram, kruksīts, lorandīts, vrbaīts un citi), un tie visi ir ārkārtīgi reti. T. ir vislielākā ģeoķīmiskā līdzība ar K, rb, cs, kā arī ar pb, ag, cu un bi. T. viegli migrē biosfērā. No dabīgiem ūdeņiem to sorbē ogles, māli, mangāna hidroksīdi, uzkrājas ūdens iztvaikošanas laikā (piemēram, Sivašas ezerā līdz 5 ?

10 -8 g/l).

Fizikālās un ķīmiskās īpašības. T. mīksts metāls, viegli oksidējas gaisā un ātri aptraipa. T. pie spiediena 0,1 MN / m 2 (1 kgf / cm 2) un temperatūrā, kas zemāka par 233 ° C, ir sešstūrains cieši noslēgts režģis (a \u003d 3,4496 å; c \u003d 5,5137 å), virs 233 ° C - uz ķermeni centrēts kubisks (a = 4,841 å), ar augsts spiediens 3,9 Gn / m 2 (39000 kgf / cm 2) - seju centrēts kubisks; blīvums 11,85 g / cm 3; atomu rādiuss 1,71 å, jonu rādiuss: tl + 1,49 å, tl 3+ 1,05 å; t pl 303,6 ° C; t kip 1457 ° С, īpatnējā siltumietilpība 0,130 kJl (kg?

k). Elektriskā pretestība pie 0°C (18 × 10–6 omi cm); elektriskās pretestības temperatūras koeficients 5,177? 10 -3 - 3,98?

10 -3 (0-100 °С). Pārejas temperatūra supravadītāja stāvoklī ir 2,39 K. T. Tas ir diamagnētisks, tā īpatnējā magnētiskā jutība ir -0,249? 10–6 (30°С).

Atoma ārējā elektronu apvalka konfigurācija tl 6 s 2 6 p 1 ; savienojumos tā oksidācijas pakāpe ir +1 un +3. T. mijiedarbojas ar skābekli un halogēniem jau istabas temperatūrā, ar sēru un fosforu karsējot. Tas labi šķīst slāpekļskābē, sliktāk sērskābē, nešķīst halogenūdeņražskābē, skudrskābē, skābeņskābē un etiķskābē.

Nesadarbojas ar sārmu šķīdumiem; svaigi destilēts ūdens, kas nesatur skābekli, neietekmē T. Galvenie savienojumi ar skābekli: oksīds tl 2 o un oksīds tl 2 o 3.

Slāpekļa oksīds un sāļi tl (i) nitrāts, sulfāts, karbonāts - šķīstošs; ūdenī slikti šķīst hromāts, dihromāts, halogenīdi (izņemot fluorīdu), kā arī t.oksīds. tl (iii) veido lielu skaitu kompleksu savienojumu ar neorganiskiem un organiskiem ligandiem.

Halogenīdi tl (iii) labi šķīst ūdenī. Savienojumiem tl (i) ir vislielākā praktiskā nozīme.

Kvīts. Rūpnieciskā mērogā tehniskā T.

nejauši iegūtas krāsaino metālu un dzelzs sulfīdu rūdu pārstrādes laikā. To iegūst no svina, cinka un vara rūpniecības pusproduktiem. Izejvielu apstrādes metodes izvēle ir atkarīga no to sastāva.

Piemēram, lai no svina ražošanas putekļiem iegūtu svinu un citas vērtīgas sastāvdaļas, materiālu sulfatizē verdošā slānī 300–350°C temperatūrā. Iegūto sulfātu masu izskalo ar ūdeni un ekstrahē no šķīduma ar T. 50% tributilfosfāta šķīdumu petrolejas, kas satur jodu, un pēc tam atkārtoti ekstrahē ar sērskābi (300 g/l), pievienojot 3% ūdeņraža peroksīdu. .

Metāls tiek izolēts no atkārtotiem ekstraktiem, cementējot uz cinka loksnēm. Pēc kausēšanas zem slāņa kaustiskā soda iegūt T. ar tīrību 99,99%.

Metāla dziļākai attīrīšanai tiek izmantota elektrolītiskā attīrīšana un kristalizācijas attīrīšana.

Pieteikums. Tehnoloģijā T. izmanto galvenokārt savienojumu veidā. Infrasarkano tehnoloģiju ierīču optisko detaļu ražošanai izmanto halogenīdu tibr - tli un tlcl - tlbr (tehnoloģijā pazīstami kā KRS-5 un KRS-6) cieto šķīdumu monokristālus; kristāli tlcl un tlcl-tlbr - kā Čerenkova skaitītāju radiatori.

tl 2 o ir daļa no dažiem optiskajiem stikliem; sulfīdi, oksisulfīdi, selenīdi, telurīdi - pusvadītāju materiālu sastāvdaļas, ko izmanto fotorezistoru, pusvadītāju taisngriežu, vidikonu ražošanā. Skudrskābes un malonskābes maisījuma ūdens šķīdums (smagais šķidrums Clerici) tiek plaši izmantots minerālu atdalīšanai pēc blīvuma. Zemas temperatūras termometros izmanto amalgamu T., kas sacietē -59 °C. Metāla termometrus izmanto gultņu un kausējamo sakausējumu ražošanai, kā arī skābekļa mērītājos skābekļa noteikšanai ūdenī.

204tl izmanto kā b-starojuma avotu radioizotopu ierīcēs.

T. I. Darvoīds.

Tallijs organismā. T. pastāvīgi atrodas augu un dzīvnieku audos. Augsnēs tā vidējais saturs ir 10–5%, jūras ūdenī 10–9%, dzīvnieku organismos 4 ? 10–5%. Zīdītājiem T. labi uzsūcas no kuņģa-zarnu trakta, uzkrājoties galvenokārt liesā un muskuļos.

Cilvēkiem T. dienā ar pārtiku un ūdeni tiek uzņemti aptuveni 1,6 mikrogrami, ar gaisu – 0,05 mikrogrami. T. bioloģiskā loma organismā nav noskaidrota. Vidēji toksisks augiem un ļoti toksisks zīdītājiem un cilvēkiem.

saindēšanās T. un tā savienojumi ir iespējami to pagatavošanā un praktiskajā izmantošanā. T. iekļūst organismā caur elpošanas sistēmu, neskartu ādu un gremošanas traktu.

Tas ilgstoši izdalās no organisma, galvenokārt ar urīnu un izkārnījumiem. Akūtām, subakūtām un hroniskām saindēšanās gadījumiem ir līdzīga klīniskā aina, kas atšķiras pēc smaguma pakāpes un simptomu rašanās ātruma. Akūtos gadījumos pēc 1-2 dienām parādās kuņģa-zarnu trakta (slikta dūša, vemšana, sāpes vēderā, caureja, aizcietējums) un elpceļu bojājumu pazīmes. Pēc 2-3 nedēļām matu izkrišana, beriberi (mēles gļotādas izlīdzināšana, plaisas mutes kaktiņos utt.)

d.). Smagos gadījumos var attīstīties polineirīts, psihiski traucējumi, redzes traucējumi u.c.. Profesionālās saindēšanās profilakse: ražošanas procesu mehanizācija, iekārtu hermetizēšana, ventilācija, individuālo aizsardzības līdzekļu lietošana.

L. P. Šabalika.

Lit.: Reto un mikroelementu ķīmija un tehnoloģija, red. K. A. Boļšakova, 1. sēj., [M., 1965]; Zelikman A. N., Meyerson G. A., Reto metālu metalurģija, Maskava, 1973; Tallijs un tā pielietojums mūsdienu tehnoloģijās, M., 1968; Tikhova G.

S., Darvoyd T.I., Ieteikumi par rūpniecisko sanitāriju un drošību, strādājot ar talliju un tā savienojumiem, krājumā: Reti metāli, c. 2, M., 1964; Bowen H. y. M., mikroelementi bioķīmijā, l.-n. gads, 1966. gads.

Israelsons Z. I., Mogiļevska O. Ja., Suvorovs. V. Arodveselības un arodpatoloģijas jautājumi, strādājot ar retajiem metāliem, M., 1973.g.

Tallija un tā savienojumu fizikāli ķīmiskās īpašības

Tallijs ir sudrabaini balts mīksts metāls, ko 1861. gadā ar spektroskopisko metodi atklāja V. Grūks un neatkarīgi A. Lamijs 1862. gadā.

Desmit nāvējošas indes un to ietekme uz cilvēkiem

pēc raksturīgās zaļās priedes spektrā (tallos - zaļš pumpurs). Tallija ķīmiskās īpašības nosaka tā piederība periodiskās tabulas elementu III grupas a-pārejas metālu sānu grupai.

Tallija atomu svars ir 204,39, atomskaitlis ir 81, blīvums ir 11,85 g/cm°. Kušanas temperatūra 303 C, viršanas temperatūra 1460°C.

Tallija tvaika spiediens 825°C temperatūrā ir 1, 983°C – 10, 1040°C – 20, bet 1457°C – 760 mm Hg. Art. Ķīmiskajos savienojumos tas darbojas kā vienvērtīgs vai trīsvērtīgs metāls, veidojot divu veidu savienojumus - dzelzs un oksīdu. Gaisā tallijs ir pārklāts ar slāpekļa oksīda plēvi; 100°C temperatūrā tas ātri oksidējas, veidojot TI2O un Tl2O3. Istabas temperatūrā tas reaģē ar hloru, bromu un jodu. Mijiedarbojoties ar spirtiem, veidojas alkoholāti.

Viegli šķīst HNO3. Ir gan vienvērtīgā, gan trīsvērtīgā tallija sāļi (VK Grigorovičs, 1970). Tallijs ir rets mikroelements. Tās izplatības raksturu dabā nosaka ķīmisko īpašību un jonu rādiusu lieluma tuvums sārmu metāliem, kā arī kalkofiliem elementiem.

Komerciālie sulfīdu koncentrāti (sfalerīts, galēns, pirīts un markscīts) ir rūpnieciski svarīgi kā izejvielu avoti tallija ražošanā. Tallijs netiek iegūts tieši no rūdām un koncentrātiem, kas satur to daudzumos, kas nepārsniedz procenta tūkstošdaļas.

Rūpnieciskās ražošanas izejvielas ir krāsaino metālu ražošanas atkritumi un pusprodukti. Tallija saturs šajos materiālos ievērojami atšķiras (no procenta simtdaļām līdz veselam) un ir atkarīgs ne tikai no tapija satura izejvielās, bet arī no ražošanas veida un izmantotās parastā metāla iegūšanas tehnoloģijas.

Tādējādi tallija ieguve ir saistīta ar sarežģītu izejvielu apstrādi un tiek veikta kopā ar citu metālu ražošanu. Ar zemu tallija koncentrāciju apstrādātajā izejvielā tā ražošanas tehnoloģija pirmajā posmā parasti ir saistīta ar tapija koncentrāta iegūšanu, ko pēc tam pārstrādā tehniskais metāls vai viņa ziepes.

Padomju Savienībā tallija ražošana tiek organizēta vairākās svina un cinka rūpnīcās (T.I. Darvoid et al., 1968).

Tallija oksīdi

Ir zināmi 3 tallija savienojumi ar skābekli: slāpeklis - Tl2O, oksīds - Tlg2O3 un peroksīds -Tl2O3 (maz pētīts).

1. tabula

Sukhoi un tallija oksīds paaugstinās paaugstinātā temperatūrā.

Oksīds nešķīst ūdenī, karsējot disociē; oksīds viegli izšķīst ūdenī, veidojot stipru sārmu - Tl (OH), ar etilspirts veido alkoholātu (C2H5)TlO.

ТlO mijiedarbojas ar Si02, korozējot stiklu un porcelānu. Hidroksīds - Tl (OH) 3 - tiek izgulsnēts ar sārmiem no trīsvērtīgo tallija sāļu šķīdumiem, tas nešķīst ūdenī un lēnām šķīst minerālskābēs.

Tallija sāļi

Halogēna savienojumi. Tallijs veido vienvērtīgus un trīsvērtīgus savienojumus ar hloru, bromu un jodu, taču joprojām tiek izmantoti vienvērtīgi savienojumi.

2. tabula

Šo savienojumu raksturīgās īpašības ir zema šķīdība ūdenī, ievērojams tvaika spiediens un paaugstināta fotosensitivitāte.

Tallija halogenīda sāļus parasti iegūst, izgulsnējot no tā sāļu ūdens šķīdumiem. Kā nogulsnētājus izmanto kālija un nātrija halogenīdu sāļus.

Sausais tallija hlorīds ir pulveris balta krāsa, bromīds ir gaiši dzeltens, un jodīds ir spilgti dzeltens; Kausētais tallija hlorīds ir bezkrāsains, savukārt bromīdam un jodīdam ir tādas pašas krāsas kā pulveriem.

Tallija halogenīda sāļi nedaudz šķīst spirtā, acetonā un benzīnā; skābes (slāpekļskābe un sērskābe) izšķīdina halogenīdu sāļus, īpaši karsējot, ar to daļēju sadalīšanos.

Tallija sulfāts. TI2SO4 ir balta kristāliska viela, šķīst ūdenī (pie 20 C-48,7 g/l), veido dubultsāļus ar citu metālu sulfītiem, kušanas temperatūra 645°C.

Tallija karbonāts - tallija karbonāts - TI2CO3 - balts kristālisks pulveris. Molekulmasa 468,75; nedaudz šķīst aukstā ūdenī un šķīst verdošā ūdenī.

Ūdens šķīdumam ir stipri sārmaina reakcija, kušanas temperatūra ir 272-273 ° C, kausējot veidojas sarkanbrūna masa, kas pēc atdzesēšanas kļūst dzeltena.

Clerici šķidrums - tallija skudrskābi malonskābe 2T1 (HCOO) Tl2 (HC-COO-COO), gaiši dzintara krāsa, bez smaržas, īpatnējais svars 4,25 g/cm, viegli sadalās istabas temperatūrā gaismā, tāpēc šķidrumu glabā tumšos traukos .

Bezūdens preparāta molekulmasa ir 1009,56 (saskaņā ar starptautiskajiem atomsvariem 1961).

Tallijs un tā savienojumi tiek izmantoti dažādās zinātnes un tehnikas jomās. Šī metāla vērtību nosaka vairākas noderīgas īpašības, kuru dēļ tas ir neaizstājams daudzos procesos un ierīcēs.

Šobrīd ir (T.N. Darvoid et al., 1968) divas tallija izmantošanas jomas, kas ir visperspektīvākās patēriņa mēroga ziņā: smago šķidrumu ražošana un optisko stiklu ražošana. No rūpniecībā visbiežāk izmantotajiem tallija savienojumiem var minēt sekojošo.

1. KRS-5 un KRS-6 monokristāli ir unikāli optiskie materiāli, kuriem ir augsta caurspīdīgums tālajā infrasarkanajā spektra reģionā, kas apvienots ar mitruma izturību. Šos kristālus plaši izmanto infrasarkano staru iekārtās, arī ierīcēs, kas darbojas atmosfēras apstākļos, kur citu zināmu kristālu (NaCl, Csl u.c.) izmantošana nav iespējama.

2. Tallija oksīds ir sastāvdaļa dažu zīmolu optisko stiklu ražošanai ar neparastām optiskajām konstantēm.

3. Smagais šķidrums Clerici - tallija sāļu maisījuma ūdens šķīdumam, salīdzinot ar citiem smagajiem šķidrumiem, ir vislielākais īpatnējais svars (4,25), lielāka mobilitāte un spēja sajaukties ar ūdeni jebkurās proporcijās.

Liquid Clerici jau vairākus gadu desmitus ir plaši izmantots iežu un rūdu mineraloģiskajās analīzēs un ģeopogomineraloģiskajos pētījumos.

4. No visiem metālu sakausējumiem tallija amalgamai (8,35% Tl) ir viszemākā sacietēšanas temperatūra -59°C, bet ar nelielām indija piedevām -63,3°C. Šo tallija amalgamas īpašību izmanto zemas temperatūras termometros un citās ķēdēs, kur zemā temperatūrā nepieciešams šķidrs metāls.

5. T1C1 monokristāli - tiek izmantoti kā spektrofotometrisko Čerenkova skaitītāju radiatori, ko izmanto augstas enerģijas daļiņu reģistrēšanai.

6. Tallija sulfīdi, selenīdi un telurīdi ir daudzu sarežģītu pusvadītāju (citovadītāju, termisko materiālu, stiklveida pusvadītāju) sastāvdaļas.

Dažas no tām tiek izmantotas pusvadītāju ierīču (pusvadītāju taisngriežu, fotorezistoru, vidikonu) ražošanā.

7. Tallija acetāts un sulfāts – atsevišķos gadījumos izmanto indes grauzējiem (celiopasts u.c.), insekticīdu un pesticīdu ražošanā.

8. Tallija karbonāts - izmanto stikla ražošanai, mākslīgs dārgakmeņi un pirotehnikā; nitrāts - gaismas krāsu ražošanā.

Sakarā ar to, ka vairāku nozaru darbinieki saskaras ar talliju, neapšaubāmi interesē jautājumi par tallija un tā savienojumu bioloģisko un toksisko ietekmi uz cilvēkiem.

Kā saindēt cilvēku ar indi, jautā ne tikai potenciālie uzbrucēji, bet arī parastie interneta lietotāji. Mūsdienās farmācijas tirgus piedāvā patērētājiem dažādas zāles, no kurām dažas var iegādāties bez receptes.

Un ir arī toksiskas vielas, kas ļauj ātri novērst pretinieku vai, gluži pretēji, izraisīt hronisku slimību.

Mūžsenās zināšanas un modernās tehnoloģijas kļūst par bīstamiem ieročiem kompetentu cilvēku rokās.

Kālija cianīds ir zināms gandrīz ikvienam, 20. gadsimta sākumā bīstams pulveris bija izplatīts veids, kā atbrīvoties no nevēlamām sejām.

Inde pieder pie ciānūdeņražskābes atvasinājumu grupas un labi šķīst ūdenī. Daži avoti norāda uz šīs vielas specifisko smaržu, tomēr ne visi cilvēki to spēj sajust. Norijot, kālija cianīds izraisa saindēšanos, kā arī ir bīstami ieelpot pulvera daļiņas un šķīduma tvaikus. Nāvējošā indes deva ir tikai daži grami, bet vairumā gadījumu tā ir atkarīga no ķermeņa svara un individuālajām īpašībām.

Ar kālija cianīda palīdzību jūs varat ātri saindēt cilvēku.

Nāvi ietekmē veids, kādā viela nonāk organismā, tāpēc, daļiņām ieelpojot, toksīna darbība izpaužas acumirklī, un, nonākot kuņģī, inde pēc 15 minūtēm sāk radīt neatgriezeniskas sekas.

Cietušais iziet vairākas intoksikācijas stadijas. Sākumā jūtams iekaisis kakls, tad sākas slikta dūša un vemšana, iespējams rīkles nejutīgums.

Laika gaitā palielinās vispārējs vājums, rodas baiļu sajūta, pulss palēninās. Pēc tam tiek novērotas tādas pazīmes kā krampji un samaņas zudums. Parasti, ja tiek uzņemta pietiekama indes deva, cilvēks mirst 4 stundu laikā.

Līdz ar jaunu zāļu parādīšanos farmācijas tirgū cilvēki interesējas par to, kā saindēt cilvēku ar tabletēm.

Nepareizas lietošanas bīstamo indu sarakstā ir šādas zāles:

• miegazāles "Fenazepāms";
• hellebore ūdens;
• pilieni "Corvalol".

Zāles "Phenazepam" ārsti izraksta kā līdzekli pret bezmiegu, panikas lēkmēm un stresu.

Tallija saindēšanās

Tas attiecas uz psihotropām zālēm, un likumpārkāpēji lieto šīs zāles, lai sapnī saindētu cilvēku.

Tāpat kā daudzas citas zāles, "Fenazepāms" nav savienojams ar alkoholu - to izmanto noziedznieki, jo šo tablešu un alkoholisko dzērienu kopīga lietošana izraisa elpošanas apstāšanos un nāvi.

Bet aprakstītās zāles nav viegli iegūt, jo tās tiek izsniegtas tikai pēc ārsta receptes.

Hellebore ūdens tiek brīvi pārdots aptiekās un tiek izmantots ne tikai tradicionālajā medicīnā, bet arī kā līdzeklis pret alkohola atkarību. Tomēr atsevišķi tīšas intoksikācijas gadījumi netiek ņemti vērā, tāpēc šāds līdzeklis ir piemērots tiem, kas vēlas saindēt cilvēku, nenosakot indi.

Nāvējošs iznākums rodas, ja tas tiek uzņemts 2 gadus.

izejvielas, hellebore ūdens negatīvi ietekmē sirds darbību un asinsspiedienu. Tādējādi skābekļa piegāde smadzenēm pakāpeniski samazinās.

Parasti alkohols paātrina indes uzsūkšanos un 20 minūšu laikā pēc līdzekļa lietošanas parādās intoksikācijas pazīmes ar hellebore ūdeni. Sākas vemšana, un tiek atzīmēti tādi simptomi kā spēcīgas slāpes, lēna sirdsdarbība un garīgi traucējumi.

Nāve iestājas vidēji pēc 8 stundām, šādas zāles ļauj noziedzniekam saindēt cilvēku, nenosakot precīzu nāves cēloni.

Corvalol pilienus var iegādāties jebkurā aptiekā, kas padara tos par pieejamām un iedarbīgām saindēšanās zālēm.

Nāvējošā zāļu deva ir atkarīga no cilvēka svara un vecuma, vidēji tā ir 150 pilieni.

Intoksikācijai raksturīgs ilgstošs miegs, samazināts asinsspiediens un paplašinātas acu zīlītes.

Īpaši bīstama ir šo zāļu kopīga lietošana ar alkoholu, šajā gadījumā parādās tahikardija, āda kļūst zila.

Visticamāk, ka ar Corvalol pilienu palīdzību cilvēku lēni saindēt neizdosies, dienas laikā notiek letāls iznākums, ko izmanto dažādi sabiedrības asociālie elementi.

Tallija ķīmiskie savienojumi

Tallija un tā savienojumu īpašības

Īss vēsturisks fons par talliju

Talliju 1861. gadā atklāja angļu fiziķis Krūks sērskābes rūpnīcu kameras dūņās. To noteica pēc raksturīgās zaļās līnijas spektrā.

Tallijs pieder pie trešās periodiskās sistēmas grupas.

Atomu skaits 81

Atommasa 204,89

Blīvums, g/cm3 11,83

Kušanas temperatūra, °С 303

Vārīšanās temperatūra, ° С 1406

Normāls elektrodu potenciāls, V -0,336

α-tallijs ir stabils līdz 230 °C, virs šīs temperatūras β-modifikācija ir stabila.

Tallijs ir mīksts, sudrabaini balts metāls.

Tomēr tam ir augsta viršanas temperatūra.

Gaisā normālā temperatūrā tas ātri pārklājas ar melnu tallija oksīda Tl2O plēvi, kas palēnina tālāku oksidēšanos; virs 100 ºС metāls ātri oksidējas, veidojot Tl2O un T12O3 maisījumu.

Ūdenī tallijs lēnām korodē skābekļa klātbūtnē.

Metāls izšķīst slāpekļskābē, lēnāk sērskābē.

Sālsskābē tallijs nedaudz šķīst, jo veidojas tallija hlorīda aizsargplēve. Tallijs nešķīst sārmu šķīdumos.

Metāls reaģē ar hloru, bromu un jodu jau istabas temperatūrā.

Talliju raksturo savienojumi, kuros tā oksidācijas pakāpe ir +1; savienojumi, kas atbilst oksidācijas pakāpei +3, ir mazāk stabili.

Savienojumi ar tallija +1 oksidācijas pakāpi pēc vairākām īpašībām ir līdzīgi sārmu metālu un sudraba savienojumiem.

Tl2O - mp=330 ºС, izšķīst H2O, veidojoties TlOH.

Tl2O3 - mp=716 ºС, melnbrūns, temperatūrā virs 716 ºС sadalās Tl2O.

Tl2S - mp=450 ºС, slikti šķīst HCl, viegli oksidējas temperatūrā virs 600 ºС.

Līdzība ar sārmu metāliem izpaužas, veidojot vienvērtīgu talliju ļoti šķīstošu hidroksīdu TlOH, kam piemīt spēcīgas bāzes īpašības; šķīstošā sulfāta, karbonāta, ferocianīda un dubultsulfātu, piemēram, alauna, veidošanās.

Līdzība ar sudrabu ir vāji šķīstošu halogenīdu veidošanās ar talliju (šķīdība samazinās sērijā TlC1-T1Br-T1I); slikti šķīstošu hromātu Tl2CrO4 un Tl2Cr2O7 un sulfīda Tl2S veidošanās.

Tomēr atšķirībā no sudraba joniem T1+ joni neveido amonjaka kompleksus. T1+ jonu oksidēšanai līdz T13+ ūdens šķīdumos izmanto spēcīgus oksidētājus, piemēram, hloru vai kālija permanganātu.

T1(OH)3 izgulsnējas no šķīdumiem pie pH = 3-4.

Strādājot ar talliju, jāņem vērā tā savienojumu toksicitāte.

Tallijs un tā savienojumi tiek izmantoti dažādās tehnoloģiju jomās:

infrasarkanā optika.

Tallija bromīdu un jodīdu (tallija hlorīdu) izmanto optisko instrumentu logu, lēcu, prizmu, kivetu ražošanai, kas darbojas spektra infrasarkanajā reģionā.

Pusvadītāju elektronika. Tallija savienojumiem ir labas izolācijas īpašības, un tos izmanto tranzistoru un izolācijas pārklājumu ražošanā.

Instrumentācija. Radioaktīvais izotops T1240 (pusperiods 2,7 gadi) tiek izmantots kā β-starojuma avots defektu detektoros, lai kontrolētu materiālu kvalitāti, mērītu izstrādājumu un pārklājumu biezumu.

Sakausējumi.

Tallijs ir atrodams dažos svina bāzes gultņu sakausējumos. Svina sakausējumu sakausēšana ar talliju palielina to izturību pret koroziju.

Lauksaimniecība. Tallija sulfātu izmanto kā pesticīdu.

Lasi arī:

Populāra ķīmisko elementu bibliotēka

Tallijs

Ķīmisko elementu atklāšanas vēsturē ir daudz paradoksu.

Gadījās, ka viens pētnieks nodarbojās ar vēl nezināma elementa meklēšanu, bet cits to atrada. Reizēm vairāki zinātnieki “gāja paralēlā kursā”, un tad pēc atklājuma (un kāds vienmēr pie tā nonāk nedaudz agrāk par citiem) radās prioritāri strīdi.

Dažkārt gadījās, ka kāds jauns elements lika par sevi manīt pēkšņi, negaidīti. Tādā veidā tika atklāts elements #81, tallijs. 1861. gada martā angļu zinātnieks Viljams Krūkss pārbaudīja putekļus, kas tika noķerti vienā no sērskābes ražotnēm. Crookes uzskatīja, ka šajos putekļos ir jābūt selēnam un telūram - sēra analogiem. Viņš atrada selēnu, bet nevarēja noteikt telūru ar parastajām ķīmiskajām metodēm.

Tad Crookes nolēma izmantot tam laikam jaunu un ļoti jutīgu spektrālās analīzes metodi. Spektrā viņš negaidīti atklāja jaunu gaiši zaļas krāsas līniju, ko nevarēja attiecināt uz kādu no zināmajiem elementiem. Šī spilgtā līnija bija pirmā "ziņa" par jauno elementu. Pateicoties viņai, viņš tika atklāts un, pateicoties viņai, tika nosaukts latīņu valodā tallus - "ziedošs zars". Jauno lapotņu krāsas spektrālā līnija izrādījās tallija "vizītkarte".

Grieķu valodā (un lielākā daļa elementu nosaukumu ir cēlušies latīņu vai grieķu valodā) vārds izklausās gandrīz vienādi, kas krievu valodā tiek tulkots kā “uznācis”.

Tallijs patiešām izrādījās jaunpienācējs - viņi viņu nemeklēja, bet viņš tika atrasts ...

Dīvains elements

Kopš Crookes atklāšanas ir pagājuši vairāk nekā 30 gadi, un tallijs joprojām bija viens no vismazāk pētītajiem elementiem. Tas tika meklēts dabā un atrasts, bet, kā likums, minimālā koncentrācijā.

Tikai 1896. gadā krievu zinātnieks I.A. Antipovs atklāja paaugstinātu tallija saturu Silēzijas markazītā.

Tolaik par talliju runāja kā par retu, izkliedētu elementu un arī par elementu ar dīvainībām. Gandrīz viss tas ir taisnība šodien.

Tikai tallijs nav tik reti sastopams - tā saturs zemes garozā ir 0,0003% - daudz vairāk nekā, piemēram, zelta, sudraba vai dzīvsudraba. Tika atrasti arī šī elementa pašu minerāli - ļoti reti sastopami minerāli lorandīts TlAsS2, vrbaīts Tl(As, Sb)3S5 un citi.

Taču rūpniecību neinteresē neviena tallija minerālu atradne uz Zemes. Šis elements tiek iegūts dažādu vielu un rūdu pārstrādes laikā - kā blakusprodukts. Tallijs tiešām izrādījās ļoti izkliedēts.

Un dīvainības tā īpašībās, kā saka, vairāk nekā pietiekami. No vienas puses, tallijs ir līdzīgs sārmu metāliem. Un tajā pašā laikā tas ir nedaudz līdzīgs sudrabam un nedaudz līdzīgs svinam un alvai. Spriediet paši: tāpat kā kālijs un nātrijs, tallija valence parasti ir 1+, monovalentais tallija hidroksīds TlOH ir spēcīga bāze, labi šķīst ūdenī.

Tāpat kā sārmu metāli, tallijs spēj veidot polijodīdus, polisulfīdus, alkoholātus... Bet monovalentā tallija hlorīda, bromīda un jodīda vājā šķīdība ūdenī padara šo elementu radniecīgu sudrabam.

Un pēc izskata, blīvuma, cietības, kušanas temperatūras - visā fizisko īpašību kompleksā - tallijs visvairāk atgādina svinu.

Un tajā pašā laikā tas ieņem vietu periodiskās sistēmas III grupā, vienā apakšgrupā ar galliju un indiju, un šīs apakšgrupas elementu īpašības mainās diezgan dabiski.

Papildus valencei 1+ tallijam var būt arī valence 34-, kas ir dabisks III grupas elementam.

Parasti trīsvērtīgos tallija sāļus ir grūtāk izšķīdināt nekā līdzīgus vienvērtīgos tallija sāļus. Pēdējie, starp citu, ir pētīti labāk un tiem ir lielāka praktiskā nozīme.

Bet ir savienojumi, kas satur gan talliju. Piemēram, mono- un trīsvērtīgie tallija halogenīdi spēj reaģēt viens ar otru.

Un tad ir ziņkārīgi sarežģīti savienojumi, jo īpaši Tl1 + -. Tajā monovalentais tallijs darbojas kā katjons, un trīsvērtīgais ir daļa no kompleksā anjona.

Uzsverot kombināciju dažādas īpašībasšajā elementā franču ķīmiķis Dimā rakstīja: "Nebūtu pārspīlēts, ja no vispārpieņemtās metālu klasifikācijas viedokļa mēs teiktu, ka tallijs apvieno pretējas īpašības, kas ļauj to saukt par paradoksālu metālu."

Turklāt Dumas apgalvo, ka starp metāliem pretrunīgi vērtētais talijs ieņem tādu pašu vietu kā pīļknābis dzīvnieku vidū. Un tajā pašā laikā Dumas (un viņš bija viens no pirmajiem elementa Nr. 81 pētniekiem) uzskatīja, ka "tallijam ir lemts izveidot laikmetu ķīmijas vēsturē".

Tallija laikmets vēl nav pabeigts un, iespējams, arī netiks darīts.

Bet praktiska izmantošana viņš atrada (lai gan ne uzreiz). Dažām nozarēm un zinātnei šis elements ir patiešām svarīgs.

Tallija pielietojums

Tallijs palika "bezdarbnieks" 60 gadus pēc Crookes atklājuma.

Bet līdz mūsu gadsimta 20. gadu sākumam tika atklātas tallija preparātu specifiskās īpašības, un nekavējoties parādījās pieprasījums pēc tiem.

1920. gadā Vācijā tika iegūta patentēta inde pret grauzējiem, kas ietvēra tallija sulfātu Tl2SO4. Šī viela bez garšas un smaržas dažkārt ir iekļauta mūsdienās insekticīdu un zoocīdu sastāvā.

Tajā pašā 1920. gadā žurnālā Physical Review parādījās Case raksts, kurš atklāja, ka viena no tallija savienojuma (tā oksisulfīda) elektriskā vadītspēja mainās gaismas ietekmē.

Drīz vien tika izgatavoti pirmie fotoelementi, kuru darba vide bija tieši šī viela. Tie ir īpaši jutīgi pret infrasarkanajiem stariem.

Citi elementa Nr. 81 savienojumi, jo īpaši monovalentā tallija bromīda un jodīda jauktie kristāli, labi pārraida infrasarkanos starus. Pirmo reizi šādi kristāli tika iegūti Otrā pasaules kara laikā. Tos audzēja platīna tīģeļos 470°C temperatūrā un izmantoja infrasarkano staru signalizācijas ierīcēs, kā arī ienaidnieka snaiperu noteikšanai.

Vēlāk TlBr un TlI tika izmantoti scintilācijas skaitītājos, lai reģistrētu alfa un beta starojumu ...

Ir labi zināms, ka saules apdegumi uz mūsu ādas parādās galvenokārt ultravioleto staru ietekmē un ka šiem stariem ir arī baktericīda iedarbība.

Tomēr, kā konstatēts, ne visi spektra ultravioletās daļas stari ir vienlīdz efektīvi. Ārsti izstaro eritēmu vai eritēmu starojumu (no latīņu aeritema - “apsārtums”), darbības ir īsti “iedeguma stari”. Un, protams, materiāli, kas spēj pārveidot primāro ultravioleto starojumu eritēmā staros, ir ļoti svarīgi fizioterapijai.

Šādi materiāli izrādījās daži sārmzemju metālu silikāti un fosfāti, kurus aktivizē tallijs.

Medicīnā tiek izmantoti citi elementa #81 savienojumi. Tos jo īpaši izmanto matu noņemšanai cirpējēdes gadījumā - tallija sāļi atbilstošās devās izraisa īslaicīgu plikpaurību. Tallija sāļu plašo izmantošanu medicīnā kavē tas, ka atšķirība starp šo sāļu terapeitiskajām un toksiskajām devām ir neliela.

Tallija un tā sāļu toksiskuma dēļ ar tiem jārīkojas uzmanīgi un uzmanīgi.

Līdz šim, runājot par tallija praktiskajām priekšrocībām, mēs esam pieskārušies tikai tā savienojumiem. Var piebilst, ka tallija karbonātu Tl2CO3 izmanto stikla iegūšanai ar augstu gaismas staru laušanas koeficientu. Bet kā ir ar pašu talliju? To arī izmanto, lai gan varbūt ne tik plaši kā sāļus.

Metāliskais tallijs ir daļa no dažiem sakausējumiem, nodrošinot tiem izturību pret skābēm, izturību un nodilumizturību. Visbiežāk tallijs tiek ievadīts sakausējumos, pamatojoties uz ar to saistīto svinu. Gultņu sakausējums - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn un 8% Tl pārspēj labākos alvas gultņu sakausējumus. 70% Pb, 20% Sn un 10% Tl sakausējums ir izturīgs pret slāpekļskābi un sālsskābi.

Nedaudz atšķiras tallija un dzīvsudraba sakausējums - tallija amalgama, kas satur aptuveni 8,5% elementa Nr. 81.

Normālos apstākļos tas ir šķidrs un atšķirībā no tīra dzīvsudraba paliek šķidrā stāvoklī temperatūrā līdz –60°C. Sakausējums tiek izmantots šķidrās blīvēs, slēdžos, termometros, kas darbojas Tālajos Ziemeļos, eksperimentos ar zemu temperatūru.

Ķīmiskajā rūpniecībā tallija metālu, tāpat kā dažus tā savienojumus, izmanto kā katalizatoru, jo īpaši nitrobenzola reducēšanai ar ūdeņradi.

Bez darba nepalika arī tallija radioizotopi.

Tallijs-204 (pussabrukšanas periods 3,56 gadi) ir tīrs beta izstarotājs. To izmanto instrumentos, kas paredzēti pārklājumu un plānsienu izstrādājumu biezuma mērīšanai.

Līdzīgas iekārtas ar radioaktīvo talliju noņem statisko elektrību no gataviem izstrādājumiem papīra un tekstilrūpniecībā.

Mēs uzskatām, ka jau sniegtie piemēri ir pietiekami, lai elementa Nr.81 lietderību uzskatītu par beznosacījumu pierādītu.

Un mēs nerunājām par to, ka tallijs ieviesīs laikmetu ķīmijā - tas ir viss Dumas. Nevis Aleksandrs Dimā gan (kas ar viņa iztēli būtu diezgan saprotams), bet Žans Batists Andrē Dimā - rakstnieka vārdabrālis, diezgan nopietns ķīmiķis.

Bet mēs atzīmējam, ka fantāzija arī ķīmiķiem dod vairāk labuma nekā kaitējuma ...

Vēl mazliet vēstures

Franču ķīmiķis Lamijs talliju atklāja neatkarīgi no Krūksa. Viņš atklāja zaļo spektrālo līniju, pētot dūņas no citas sērskābes ražotnes.

Viņš bija pirmais, kurš ieguva kādu elementāru taliju, noteica tā metālisko dabu un pētīja dažas tā īpašības. Crooks bija tikai dažus mēnešus priekšā Lamy.

Par tallija minerāliem

Dažos retajos minerālos - lorandītā, vrbaītē, gučinsonītā, krooksītā - elementa Nr.81 saturs ir ļoti augsts - no 16 līdz 80%. Vienīgi žēl, ka visi šie minerāli ir ļoti reti. Pēdējais tallija minerāls, kas ir gandrīz tīrs trīsvērtīgais tallija oksīds Tl2O3 (79,52% Tl), tika atrasts 1956. gadā.

Uzbekistānas PSR teritorijā. Šo minerālu sauca par avicenītu - par godu gudrajam, ārstam un filozofam Avicennai vai pareizāk sakot Abu Ali ibn Sina.

Tallijs dabā

Tallijs ir atrodams augu un dzīvnieku organismos. Tas ir atrodams tabakā, cigoriņu saknēs, spinātos, dižskābarža koksnē, vīnogās, bietēs un citos augos. No dzīvniekiem visvairāk tallija satur medūzas, anemones, jūras zvaigznes un citi jūru iemītnieki.

Daži augi savas vitālās darbības laikā uzkrāj talliju. Tallijs tika konstatēts bietēs, kas audzētas augsnē, kurā ar vissmalkākajām analītiskajām metodēm neizdevās noteikt elementu Nr.81. Vēlāk tika konstatēts, ka pat ar minimālu tallija koncentrāciju augsnē bietes spēj to koncentrēt un uzkrāt.

Ne tikai no skursteņiem

Tallija atklājējs to atrada sērskābes rūpnīcas lidojošajos putekļos.

Tagad šķiet dabiski, ka tallijs patiesībā tika atrasts skurstenī - galu galā rūdu kausēšanas temperatūrā tallija savienojumi kļūst gaistoši.

Dūmvadā iepūstajos putekļos tie, kā likums, kondensējas oksīda un sulfāta veidā. Lai no maisījuma iegūtu talliju (un putekļi ir daudzu vielu maisījums), palīdz lielākajai daļai vienvērtīgo tallija savienojumu labā šķīdība. Tos iegūst no paskābinātiem putekļiem karsts ūdens.

Žurku inde – nāvējoša deva cilvēkiem, saindēšanās simptomi un sekas

Paaugstināta šķīdība palīdz veiksmīgi attīrīt talliju no daudziem piemaisījumiem. Pēc tam tiek iegūts tallija metāls. Metāla tallija iegūšanas metode ir atkarīga no tā, kurš no tā savienojumiem bija iepriekšējā ražošanas posma galaprodukts.

Ja tika iegūts tallija karbonāts, sulfāts vai perhlorāts, tad no tiem elektrolīzes ceļā tiek iegūts elements Nr.81; ja tika iegūts hlorīds vai oksalāts, izmantojiet parasto atgūšanu. Tehnoloģiski progresīvākais ūdenī šķīstošais tallija sulfāts Tl2SO4. Tas pats kalpo kā elektrolīts, kura elektrolīzes laikā uz alumīnija katodiem tiek nogulsnēts porains tallijs. Pēc tam šo sūkli nospiež, izkausē un izlej veidnē. Jāatceras, ka tallijs vienmēr tiek iegūts garāmejot: kopā ar svinu, cinku, kadmiju un dažiem citiem elementiem.

Tāda ir izkaisīto...

Vieglākais tallija izotops

Elementam #81 ir divi stabili un 19 radioaktīvi izotopi (ar masu skaitļiem no 189 līdz 210). Pēdējais 1972. gadā Apvienotā kodolpētījumu institūta Kodolproblēmu laboratorijā Dubnā saņēma šī elementa vieglāko izotopu talliju-189.

To ieguva, apstarojot svina difluorīda mērķi ar paātrinātiem protoniem ar enerģiju 660 MeV, kam sekoja kodolreakciju produktu atdalīšana masas separatorā.

Tallija vieglākā izotopa pussabrukšanas periods izrādījās aptuveni tāds pats kā smagākajam, tas ir vienāds ar 1,4 ± 0,4 minūtēm (210Tl - 1,32 minūtes).

Tallijs ir D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas sestā perioda trešās grupas galvenās apakšgrupas elements, atomskaitlis 81. To apzīmē ar simbolu Tl (lat. Tallijs). Pieder smago metālu grupai. Vienkāršā viela tallijs ir mīksts balts metāls ar zilganu nokrāsu.

Talliju ar spektrālo metodi 1861. gadā atklāja Viljams Krūks Harcas sērskābes rūpnīcas svina kameru dūņās. Tīru tallija metālu neatkarīgi ieguva Krukss un franču ķīmiķis Klods Augusts Lemī 1862. gadā.

1861. gada martā angļu zinātnieks Viljams Krūkss pārbaudīja putekļus, kas tika noķerti vienā no sērskābes ražotnēm. Crookes uzskatīja, ka šajos putekļos ir jābūt selēnam un telūram - sēra analogiem. Viņš atrada selēnu, bet nevarēja noteikt telūru ar parastajām ķīmiskajām metodēm. Tad Crookes nolēma izmantot tam laikam jaunu un ļoti jutīgu spektrālās analīzes metodi. Spektrā viņš negaidīti atklāja jaunu gaiši zaļas krāsas līniju, ko nevarēja attiecināt uz kādu no zināmajiem elementiem. Šī spilgtā līnija bija pirmā "ziņa" par jauno elementu. Pateicoties viņai, viņš tika atklāts un, pateicoties viņai, tika nosaukts latīņu valodā tallus - "ziedošs zars". Jauno lapotņu krāsas spektrālā līnija izrādījās tallija "vizītkarte".

Kopš Crookes atklāšanas ir pagājuši vairāk nekā 30 gadi, un tallijs joprojām bija viens no vismazāk pētītajiem elementiem. Tas tika meklēts dabā un atrasts, bet, kā likums, minimālā koncentrācijā. Tikai 1896. gadā krievu zinātnieks I.A. Antipovs atklāja paaugstinātu tallija saturu Silēzijas markazītā.

Tallijs ir mikroelements. Satur cinka, vara un dzelzs skavās un pirītos, kālija sāļos un vizlās. tallijs - smagais metāls. Ir zināmi tikai septiņi tallija minerāli (piemēram, krooksīts (Cu, Tl, Ag) 2 Se, lorandīts TlAsS 2, vrbaīts Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20, gučinsonīts (Pb, Tl) S Ag 2 S 5As 2 S 5, avicennit Tl 2 O 3 un citi), tie visi ir ārkārtīgi reti. Lielākā daļa tallija ir saistīta ar sulfīdiem un galvenokārt ar dzelzs disulfīdiem. Pirītā tas konstatēts 25% no analizētajiem paraugiem. Tā saturs dzelzs disulfīdos bieži ir 0,1-0,2%, un dažreiz sasniedz 0,5%. Galenā tallija saturs svārstās no 0,003 līdz 0,1% un reti vairāk. Augstas tallija koncentrācijas disulfīdos un galenā ir raksturīgas zemas temperatūras svina-cinka nogulsnēm kaļķakmeņos. Tallija saturs, sasniedzot 0,5%, tiek atzīmēts dažos sulfosāļos. Neliels tallija daudzums ir sastopams daudzos citos sulfīdos, piemēram, dažu vara pirīta atradņu sfalerītā un halkopirītā. Tās saturs svārstās no 25 līdz 50 g/t.

Taču rūpniecību neinteresē neviena tallija minerālu atradne uz Zemes. Šis elements tiek iegūts dažādu vielu un rūdu pārstrādes laikā - kā blakusprodukts.

Tallijam ir vislielākā ģeoķīmiskā līdzība ar K, Rb, Cs, kā arī ar Pb, Ag, Cu, Bi. Tallijs viegli migrē biosfērā. No dabīgiem ūdeņiem to sorbē ogles, māli, mangāna hidroksīdi, uzkrājas ūdenim iztvaikojot (piemēram, Sivašas ezerā līdz 5·10 -8 g/l). Sastāvā kālija minerāli (vizla, laukšpats), sulfīda rūdas: galēna, sfalerīts, markezīts (līdz 0,5%), cinobrs. Kā piemaisījums tas atrodas dabiskajos mangāna un dzelzs oksīdos.

Tallijs ir atrodams augu un dzīvnieku organismos. Tas ir atrodams tabakā, cigoriņu saknēs, spinātos, dižskābarža koksnē, vīnogās, bietēs un citos augos. No dzīvniekiem visvairāk tallija satur medūzas, anemones, jūras zvaigznes un citi jūru iemītnieki. Daži augi savas vitālās darbības laikā uzkrāj talliju. Tallijs tika atrasts bietēs, kas audzētas augsnē, kurā elementu nevarēja noteikt ar vissmalkākajām analītiskajām metodēm.

Komerciāli tīrs tallijs tiek attīrīts no citiem dūmu putekļos esošajiem elementiem (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te), izšķīdinot siltā atšķaidītā skābē, kam seko nešķīstošā svina sulfāta izgulsnēšana un HCl pievienošana. nogulsnē tallija hlorīdu (TlCl). Turpmāka attīrīšana tiek panākta ar tallija sulfāta elektrolīzi atšķaidītā sērskābē, izmantojot platīna stiepli, kam seko atbrīvotā tallija kausēšana ūdeņraža atmosfērā 350–400 °C temperatūrā.

Tallija atklājējs to atrada sērskābes rūpnīcas lidojošajos putekļos. Tagad šķiet dabiski, ka tallijs patiesībā tika atrasts skurstenī - galu galā rūdu kausēšanas temperatūrā tallija savienojumi kļūst gaistoši. Dūmvadā iepūstajos putekļos tie, kā likums, kondensējas oksīda un sulfāta veidā. Lai no maisījuma iegūtu talliju (un putekļi ir daudzu vielu maisījums), palīdz lielākajai daļai vienvērtīgo tallija savienojumu labā šķīdība. Tos no putekļiem ekstrahē ar paskābinātu karstu ūdeni. Paaugstināta šķīdība palīdz veiksmīgi attīrīt talliju no daudziem piemaisījumiem. Pēc tam tiek iegūts tallija metāls. Metāla tallija iegūšanas metode ir atkarīga no tā, kurš no tā savienojumiem bija iepriekšējā ražošanas posma galaprodukts. Ja tika iegūts tallija karbonāts, sulfāts vai perhlorāts, tad no tiem elektrolīzes ceļā tiek iegūts elements Nr.81; ja tika iegūts hlorīds vai oksalāts, izmantojiet parasto atgūšanu. Tehnoloģiski progresīvākais ūdenī šķīstošais tallija sulfāts Tl 2 SO 4 . Tas pats kalpo kā elektrolīts, kura elektrolīzes laikā uz alumīnija katodiem tiek nogulsnēts porains tallijs. Pēc tam šo sūkli nospiež, izkausē un izlej veidnē. Jāatceras, ka tallijs vienmēr tiek iegūts garāmejot: kopā ar svinu, cinku, kadmiju un dažiem citiem elementiem.

No vienas puses, tallijs ir līdzīgs sārmu metāliem. Un tajā pašā laikā tas ir nedaudz līdzīgs sudrabam un nedaudz līdzīgs svinam un alvai. Spriediet paši: tāpat kā kālijs un nātrijs, tallija valence parasti ir 1+, monovalentais tallija hidroksīds TlOH ir spēcīga bāze, labi šķīst ūdenī. Tāpat kā sārmu metāli, tallijs spēj veidot polijodīdus, polisulfīdus un alkoholātus. Bet hlorīda, bromīda un vienvērtīgā tallija jodīda vājā šķīdība ūdenī padara šo elementu radniecīgu sudrabam. Un pēc izskata, blīvuma, cietības, kušanas temperatūras - visā fizisko īpašību kompleksā - tallijs visvairāk atgādina svinu.

Un tajā pašā laikā tas ieņem vietu periodiskās sistēmas III grupā, vienā apakšgrupā ar galliju un indiju, un šīs apakšgrupas elementu īpašības mainās diezgan dabiski.

Papildus valencei 1+ tallijam var būt arī valence 34-, kas ir dabisks III grupas elementam. Parasti trīsvērtīgos tallija sāļus ir grūtāk izšķīdināt nekā līdzīgus vienvērtīgos tallija sāļus. Pēdējie, starp citu, ir pētīti labāk un tiem ir lielāka praktiskā nozīme.

Bet ir savienojumi, kas satur gan talliju. Piemēram, mono- un trīsvērtīgie tallija halogenīdi spēj reaģēt viens ar otru. Un tad ir dīvaini sarežģīti savienojumi, jo īpaši Tl 1+ - . Tajā monovalentais tallijs darbojas kā katjons, un trīsvērtīgais ir daļa no kompleksā anjona.

Tallijs ir balts metāls ar zilganu nokrāsu. Pastāv trīs modifikācijās.

Zemas temperatūras modifikācija Tl II ar sešstūra režģi, a=0,34566 nm, c=0,55248 nm. Virs 234 °C ir Tl I augstas temperatūras modifikācija ar tilpuma centrālu α-Fe tipa kubisko režģi, A=0,3882 nm. Pie 3,67 GPa un 25 ° C - Tl III modifikācija ar kubisku seju centrētu režģi, A=0,4778 nm.

Tallijs ir diamagnētisks. 2,39 K temperatūrā tas pāriet supravadītājā stāvoklī.

Tallijs ir ļoti toksiska inde, un saindēšanās ar to bieži beidzas ar nāvi. Saindēšanās ar talliju un tā savienojumiem iespējama, ja tos iegūst un izmanto praksē. Tallijs iekļūst organismā caur elpošanas sistēmu, neskartu ādu un gremošanas traktu. Ilgu laiku izdalās no organisma. Akūtām, subakūtām un hroniskām saindēšanās gadījumiem ir līdzīga klīniskā aina, kas atšķiras pēc smaguma pakāpes un simptomu rašanās ātruma. Akūtos gadījumos pēc 1-2 dienām parādās kuņģa-zarnu trakta (slikta dūša, vemšana, sāpes vēderā, caureja, aizcietējums) un elpceļu bojājumu pazīmes. Pēc 2-3 nedēļām tiek novērota matu izkrišana, beriberi parādības (mēles gļotādas izlīdzināšana, plaisas mutes kaktiņos utt.). Smagos gadījumos var attīstīties polineirīts, garīgi traucējumi, redzes traucējumi utt.

Tallija sulfātam nāvējošā perorālā deva cilvēkiem ir aptuveni 1 g Ir zināmi gadījumi, kad 8 mg/kg, kā arī 10-15 mg/kg devas bija letālas. Saindēšanās ilgst vairākas nedēļas (2-3) nedēļas, un pēc 3-4 dienām pēc indes ieņemšanas iestājas iedomāta labsajūta.

Maksimālā pieļaujamā tallija koncentrācija ūdenī ir tikai 0,0001 mg / m3, in atmosfēras gaiss- 0,004 mg/m3.

Tallijs rada arī ievērojamu vides apdraudējumu, jo, izņemts no noslēgtā trauka, tas ātri oksidējas brīvā dabā.

Tallija pielietojums

1920. gadā Vācijā tika iegūta patentēta inde pret grauzējiem, kas ietvēra tallija sulfātu Tl 2 SO 4 . Šī viela bez garšas un smaržas dažkārt ir iekļauta mūsdienās insekticīdu un zoocīdu sastāvā.

No tā tika izgatavoti pirmie fotoelementi, kuru darba vide bija tieši šī viela. Tie ir īpaši jutīgi pret infrasarkanajiem stariem.

Citi šī metāla savienojumi, jo īpaši jaukti monovalentā tallija bromīda un jodīda kristāli, labi pārraida infrasarkanos starus. Pirmo reizi šādi kristāli tika iegūti Otrā pasaules kara laikā. Tos audzēja platīna tīģeļos 470°C temperatūrā un izmantoja infrasarkano staru signalizācijas ierīcēs, kā arī snaiperu atklāšanai karā.

Tallija sāļus jo īpaši izmanto, lai noņemtu matus cirpējēdes gadījumā - tallija sāļi atbilstošās devās izraisa īslaicīgu plikpaurību. Plašu šī metāla izmantošanu medicīnā kavē tas, ka atšķirība starp šo sāļu terapeitiskajām un toksiskajām devām ir neliela. Tallija un tā sāļu toksiskuma dēļ ar tiem jārīkojas uzmanīgi un uzmanīgi.

Metāliskais tallijs ir daļa no dažiem sakausējumiem, nodrošinot tiem izturību pret skābēm, izturību un nodilumizturību. Visbiežāk tallijs tiek ievadīts sakausējumos, pamatojoties uz ar to saistīto svinu. Gultņu sakausējums - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn un 8% Tl pārspēj labākos alvas gultņu sakausējumus. 70% Pb, 20% Sn un 10% Tl sakausējums ir izturīgs pret slāpekļskābi un sālsskābi.

Nedaudz atšķiras tallija un dzīvsudraba sakausējums - tallija amalgama, kas satur aptuveni 8,5% elementa Nr. 81. Normālos apstākļos tas ir šķidrs un atšķirībā no tīra dzīvsudraba paliek šķidrā stāvoklī temperatūrā līdz –60°C. Sakausējums tiek izmantots šķidrās blīvēs, slēdžos, termometros, kas darbojas Tālajos Ziemeļos, eksperimentos ar zemu temperatūru.

Ķīmiskajā rūpniecībā tallija metālu, tāpat kā dažus tā savienojumus, izmanto kā katalizatoru, jo īpaši nitrobenzola reducēšanai ar ūdeņradi.

Bez darba nepalika arī tallija radioizotopi. Tallijs-204 (pussabrukšanas periods 3,56 gadi) ir tīrs beta izstarotājs. Tallijs-204 tiek izmantots kā beta starojuma avots daudzās rūpniecisko procesu uzraudzības un izpētes ierīcēs. Ar šādu ierīču palīdzību, piemēram, tiek automātiski mērīts kustīga auduma vai papīra biezums: tiklīdz beta stari, kas iet cauri materiāla slānim, sāk vājināties vai palielināties (kas nozīmē, ka materiāla biezums ir palielinājies). vai attiecīgi samazināts), automātiskā ierīce dod nepieciešamo komandu un atjauno "status quo", t.i., optimālo tehnoloģisko režīmu. Citas ierīces ar radioaktīvo talliju kā roku noņem kaitīgo statisko lādiņu, kas rodas tekstilrūpniecības, papīra un filmu rūpniecības ražotnēs.

Tallija izotopi

Elementam ir divi stabili un 19 radioaktīvi izotopi (ar masas skaitļiem no 189 līdz 210). Pēdējais 1972. gadā Apvienotā kodolpētījumu institūta Kodolproblēmu laboratorijā Dubnā saņēma šī elementa vieglāko izotopu talliju-189. To ieguva, apstarojot svina difluorīda mērķi ar paātrinātiem protoniem ar enerģiju 660 MeV, kam sekoja kodolreakciju produktu atdalīšana masas separatorā. Tallija vieglākā izotopa pussabrukšanas periods izrādījās aptuveni tāds pats kā smagākajam, tas ir 1,4 ± 0,4 minūtes (210 Tl - 1,32 minūtes).

Tallija rezerves un ražošana

Pasaules tallija resursi, kas saistīti ar cinka resursiem, ir aptuveni 17 tūkstoši tonnu; lielākā daļa no tām ir koncentrētas Kanādā, Eiropā un ASV. Vēl 630 tūkstoši tonnu ir saistīti ar pasaules ogļu resursiem. Tiek lēsts, ka vidējais tallija saturs zemes garozā ir 0,7 daļas uz miljonu. ASV Ģeoloģijas dienests lēš, ka pasaules rezerves un tallija rezervju bāze, kas atrodas cinka rūdās, ir attiecīgi 380 un 650 tonnas, no kurām ASV veido attiecīgi 32 un 120 tonnas.

Tallija ražošanas apjoms pasaulē 2006. gadā tika lēsts 10 tonnu apmērā, kas nav mainījies salīdzinājumā ar 2005. gadu. Vairākās valstīs talliju iegūst kā blakusproduktu no vara, cinka un svina rūdu pārstrādes laikā radušos putekļiem un atkritumiem. ASV šis metāls nav iegūts kopš 1981. gada, neskatoties uz tā klātbūtni iegūtajās vai apstrādātajās rūdās.

Krievijā un NVS valstīs ir aptuveni 10 uzņēmumi, kas ražošanas procesā iegūst talliju.

(lat. Tallijs, simbols Tl) periodiskās sistēmas 13. (IIIa) grupas elements, atomskaitlis 81, relatīvā atommasa 204,38. Dabīgais tallijs sastāv no diviem stabiliem izotopiem: 203 Tl (29,524 at.%) un 205 Tl (70,476 at.%), un kopā ir zināmi 35 izotopi ar masas skaitļiem no 176 līdz 210. Ķīmiskajos savienojumos tallijam ir oksidācijas pakāpes. +1 un + 3, dabā sastopams galvenokārt +1 oksidācijas stāvoklī, trīsvērtīgais tallijs ir daudz retāk sastopams.

1850. gadu sākumā jaunais angļu ķīmiķis Viljams Krūkss (18321919) strādāja pie selēna ekstrakcijas no putekļiem, kas savākti sērskābes rūpnīcā Tilkerodē (Ziemeļvācijā). Viņš pieļāva, ka atkritumos, kas palikuši pēc selēna ekstrakcijas, ir telūrs, taču, veicot ķīmisko analīzi, viņš to nevarēja atklāt. Tomēr Crookes nolēma paturēt izpētītos paraugus savā laboratorijā. 1861. gadā Krūksam bija iespēja veikt spektrālo analīzi, un tā paša gada martā viņš nolēma izmantot spektroskopu, lai noteiktu, vai atkritumos ir telūrs. Ienesot atkritumus degļa liesmā, Krūkss bija pārsteigts, atklājot spilgti zaļu līniju, kas ātri pazuda. Vairākas reizes atkārtojot eksperimentu un izpētot paraugos esošo elementu (antimona, arsēna, osmija, selēna un telūra) spektrus, viņš pārliecinājās, ka zaļā līnija pieder nezināmam elementam. No nelielajiem atkritumu daudzumiem, kas palika pie viņa, Krukss pat spēja izolēt ļoti nelielu daudzumu atklātā elementa, ko viņš ierosināja saukt par talliju no grieķu vārda qall óV, kas nozīmē "jauns zaļš zars".

Aptuveni tajā pašā laikā, kad Krukss, franču ķīmiķis Klods Ogists Lamijs (18001884) neatkarīgi atklāja jauno elementu, pētot sērskābes dūņas Loos. Tallija klātbūtni paraugos viņš arī reģistrēja, izmantojot spektroskopu. Ar lielu dūņu daudzumu Lamijam izdevās izolēt 14 gramus tallija un detalizēti aprakstīt tā īpašības. Lamy parādīja, ka tallijs ir metāls, nevis selēna analogs, kā uzskatīja Krūkss (Krūksa papīrs tika nosaukts Par jauna sēra grupai piederoša elementa esamību) Lamija vēstījums parādījās 1862. gadā dažus mēnešus vēlāk nekā atklājēja vēstījums (1861. gada 30. martā).

Tallijs dabā. Tallija klarka zemes garozā ir aptuveni 7·10 5%, kas vairāk nekā 100 reizes pārsniedz zelta un 10 reizes sudraba saturu. Turpretim tallijs ir mikroelements, tallija paša minerāli ir ļoti reti, taču tas ir iekļauts daudzos citos minerālos kā izomorfs piemaisījums, aizstājot varu, sudrabu un arsēnu sulfīdu rūdās, kā arī kāliju, rubīdiju un retāk, citi sārmu metāli alumīnijasilikātos un hlorīdos.

Izomorfās aizvietošanas iespēju nodrošina monovalentā tallija jona (1,49Å) rādiusa un kālija (1,33Å) un rubīdija (1,49Å) jonu rādiusa tuvums. Pirmajos gados pēc tallija atklāšanas tā halogenīdu un kālija un rubīdija izomorfisms noveda pie tā, ka tallijs tika uzskatīts par sārmu metālu. Tā kā tallija un rubīdija jonu rādiuss ir vienāds, tallija hlorīds bieži kristalizējas kopā ar rubīdija hlorīdu, tāpēc tallijs ir parasts rubīdija pavadonis sāls atradnēs un minerālūdeņos. Tallijs bieži atrodams leicītā KAlSi 2 O 6 , ortoklāzē KAlSi 3 O 8 . Lepidolītā K 2 Li 1,5 Al 1,5 2 un zinnvaldītā KLiFeAl 2 tallija saturs ir 10 3 10 1%. Salīdzinoši augsts tallija saturs 10 2 % tika konstatēts pollucītā (Cs, Na).

Dažādu sulfīdu minerālu sastāvā tallijs visbiežāk ir iekļauts koncentrācijās 10 3% robežās. Tallijs ir atrasts daudzās cinka maisījuma (sfalerīta), galēnas (svina spīduma) atradnēs. Hidrotermālās sulfīda, polimetāla un svina-cinka rūdās tas var pārsniegt 0,1%. Īpaši labvēlīgas tallija uzkrāšanai ir zemas temperatūras hidrotermālās markazīta un pirīta atradnes. Tieši tajos nelielos daudzumos ir atrodami viņu pašu tallija minerāli. Crookesite Cu 15 Tl 2 Se 9 tika atrasts 20. gadsimta 60. gados Zviedrijā un nosaukts tallija atklājēja vārdā. Vēlāk krokezīts tika atklāts Baškīrijā un Urālos; Dažās arsēna rūdās ir vrbaite Tl(As, Sb) 3 S 5 , lorandīts TlAsS 2 un Hutchinsonite (Cu, Ag, Tl)PbAs 4 S 8. 1956. gadā Uzbekistānā tika atrasts jauns tallija minerāls avicenīts, kas ir trīsvērtīgā tallija oksīds Tl 2 O 3 .

Augsnēs vidējais tallija saturs ir 10 5%, jūras ūdenī 10 9%, dzīvnieku organismos 4 10 5%. Daudzi dzīvi organismi: bietes, vīnogas, ozols, dižskābardis, jūras dzīvnieki un augi spēj uzkrāt talliju no apkārtējās vides. Tas ir iemesls palielinātajam tallija saturam akmeņogļu pelnos 10 3 10 2%.

Cinka atradnēs esošā tallija pasaules resursi, pēc ASV Ģeoloģijas dienesta datiem 2004. gada beigās, ir 17 tūkstoši tonnu, lielākā daļa no tiem atrodas Kanādā, Eiropā un ASV. Turklāt tallija rezerves pasaules ogļu resursos ir 630 tūkstoši tonnu.

Ražošana un tirgus. rūpnieciskā ražošana tallijs sākās tikai 20. gadsimta 20. gados, un tagad tallija avots ir sulfīda metālu rūdas. Bagātinot šādas rūdas, tallijs pārvēršas vara, cinka un īpaši svina koncentrātos. Tallijs spēj izomorfiski iekļūt gan sulfīdu rūdu, gan silikātu minerālu sastāvā, tāpēc tallija ekstrakcijas pakāpe koncentrātos svārstās no 10 līdz 80%, daļa tallija vienmēr paliek tukšā silikātiežā. Tallija saturs bagātinātajos produktos ir aptuveni 10 3%, tāpēc šādi koncentrāti nevar kalpot par tiešu izejvielu tā ražošanai. rūpnieciskā ražošana. Tallija avots ir vara, cinka, svina un sērskābes ražošanas atkritumi - dūmvadu putekļi, kas veidojas sulfīdu rūdu apdedzināšanas laikā, un metālu kausēšanas laikā savāktie izdedži.

Tā kā tallijs parasti tiek iegūts no pārstrādātiem produktiem kombinācijā ar vairākiem citiem elementiem, pašreizējās metālu rūdu kompleksās apstrādes shēmas ietver lielu skaitu piro- un hidrometalurģisko operāciju, ir diezgan sarežģītas un uzņēmumos pastāvīgi mainās. atkarībā no pārstrādāto izejvielu sastāva izmaiņām.

Lai iegūtu ar talliju bagātus koncentrātus, tiek izmantota sublimācijas metode. Tallijs var iztvaikot grauzdēšanas laikā gan oksidējošā, gan reducējošā atmosfērā. Tas dod iespēju apvienot ar talliju bagātinātu sublimātu ražošanu ar citu vērtīgu elementu ieguvi. Īpaši augsts bagātinājums ar talliju tiek iegūts, izmantojot hlorētu grauzdēšanu, pievienojot nātrija hlorīdu vai silvinītu. Apmaiņas reakcijas 2NaCl + Tl 2 SO 4 = 2TlCl + Na 2 SO 4 līdzsvars tiek novirzīts uz tallija hlorīda veidošanos, kam temperatūrā virs 600 ° C ir laba nepastāvība un gandrīz pilnībā sublimējas. Koncentrātu oksidatīvās grauzdēšanas laikā papildus hlorīdam tiek sublimēts tallija oksīds Tl 2 O un gāzes plūsma mehāniski uztver putekļiem līdzīgas sulfāta, sulfīda un tallija silikāta daļiņas. Reducēšanas procesā iegūtajos putekļos un sublimātos daļa tallija var būt metāla formā.

Nākamais tallija izolēšanas solis ir cikliska sublimu izskalošana ar ūdeni, kas jāveic karsējot, jo tallija šķīdība ir ļoti atkarīga no temperatūras. Dažreiz ūdens izskalošanas vietā tiek izmantota izskalošana ar vājiem sodas šķīdumiem. Tas novērš citu metālu hlorīdu, piemēram, kadmija, iekļūšanu šķīdumā. Ja tallija galvenā daļa ir slikti šķīstošu savienojumu veidā, tad tiek izmantota izskalošana ar atšķaidītu sērskābi.

No ūdens šķīdumiem no tallija izskalošanās atbilstoši dažādiem tehnoloģiskās shēmas izdalīts hlorīda, sulfīda, jodīda, hromāta, trīsvērtīgā tallija hidroksīda veidā vai tallija metāla veidā ar karburizāciju, cinka putekļu nogulsnēšanos vai amalgamu.

Kad tallijs tiek izgulsnēts sulfīda veidā (ar karstu nātrija sulfīda šķīdumu), tiek panākta pilnīga metāla ekstrakcija no šķīduma, taču šī izgulsnēšanas metode nav selektīva, jo visi tallija pavadošie metāli veido arī nešķīstošus sulfīdus, tāpēc šo metodi izmanto tikai šķīdumiem ar zemu piemaisījumu saturu. Tallija sulfīda koncentrāts tiek izskalots ar cinka sulfāta šķīdumu, savukārt tallija sulfāts nonāk šķīdumā: Tl 2 S + ZnSO 4 = Tl 2 SO 4 + ZnS. No iegūtā šķīduma tallija metāls tiek izolēts ar cementēšanu.

Tagad ir pienācis laiks attīrīt talliju, izmantojot ekstrakciju no sulfātus saturošiem šķīdumiem ar joda šķīdumu 50% tributilfosfāta un 50% petrolejas maisījumā. Pēc tam tallijs tiek ekstrahēts no organiskās fāzes ar sērskābi (300 g/l), pievienojot ūdeņraža peroksīdu.

Galīgo tallija atdalīšanu no attīrītiem šķīdumiem visbiežāk veic, karburējot uz cinka plāksnēm, kā rezultātā veidojas porains metāls, ko presē briketēs un izkausē zem sārma slāņa 350 400 °C temperatūrā. Retāk tiek veikta sārma elektrolīze. tallija iegūšanai izmanto tallija sulfāta šķīdumus uz alumīnija katoda. Ar šīm metodēm iegūtais tehniskais tallijs satur 0,05% piemaisījumu: svinu, varu, kadmiju, cinku un dzelzi. Lai iegūtu augstas tīrības pakāpes metālu, elektrolītisko attīrīšanu veic ar šķīstošu anodu no neapstrādāta tallija un katodu no attīrīta tallija, kā elektrolīti kalpo tallija sāļi: sulfāts vai perhlorāts. Tādā veidā tiek iegūts tallijs ar kopējo piemaisījumu saturu, kas mazāks par 10 4%. Tīrākais metāls (99,9999%), kas nepieciešams pusvadītāju tehnoloģijai, tiek iegūts, attīrot ar kristalogrāfiskām metodēm: zonu kausēšanu vai Czochralski metodi. Pasaules tallija ražošana laika gaitā (kopš 1990. gada) praktiski nemainās un sastāda 15 tonnas gadā. Tallija piegādātāji pasaules tirgum ir Beļģija, Kanāda, Francija, Vācija, Krievija, Lielbritānija. Metāla tallija izmaksu izmaiņas laika gaitā var kalpot kā ilustrācija produkta cenas atkarībai no patērētāju pieprasījuma: kopš pagājušā gadsimta piecdesmitajiem gadiem tallija patēriņa struktūrā ir notikušas izmaiņas, kas saistītas ar jaunu lietošanas jomu rašanos. elements Nr.81 un tā savienojumi. Atbilstoši tam pieauga arī metāliskā tallija cena (1. tabula).

Figurovskis N.A. Elementu atklāšana un to nosaukumu izcelsme. M., Zinātne, 1970
Reto un mikroelementu ķīmija un tehnoloģija, v. 1. Pod. ed. K.A. Boļšakova. M., 1976. gads
Fjodorovs P.A., Mokhosoev M.V., Aleksejevs F.P. Gallija, indija un tallija ķīmija. Novosibirska, Zinātne, 1977
Populāra ķīmisko elementu bibliotēka. M., Nauka, 1983. gads
ASV Ģeoloģijas dienests, minerālu preču kopsavilkumi 2005. gada janvāris

Atrodiet "THALLIUM" ieslēgtu

Ķīmisko elementu atklāšanas vēsturē ir daudz paradoksu. Gadījās, ka viens pētnieks nodarbojās ar vēl nezināma elementa meklēšanu, bet cits to atrada. Reizēm vairāki zinātnieki “gāja paralēlā kursā”, un tad pēc atklājuma (un kāds vienmēr pie tā nonāk nedaudz agrāk par citiem) radās prioritāri strīdi. Dažkārt gadījās, ka kāds jauns elements lika par sevi manīt pēkšņi, negaidīti. Tādā veidā tika atklāts elements #81, tallijs. 1861. gada martā angļu zinātnieks Viljams Krūkss pārbaudīja putekļus, kas tika noķerti vienā no sērskābes ražotnēm. Crookes uzskatīja, ka šajos putekļos ir jābūt selēnam un telūram - sēra analogiem. Viņš atrada selēnu, bet nevarēja noteikt telūru ar parastajām ķīmiskajām metodēm. Tad Crookes nolēma izmantot tam laikam jaunu un ļoti jutīgu spektrālās analīzes metodi. Spektrā viņš negaidīti atklāja jaunu gaiši zaļas krāsas līniju, ko nevarēja attiecināt uz kādu no zināmajiem elementiem. Šī spilgtā līnija bija pirmā "ziņa" par jauno elementu. Pateicoties viņai, viņš tika atklāts un, pateicoties viņai, tika nosaukts latīņu valodā tallus - "ziedošs zars". Jauno lapotņu krāsas spektrālā līnija izrādījās tallija "vizītkarte".

Grieķu valodā (un lielākā daļa elementu nosaukumu ir cēlušies latīņu vai grieķu valodā) vārds izklausās gandrīz vienādi, kas krievu valodā tiek tulkots kā “uznācis”. Tallijs patiešām izrādījās cēlējs - viņi viņu nemeklēja, bet viņš tika atrasts ...

Dīvains elements

Kopš Crookes atklāšanas ir pagājuši vairāk nekā 30 gadi, un tallijs joprojām bija viens no vismazāk pētītajiem elementiem. Tas tika meklēts dabā un atrasts, bet, kā likums, minimālā koncentrācijā. Tikai 1896. gadā krievu zinātnieks I.A. Antipovs atklāja paaugstinātu tallija saturu Silēzijas markazītā.

Tolaik par talliju runāja kā par retu, izkliedētu elementu un arī par elementu ar dīvainībām. Gandrīz viss tas ir taisnība šodien. Tikai tallijs nav tik reti sastopams - tā saturs zemes garozā ir 0,0003% - daudz vairāk nekā, piemēram, zelta, sudraba vai dzīvsudraba. Tika atrasti arī šī elementa pašu minerāli - ļoti reti minerāli lorandīts TlAsS 2, vrbaite Tl (As, Sb) 3 S 5 u.c. Taču rūpniecību neinteresē neviena tallija minerālu atradne uz Zemes. Šis elements tiek iegūts dažādu vielu un rūdu pārstrādes laikā - kā blakusprodukts. Tallijs tiešām izrādījās ļoti izkliedēts.

Un dīvainības tā īpašībās, kā saka, vairāk nekā pietiekami. No vienas puses, tallijs ir līdzīgs sārmu metāliem. Un tajā pašā laikā tas ir nedaudz līdzīgs sudrabam un nedaudz līdzīgs svinam un alvai. Spriediet paši: tāpat kā kālijs un nātrijs, tallija valence parasti ir 1+, monovalentais tallija hidroksīds TlOH ir spēcīga bāze, labi šķīst ūdenī. Tāpat kā sārmu metāli, tallijs spēj veidot polijodīdus, polisulfīdus, alkoholātus... Bet vienvērtīgā tallija hlorīda, bromīda un jodīda zemā šķīdība ūdenī padara šo elementu radniecīgu sudrabam. Un pēc izskata, blīvuma, cietības, kušanas temperatūras - visā fizisko īpašību kompleksā - tallijs visvairāk atgādina svinu.

Un tajā pašā laikā tas ieņem vietu periodiskās sistēmas III grupā, vienā apakšgrupā ar galliju un indiju, un šīs apakšgrupas elementu īpašības mainās diezgan dabiski.

Papildus valencei 1+ tallijam var būt arī valence 34-, kas ir dabisks III grupas elementam. Parasti trīsvērtīgos tallija sāļus ir grūtāk izšķīdināt nekā līdzīgus vienvērtīgos tallija sāļus. Pēdējie, starp citu, ir pētīti labāk un tiem ir lielāka praktiskā nozīme.

Bet ir savienojumi, kas satur gan talliju. Piemēram, mono- un trīsvērtīgie tallija halogenīdi spēj reaģēt viens ar otru. Un tad ir dīvaini sarežģīti savienojumi, jo īpaši Tl 1+ - . Tajā monovalentais tallijs darbojas kā katjons, un trīsvērtīgais ir daļa no kompleksā anjona.

Uzsverot dažādu īpašību kombināciju šajā elementā, franču ķīmiķis Dimā rakstīja: “Nebūtu pārspīlēti, ja no vispārpieņemtās metālu klasifikācijas viedokļa teiktu, ka tallijs apvieno pretējas īpašības, kas ļauj saukt tas ir paradoksāls metāls. Turklāt Dumas apgalvo, ka starp metāliem pretrunīgi vērtētais talijs ieņem tādu pašu vietu kā pīļknābis dzīvnieku vidū. Un tajā pašā laikā Dumas (un viņš bija viens no pirmajiem elementa Nr. 81 pētniekiem) uzskatīja, ka "tallijam ir lemts izveidot laikmetu ķīmijas vēsturē".

Tallija laikmets vēl nav pabeigts un, iespējams, arī netiks darīts. Bet viņš atrada praktisku pielietojumu (lai gan ne uzreiz). Dažām nozarēm un zinātnei šis elements ir patiešām svarīgs.

Tallija pielietojums

Tallijs palika "bezdarbnieks" 60 gadus pēc Crookes atklājuma. Bet līdz mūsu gadsimta 20. gadu sākumam tika atklātas tallija preparātu specifiskās īpašības, un nekavējoties parādījās pieprasījums pēc tiem.

1920. gadā Vācijā tika iegūta patentēta inde pret grauzējiem, kas ietvēra tallija sulfātu Tl 2 SO 4 . Šī viela bez garšas un smaržas dažkārt ir iekļauta mūsdienās insekticīdu un zoocīdu sastāvā.

Tajā pašā 1920. gadā žurnālā Physical Review parādījās Case raksts, kurš atklāja, ka viena no tallija savienojuma (tā oksisulfīda) elektriskā vadītspēja mainās gaismas ietekmē. Drīz vien tika izgatavoti pirmie fotoelementi, kuru darba vide bija tieši šī viela. Tie ir īpaši jutīgi pret infrasarkanajiem stariem.

Citi elementa Nr. 81 savienojumi, jo īpaši monovalentā tallija bromīda un jodīda jauktie kristāli, labi pārraida infrasarkanos starus. Pirmo reizi šādi kristāli tika iegūti Otrā pasaules kara laikā. Tos audzēja platīna tīģeļos 470°C temperatūrā un izmantoja infrasarkano staru signalizācijas ierīcēs, kā arī ienaidnieka snaiperu noteikšanai. Vēlāk TlBr un TlI tika izmantoti scintilācijas skaitītājos, lai reģistrētu alfa un beta starojumu ...

Ir labi zināms, ka saules apdegumi uz mūsu ādas parādās galvenokārt ultravioleto staru ietekmē un ka šiem stariem ir arī baktericīda iedarbība. Tomēr, kā konstatēts, ne visi spektra ultravioletās daļas stari ir vienlīdz efektīvi. Ārsti izstaro eritēmu vai eritēmu starojumu (no latīņu aeritema - “apsārtums”), darbības ir īsti “iedeguma stari”. Un, protams, materiāli, kas spēj pārveidot primāro ultravioleto starojumu eritēmā staros, ir ļoti svarīgi fizioterapijai. Šādi materiāli izrādījās daži sārmzemju metālu silikāti un fosfāti, kurus aktivizē tallijs.

Medicīnā tiek izmantoti citi elementa #81 savienojumi. Tos jo īpaši izmanto matu noņemšanai cirpējēdes gadījumā - tallija sāļi atbilstošās devās izraisa īslaicīgu plikpaurību. Tallija sāļu plašo izmantošanu medicīnā kavē tas, ka atšķirība starp šo sāļu terapeitiskajām un toksiskajām devām ir neliela. Tallija un tā sāļu toksiskuma dēļ ar tiem jārīkojas uzmanīgi un uzmanīgi.

Līdz šim, runājot par tallija praktiskajām priekšrocībām, mēs esam pieskārušies tikai tā savienojumiem. Var piebilst, ka tallija karbonātu Tl2CO3 izmanto stikla iegūšanai ar augstu gaismas staru laušanas koeficientu. Bet kā ir ar pašu talliju? To arī izmanto, lai gan varbūt ne tik plaši kā sāļus. Metāliskais tallijs ir daļa no dažiem sakausējumiem, nodrošinot tiem izturību pret skābēm, izturību un nodilumizturību. Visbiežāk tallijs tiek ievadīts sakausējumos, pamatojoties uz ar to saistīto svinu. Gultņu sakausējums - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn un 8% Tl pārspēj labākos alvas gultņu sakausējumus. 70% Pb, 20% Sn un 10% Tl sakausējums ir izturīgs pret slāpekļskābi un sālsskābi.

Nedaudz atšķiras tallija un dzīvsudraba sakausējums - tallija amalgama, kas satur aptuveni 8,5% elementa Nr. 81. Normālos apstākļos tas ir šķidrs un atšķirībā no tīra dzīvsudraba paliek šķidrā stāvoklī temperatūrā līdz –60°C. Sakausējums tiek izmantots šķidrās blīvēs, slēdžos, termometros, kas darbojas Tālajos Ziemeļos, eksperimentos ar zemu temperatūru.

Ķīmiskajā rūpniecībā tallija metālu, tāpat kā dažus tā savienojumus, izmanto kā katalizatoru, jo īpaši nitrobenzola reducēšanai ar ūdeņradi.

Bez darba nepalika arī tallija radioizotopi. Tallijs-204 (pussabrukšanas periods 3,56 gadi) ir tīrs beta izstarotājs. To izmanto instrumentos, kas paredzēti pārklājumu un plānsienu izstrādājumu biezuma mērīšanai. Līdzīgas iekārtas ar radioaktīvo talliju noņem statisko elektrību no gataviem izstrādājumiem papīra un tekstilrūpniecībā.

Mēs uzskatām, ka jau sniegtie piemēri ir pietiekami, lai elementa Nr.81 lietderību uzskatītu par beznosacījumu pierādītu. Un mēs nerunājām par to, ka tallijs ieviesīs laikmetu ķīmijā - tas ir viss Dumas. Nevis Aleksandrs Dimā gan (kas ar viņa iztēli būtu diezgan saprotams), bet Žans Batists Andrē Dimā - rakstnieka vārdabrālis, diezgan nopietns ķīmiķis.

Bet mēs atzīmējam, ka fantāzija arī ķīmiķiem dod vairāk labuma nekā kaitējuma ...

Vēl mazliet vēstures

Franču ķīmiķis Lamijs talliju atklāja neatkarīgi no Krūksa. Viņš atklāja zaļo spektrālo līniju, pētot dūņas no citas sērskābes ražotnes. Viņš bija pirmais, kurš ieguva kādu elementāru taliju, noteica tā metālisko dabu un pētīja dažas tā īpašības. Crooks bija tikai dažus mēnešus priekšā Lamy.

Par tallija minerāliem

Dažos retajos minerālos - lorandītā, vrbaītē, gučinsonītā, krooksītā - elementa Nr.81 saturs ir ļoti augsts - no 16 līdz 80%. Vienīgi žēl, ka visi šie minerāli ir ļoti reti. Pēdējais tallija minerāls, kas ir gandrīz tīrs trīsvērtīgais tallija oksīds Tl 2 O 3 (79,52% Tl), tika atrasts 1956. gadā Uzbekistānas PSR teritorijā. Šo minerālu sauca par avicennu - par godu gudrajam, ārstam un filozofam Avicennai vai pareizāk sakot Abu Ali ibn Sina.

Tallijs dabā

Tallijs ir atrodams augu un dzīvnieku organismos. Tas ir atrodams tabakā, cigoriņu saknēs, spinātos, dižskābarža koksnē, vīnogās, bietēs un citos augos. No dzīvniekiem visvairāk tallija satur medūzas, anemones, jūras zvaigznes un citi jūru iemītnieki. Daži augi savas vitālās darbības laikā uzkrāj talliju. Tallijs tika konstatēts bietēs, kas audzētas augsnē, kurā ar vissmalkākajām analītiskajām metodēm neizdevās noteikt elementu Nr.81. Vēlāk tika konstatēts, ka pat ar minimālu tallija koncentrāciju augsnē bietes spēj to koncentrēt un uzkrāt.

Ne tikai no skursteņiem

Tallija atklājējs to atrada sērskābes rūpnīcas lidojošajos putekļos. Tagad šķiet dabiski, ka tallijs patiesībā tika atrasts skurstenī - galu galā rūdu kausēšanas temperatūrā tallija savienojumi kļūst gaistoši. Dūmvadā iepūstajos putekļos tie, kā likums, kondensējas oksīda un sulfāta veidā. Lai no maisījuma iegūtu talliju (un putekļi ir daudzu vielu maisījums), palīdz lielākajai daļai vienvērtīgo tallija savienojumu labā šķīdība. Tos no putekļiem ekstrahē ar paskābinātu karstu ūdeni. Paaugstināta šķīdība palīdz veiksmīgi attīrīt talliju no daudziem piemaisījumiem. Pēc tam tiek iegūts tallija metāls. Metāla tallija iegūšanas metode ir atkarīga no tā, kurš no tā savienojumiem bija iepriekšējā ražošanas posma galaprodukts. Ja tika iegūts tallija karbonāts, sulfāts vai perhlorāts, tad no tiem elektrolīzes ceļā tiek iegūts elements Nr.81; ja tika iegūts hlorīds vai oksalāts, izmantojiet parasto atgūšanu. Tehnoloģiski progresīvākais ūdenī šķīstošais tallija sulfāts Tl 2 SO 4 . Tas pats kalpo kā elektrolīts, kura elektrolīzes laikā uz alumīnija katodiem tiek nogulsnēts porains tallijs. Pēc tam šo sūkli nospiež, izkausē un izlej veidnē. Jāatceras, ka tallijs vienmēr tiek iegūts garāmejot: kopā ar svinu, cinku, kadmiju un dažiem citiem elementiem. Tāds ir izkaisīto liktenis...

Vieglākais tallija izotops

Elementam #81 ir divi stabili un 19 radioaktīvi izotopi (ar masu skaitļiem no 189 līdz 210). Pēdējais 1972. gadā Apvienotā kodolpētījumu institūta Kodolproblēmu laboratorijā Dubnā saņēma šī elementa vieglāko izotopu talliju-189. To ieguva, apstarojot svina difluorīda mērķi ar paātrinātiem protoniem ar enerģiju 660 MeV, kam sekoja kodolreakciju produktu atdalīšana masas separatorā. Tallija vieglākā izotopa pussabrukšanas periods izrādījās aptuveni tāds pats kā smagākajam, tas ir 1,4 ± 0,4 minūtes (210 Tl - 1,32 minūtes).

Tallijs (latīņu tallijs, apzīmēts ar simbolu Tl) ir trešās grupas galvenās apakšgrupas elements, Dmitrija Ivanoviča Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās tabulas sestais periods. Periodiskajā sistēmā tallijs atrodas zem 81. numura ar radinieku atomu masa 204.38, šis elements pieder smago metālu grupai. Vienkāršā viela tallijs ir mīksts, spīdīgs balts metāls ar zilganu nokrāsu (uz svaiga griezuma), tas pieder pie retajiem izkliedētajiem elementiem.

Dabā talliju pārstāv divi stabili izotopi 203Tl (29,5%) un 205Tl (70,5%). Kopumā ir zināmi 35 astoņdesmit pirmā elementa izotopi ar masas skaitļiem no 176 līdz 210. Papildus 203Tl un 205Tl dažādos iežos nelielos daudzumos ir atrodami tallija radioaktīvie izotopi: 201Tl, 204Tl (ar pussabrukšanas periodu). no T1/2 = 3,56 gadi), 206Tl (Т1/2 = 4,19 min.), 207Tl (Т1/2 = 4,78 min.), 208Tl (Т1/2 = 3,1 min.) un 210Tl (Т1/2 = 1,32 min.) .), kas ir urāna, torija un neptūnija sabrukšanas sērijas starpposma locekļi. Radioaktīvie izotopi 202Tl (T1/2 = 12,5 dienas), 204Tl un 206Tl tika iegūti mākslīgi.

Periodiskās sistēmas astoņdesmit pirmais elements, varētu teikt, tika atklāts nejauši. Jaunais angļu ķīmiķis Viljams Krūkss, spektroskopiski pārbaudot sērskābes ražošanas putekļainos atkritumus, lai noteiktu selēna un telūra klātbūtni, spektrā atrada spilgti zaļu joslu, kas nevarēja piederēt nevienam no tajā laikā zināmajiem elementiem. Crookes ierosināja jauno elementu nosaukt par talliju (no grieķu θαλλός — jauns, zaļš zars) tā īpašību dēļ. zaļa krāsa spektrs.

Dažus mēnešus vēlāk, neatkarīgi no Crookes, talliju atklāja franču ķīmiķis Lamijs, kurš arī pētīja sērskābes ražošanas atkritumus. Lamy saņēma nelielu daudzumu metāliskā tallija un pierādīja savu metālisko dabu, savukārt Krokss ierosināja, ka tallijs ir selēna analogs.

Gandrīz pusgadsimtu pēc tā atklāšanas tallijs bija interesants tikai kā zinātniskās izpētes objekts. Tikai pagājušā gadsimta divdesmito gadu sākumā tika atklātas tallija preparātu specifiskās īpašības, un nekavējoties parādījās pieprasījums pēc tiem. Tātad Vācijā tika iegūta patentēta inde pret grauzējiem, kas ietvēra tallija sulfātu Tl2SO4, šī savienojuma neparastās īpašības (viela bez garšas un smaržas) izmanto arī mūsdienu insekticīdos. Tallija jodīdu pievieno metālu halogenīdu lampu apgaismošanai. Tl2O ir dažu optisko stiklu sastāvdaļa. Sulfīdi, oksisulfīdi, selenīdi, telurīdi ir pusvadītāju materiālu sastāvdaļas, ko izmanto fotorezistoru, pusvadītāju taisngriežu un vidikonu ražošanā. Tieši astoņdesmit pirmā elementa savienojumi ir plaši pielietoti dažādās jomās, savukārt pats metāls tiek izmantots ķīmiskajā rūpniecībā kā katalizators vairākām reakcijām. Turklāt metāliskais tallijs ir iekļauts vairākos sakausējumos, nodrošinot tiem izturību pret skābēm, izturību un nodilumizturību.

Tomēr tallijs ir atrodams augu un dzīvnieku organismos, bioloģiskā lomašis elements organismā nav konstatēts. Lai gan tallijs ir vidēji toksisks augu organismiem, tas ir ļoti toksisks zīdītājiem un cilvēkiem. Saindēšanās ar talliju un tā savienojumiem iespējama, ja tos iegūst un izmanto praksē. Astoņdesmit pirmais elements nonāk organismā caur elpošanas orgāniem, ādu un arī caur gremošanas traktu. Maksimālā pieļaujamā tallija koncentrācija ūdenī ir 0,0001 mg / m3, bromīdam, jodīdam, karbonātam (tallija izteiksmē) darba zonas gaisā (MPC r.z.) ir 0,01 mg / m3, atmosfēras gaisā 0,004 mg /m3 . Nāvējošā tallija deva cilvēkiem ir aptuveni 600 mg.

Bioloģiskās īpašības

Astoņdesmit pirmais elements pastāvīgi atrodas augu, dzīvnieku un cilvēku audos. Augsnēs ir vidēji 10-5% tallija, jūras ūdens ar šo metālu ir mazāk bagāts - tikai 10-9%, bet dzīvos organismos tallija ir daudz vairāk - 4 10-5%. Zīdītājiem tallijs galvenokārt uzsūcas no kuņģa-zarnu trakta, galvenokārt koncentrējoties muskuļos un liesā. Apmēram 1,6 mikrogrami cilvēka organismā nonāk dienā ar pārtiku un ūdeni, apmēram 0,5 mkg ar gaisu (turklāt talijs iekļūst pat caur veselu ādu). Ja tallijs ir vidēji toksisks augiem, tad dzīvniekiem un cilvēkiem šis elements ir patiesi briesmīga inde. Tallija toksicitāte ir saistīta ar nātrija un kālija jonu nelīdzsvarotību - K + un Tl + rādiusu tuvuma dēļ šiem joniem ir līdzīgas īpašības un tie spēj aizstāt viens otru fermentos. Tl+ katjons veido spēcīgas saites ar sēru saturošiem proteīniem un kavē tiola grupas saturošu enzīmu aktivitāti. Tallijs izjauc dažādu enzīmu sistēmu darbību, kavē tās un kavē olbaltumvielu sintēzi, tā savienojumu toksiskums cilvēkiem ir augstāks nekā svinam un dzīvsudrabam! Pat ļoti neliela Tl+ savienojumu daudzuma uzņemšana izraisa matu izkrišanu, nervu sistēmas, nieru un kuņģa bojājumus. Tāpat ir iespējama saindēšanās ar talliju un tā savienojumiem, tos iegūstot un lietojot praksē. Metāls ilgstoši izdalās no organisma galvenokārt ar urīnu un izkārnījumiem. Akūtām, subakūtām un hroniskām saindēšanās gadījumiem ir līdzīga klīniskā aina, kas atšķiras tikai ar simptomu smaguma pakāpi un rašanās ātrumu. Akūtas saindēšanās gadījumā pēc vienas, maksimāli divām dienām parādās pirmās kuņģa-zarnu trakta (slikta dūša, vemšana, sāpes vēderā, caureja, aizcietējums) un elpceļu bojājumu pazīmes. Pēc trim vai četrām dienām var rasties iedomāts uzlabojums. Pēc divām vai trim nedēļām sākas matu izkrišana (totāla alopēcija), parādās beriberi pazīmes (mēles gļotādas izlīdzināšana, plaisas mutes kaktiņos un citi). Smagas saindēšanās gadījumos var attīstīties polineirīts, garīgi traucējumi, redzes traucējumi un citi. Astoņdesmit pirmā elementa nāvējošā deva lielā mērā ir atkarīga no individuālās tolerances (svārstās no 6 līdz 40 mg / kg ķermeņa svara) un savienojuma veida. Piemēram, tallija sulfātam nāvējošā perorālā deva cilvēkiem ir aptuveni 1 g, bet ir gadījumi, kad devas 8 mg/kg, kā arī 10-15 mg/kg bija letālas. Saindēšanās ar talliju ir vēl jo bīstamāka, jo saindēšanās pazīmes atgādina iekaisuma procesus, ar kuriem cilvēce ir iemācījusies tikt galā – gripa, dažas kuņģa-zarnu trakta infekcijas, bronhopneimonija. Parasti šādos gadījumos izrakstītajām antibiotikām nav terapeitiskas iedarbības. Kā pretlīdzekli nepieciešams izmantot sēru saturošu aminoskābi cisteīnu-HS-CH2CH(NH2)COOH. Kā pretlīdzeklis tiek izmantots arī Prūsijas zilais (no KFe līdz Fe43) un ferracīns. Pēdējās zāles iedarbība ir balstīta uz sārmu metālu un tallija uzvedības līdzību organismā; ferracīnu parasti izmanto, lai izvadītu no organisma radioaktīvo cēziju.

Tallija maksimālā pieļaujamā koncentrācija ūdenī ir tikai 0,0001 mg / m3, atmosfēras gaisā - 0,004 mg / m3, tallija savienojumiem darba telpu gaisā 0,01 mg / m3. Papildus tam, ka tallijs ir ļoti toksisks cilvēka organismam, šis metāls rada arī būtisku vides apdraudējumu – izņemts no noslēgtā trauka, tas ātri oksidējas brīvā dabā.

Tomēr, neskatoties uz visiem iepriekš minētajiem negatīvajiem punktiem, tallijam ir sena lietošanas vēsture medicīnā. 20. gadsimta sākumā šo metālu izmantoja tuberkulozes un dizentērijas ārstēšanai. Tallija sāļus izmanto cirpējēdes ārstēšanā. Radioaktīvo izotopu 201Tl izmanto sirds un asinsvadu sistēmas slimību un onkoloģisko slimību diagnosticēšanai. Zināms, ka mērenās devās ultravioletie stari ir labvēlīgi organismam – tiem piemīt baktericīda iedarbība un tie veicina D vitamīna veidošanos. Taču, kā izrādījās, ne visi ultravioletās spektra daļas stari ir vienlīdz efektīvi. Ārsti izstaro eritēmu vai eritēmu starojumu (no latīņu aeritema - “apsārtums”), darbības ir īsti “iedeguma stari”. Dabiski, ka fizioterapijai ļoti svarīgi ir materiāli, kas spēj pārveidot primāro ultravioleto starojumu eritēmās staros. Šādi materiāli izrādījās daži sārmzemju metālu silikāti un fosfāti, kurus aktivizē tallijs. Un tomēr tallija un tā sāļu toksicitāte prasa rūpīgu un rūpīgu apiešanos, it īpaši, ja runa ir par medicīnu.

Pateicoties augstajai toksicitātei, tallijs un tā sāļi, kuriem nav ne garšas, ne smaržas, no grauzēju un kukaiņu apkarošanas vielām ir pārvērtušies par nāvējošu indētāju ieroci. Kriminālistika apraksta tallija sāļu izmantošanas gadījumus slepkavības vai pašnāvības nolūkos, un tomēr pirms pusgadsimta talliju plaši izmantoja specdienesti tieši kā indīgu vielu - 1960. gada novembrī Francijas koloniālistu aģenti Ženēvā saindējās. nacionālās partijas "Kamerūnas tautu savienība" līderis Fēlikss Mūmijs. Ekspertīzē konstatēts, ka viņš pusdienu laikā saindējies ar tallija savienojumiem. 60. gadu beigās slepenie dienesti izstrādāja plānu Nelsona Mandelas saindēšanai (par indi tika izvēlēts tas pats tallijs). VDR Valsts drošības ministrija Stasi trīs reizes mēģināja likvidēt Volfgangu Velšu, organizācijas dibinātāju un vadītāju, kas palīdzēja VDR iedzīvotājiem nelikumīgi bēgt uz Rietumiem. Viens no slepkavības mēģinājumiem liecināja par saindēšanos ar talliju – inde tika sajaukta kotletēs. Velšu izglāba ārstu operatīvā rīcība, kuri ātri atklāja saindēšanās būtību. Ir zināms fakts par mēģinājumu saindēt astoņdesmit pirmo Fidela Kastro elementu - tam bija paredzēts ieliet talliju kurpēs -, kas neizbēgami izraisītu matu izkrišanu, un tas atņemtu Kubas līderim viņa slaveno bārdu un lauvas tiesu. par harizmu. Vēl viena plaši pazīstama tīša saindēšanās ar talliju (saskaņā ar sākotnējo versiju) - kas izraisīja ažiotāžu visā pasaulē - bija bijušā FSB virsnieka A. V. Ļitviņenko slepkavība Londonā, ārsti Bārnetas slimnīcā (Londonas ziemeļos) atrada pēdas indīga viela tallijs, ko apstiprināja toksikoloģiskā pārbaude Gaja slimnīcā. Tiesa, vēlāk tika konstatēta saindēšanās ar radioaktīvo poloniju-210, kuras pēdas palika visur, kur atradās bijušais FSB virsnieks, taču iespējams arī “sarežģīts efekts” - tā sakot, “pārliecināts”. Tallijs bija Sadama Huseina iecienītākais atriebības rīks. Indes lēnā un gripai līdzīgā darbība ļāva indētājiem rīkoties īpaši ciniski - disidenti tika atbrīvoti no cietuma un pat ļāva emigrēt, bet pirms tam viņu ēdiens vai dzēriens tika garšots ar nāvējošu tallija devu. Taču ne tikai dažādu valstu specdienesti un valsts drošības iestādes izmantoja taliju, lai izskaustu nosodāmus cilvēkus. Metāla toksiskās īpašības izvēlējās daudzi sērijveida slepkavas, no kuriem viens bija Greiems Jangs. Piecpadsmit gadu vecumā viņš ar dažādām indēm nogalināja savu adoptētāju māti un mēģināja nogalināt vairākus citus radiniekus. Pēc atbrīvošanas no cietuma Jangs ieguva darbu vienā no fotostudijām Hertfordšīrā. Drīz vien divi studijas darbinieki saslima un nomira ļoti dīvainos apstākļos. Jangs tika arestēts, pārmeklējot viņa dzīvokli, tika atrasts tallijs un saindētāja dienasgrāmatas, kurās viņš aprakstīja indīgās vielas devas un to ietekmi uz kolēģiem. Jangs par šo noziegumu saņēma četrus mūža ieslodzījumus.

Tomēr paradoksālā kārtā tallija kriminālā vēsture dažkārt glābj cilvēkus! Pirms dažiem gadiem uz Londonu atveda pusotru gadu vecu meitenīti no Kataras, bērns bija šausmīgā stāvoklī - katru dienu mazulim paaugstinājās asinsspiediens, elpošana kļuva arvien grūtāka. Londonas medicīnas spīdekļi bija izmisušo vecāku pēdējā cerība – galu galā Katarā ārsti nevarēja noteikt diagnozi. Bet kāda bija nabadzīgo vecāku vilšanās, kad augsti kvalificēti Londonas speciālisti teica, ka viņi nav pazīstami ar šādas slimības simptomiem. Ar katru stundu meitenei kļuva sliktāk, apziņa viņai gandrīz neatgriezās, un ārstiem joprojām nebija nevienas ticamas versijas. Un pašā kritiskākajā brīdī "gaismekļu" strīdā iejaucās parasta medmāsa, kura dežurēja pie mirstoša bērna gultas. Medmāsa pārliecinoši paziņoja, ka bērna ķermenis ir saindēts ar talliju. Kā izrādījās, pavisam nesen meitene lasījusi Agatas Kristi detektīvstāstu Lakstīgala, kurā aprakstīta saindēšanās ar talliju. Mazā slimnīcas pacienta slimības simptomi pārsteidzoši sakrita ar grāmatas lappusēs notiekošo. Klīnikai neizdevās apstiprināt vai atspēkot māsas pieņēmumus – nebija nepieciešamo instrumentu un reaģentu. Bet Skotlendjardā viss bija “pie rokas” - galu galā pavisam nesen policijai bija jāizmeklē slepkavība, izmantojot talliju. Diagnoze apstiprinājās: izrādījās, ka meitenes vecāki mājās cīnījās ar žurkām un tarakāniem ar tallija sāļus saturošām ķimikālijām. Ārsti nozīmēja atbilstošu ārstēšanu, un drīz vien bērns vairs nebija apdraudēts.

Ir zināms, ka tallijs atrodas augu un dzīvnieku audos. Astoņdesmit pirmais elements ir atrodams tabakā, spinātos, cigoriņu saknēs, vīnogās, bietēs un citos augos. Dzīvnieku valstībā par šī metāla koncentratoriem kļuva medūzas, jūras zvaigznes, jūras anemones un daži citi jūru iemītnieki. Interesanti, ka ir augi, kas dzīves procesā spēj uzkrāt talliju. Tātad tallijs tika atrasts bietēs, kas auga augsnēs, kurās bija niecīgs šī metāla daudzums (Tl nevarēja noteikt ar vissmalkākajām analītiskajām metodēm). Vēlāk tika konstatēts, ka pat ar minimālu tallija koncentrāciju augsnē bietes spēj to koncentrēt un uzkrāt.

Zinātnieki, kas pētījuši dažādu pārtikas produktu un vielu tallija saturu, atklājuši, ka tallija avots organismā ir augu hlorofils un smēķējamā tabaka (tabakā no 24 līdz 100 nanogramiem tallija uz gramu sausnas)! Turklāt sodrēji, rūpnieciskie aerosoli un iekštelpu putekļi (no 100 līdz 500 ng) ir tallija avoti cilvēka organismā. Analīzes liecina, ka veģetāriešu un smēķētāju organismā tallija saturs ir lielāks nekā parasti ēdājiem un nesmēķētājiem. Turklāt autori norādīja uz faktu, ka kalnraču plaušās ir vairāk tallija nekā citu cilvēku plaušās un vairāk nekā matos. Tas ir saistīts ar talliju saturošu putekļu, silikātu un ogļu ieelpošanu.

Stāsts

19. gadsimta piecdesmitajos gados jauns ķīmiķis no Anglijas Viljams Krūkss nodarbojās ar selēna izolēšanas problēmām no dūņām - sērskābes ražošanas putekļainiem atkritumiem. Pētot kādas rūpnīcas putekļus Tilkerodē (Ziemeļvācija), ķīmiķis pētāmajos paraugos mēģināja atklāt telūra pēdas, tomēr pēc ķīmiskās analīzes veikšanas Krūks šo metālu nevarēja atrast. Vairāku iemeslu dēļ eksperimenti nācās pārtraukt, bet rūpnīcas atkritumi laboratorijā tika glabāti "līdz labākiem laikiem", kā vēlāk izrādījās, ne velti.

Līdz ar spektrālās analīzes parādīšanos zinātnē (1859. gadā), ķīmiķi tika bruņoti ar jaunu jaudīgu metodi dažādu vielu ķīmiskā sastāva attālinātai noteikšanai. Neilgi pēc cēzija (1860) un rubīdija (1861) atklāšanas Viljams Krūkss sāka interesēties par spektroskopiju. Izpētot jaunās metodes iespējas, Krukss to izmantoja, lai pētītu milzīgu skaitu dažādu vielu: dzīvnieku līķu daļas, dažādu augu pelnus, jūras ūdeni, daudzas sugas. mazie kukaiņi, dažādas tabakas šķirnes. Galu galā, nonācis pie secinājuma, ka spektroskops ir spēcīgs rīks jaunu elementu atrašanai, Viljams Krūkss nolēma atgriezties pie telūra meklējumiem Vācijas auga putekļos, kas joprojām glabājās viņa laboratorijā. Ievadījis paraugu degļa liesmā un cerot ieraudzīt telūra līnijas, Krūkss bija pārsteigts, atklājot spilgti zaļu līniju, kādu viņš nekad iepriekš nebija novērojis spektroskopiskajos pētījumos. Tiesa, zaļā josla diezgan ātri pazuda (savienojuma nepastāvības dēļ, kā izrādījās vēlāk), bet atkal parādījās ar katru svaigu pētāmā materiāla daļu. Apzinoties sava atklājuma nozīmi, anglis eksperimentu atkārtoja daudzas reizes un sistemātiski pārbaudīja sērskābes kameru atkritumos (arsēns, antimons, selēns, osmijs) esošo elementu spektrus. Tikai pēc kolosāla daudzuma paraugu detalizētas pārbaudes Krūkss pārliecinājās, ka viņam ir darīšana ar vēl nezināmu elementu. Nelielā putekļu atkritumu daudzuma dēļ ķīmiķis spēja izolēt tikai ļoti nelielu daudzumu jaunas vielas, ko viņš nosauca par talliju (no sengrieķu θαλλός — jauns, zaļš zars). Acīmredzot šī konkrētā nosaukuma izvēles iemesls bija zaļā līnija spektroskopā, kas ar tā izskatu iezīmēja jauna elementa atklāšanu. Interesants ir fakts, ka vēl viens grieķu vārds, kura tulkojums nozīmē "uznācis", izklausās gandrīz tāpat. Sakritība dabiski ir nejauša, tomēr ne bez jēgas - talliju neviens nemeklēja, viņš pats "deklarēja" savu eksistenci.

Aptuveni tajā pašā laikā, kad Krukss, tikai dažus mēnešus vēlāk, talliju atklāja arī franču ķīmiķis Klods Lemī, izmantojot to pašu spektroskopisko metodi, lai pētītu sērskābes ražošanas dūņas Loosā. Ar lielu putekļainu atkritumu daudzumu Lamy spēja izolēt 14 gramus tallija un detalizēti aprakstīt tā īpašības. Franču ķīmiķis pierādīja, ka tallijs ir metāls, nevis selēna analogs, kā uzskatīja Crookes, aprakstot atklāto elementu savā rakstā "Par jauna sēra grupai piederoša elementa esamību". Taču, ņemot vērā to, ka Lamija vēstījums parādījās tikai 1862. gadā – dažus mēnešus vēlāk nekā atklājēja (1861. gada 30. martā), atklājuma prioritāte palika angļu zinātniekam. Pēc tam Crookes sniedza nozīmīgu ieguldījumu ķīmijas un fizikas attīstībā (pārsteidzoši, ka tajā pašā laikā viņš bija pārliecināts spiritisma atbalstītājs un daudz laika veltīja citu pasaules būtņu izsaukšanas sesijām), un savos panīkuma gados viņš vadīja Londonas Karaliskā biedrība, taču savus pirmos zinātniskos panākumus viņš ir parādā savam metāla atklājumam 1861. gadā.

Atrodoties dabā

Nav nekā pārsteidzoša faktā, ka tallijs tika atklāts tieši ar spektroskopa palīdzību - lielākajā daļā minerālu šis izkaisītais elements ir sastopams tik mazos daudzumos (galenā tallija saturs svārstās no 0,003 līdz 0,1% un reti vairāk), ka nejauši ir gandrīz neiespējami uzbrukt tās pēdām ar ķīmiskiem līdzekļiem. Bet, pateicoties neparasti augstajai spektrālās analīzes jutībai, šī elementa atklāšana kļuva iespējama un notika diezgan negaidīti. Tajā pašā laikā tallija uz Zemes nav tik maz - astoņdesmit pirmā elementa klarka (vidējais saturs zemes garozā) ir aptuveni 7 10–5%, kas ir vairāk nekā 100 reizes lielāks par zelta saturu un 10 reizes vairāk nekā sudrabs. Tallijs ir atrodams cinka maisījumos (piemēram, sfalerītā) un pirītos (Tl saturs vairāk nekā 0,1%), vara un dzelzs, vizlas un kālija sāļos. Tallijam raksturīgo minerālu nav tik daudz, tomēr tas ir iekļauts daudzos citos minerālos kā izomorfs piemaisījums, aizstājot varu, sudrabu un arsēnu sulfīdu rūdās (Tl aptuveni 10–3%), kāliju, rubīdiju un , retāk citi sārmu metāli alumīnijasilikātos un hlorīdos.

Astoņdesmit pirmā elementa uzkrāšanai labvēlīgi ir zemas temperatūras hidrotermālais markazīts (1896. gadā krievu zinātnieks I. A. Antipovs atklāja paaugstinātu tallija saturu Silēzijas markazītā) un pirīta atradnes. Tieši tajos ir sastopami tādi nelieli un reti vietējie tallija minerāli: lorandīts TlAsS2 un hučinsonīts (Cu, Ag, Tl)PbAs4S8, kas atrodas dažās arsēna rūdās; vrbaite Tl(As, Sb)3S5; tallija azīds TlN3; tallija pikrāts; krokezīts Cu15Tl2Se9, atklāts 1860. gadā Zviedrijā un nosaukts tallija atklājēja vārdā. Vēlāk krokezīts tika atrasts Baškīrijā un Urālos. Tallija saturs šajos minerālos ir diezgan augsts - no 16 līdz 80%. 1956. gadā Uzbekistānā tika atrasts jauns tallija minerāls avicenīts, kas ir praktiski tīrs trīsvērtīgā tallija oksīds - Tl2O3 (79,52% Tl). Minerāls savu nosaukumu ieguvis par godu gudrajam, ārstam un filozofam Avicennai jeb pareizāk Abu Ali ibn Sina. Dabā visi šie minerāli ir tik reti, ka par to rūpniecisko izmantošanu kā tallija izejvielu nevar būt runas – šis retais metāls tiek iegūts kā blakusprodukts cinka, svina un virkni citu elementu ražošanā. Diezgan bieži astoņdesmit pirmais elements ir atrodams ortoklāzē KAlSi3O8 un leicītā KAlSi2O6. Tallijs nelielā daudzumā ir ietverts lepidolītā K2Li1.5Al1.52 un zinnvaldītā KLiFeAl2 - attiecīgi 10–3 un 10–1%. Pollucītā (Cs, Na) tallija saturs ir 10–2%. Izomorfās aizvietošanas iespēja, ko nodrošina monovalentā tallija jona (1,49 A) ​​rādiusa un kālija (1,33 A) un rubīdija (1,49 A) ​​jonu rādiusa tuvums, ļauj tallija hlorīdam kristalizēties kopā ar rubīdija hlorīdu. . Tā rezultātā tallijs ir parasts rubīdija pavadonis sāls nogulsnēs un minerālūdeņos. Tāpēc pirmo reizi pēc tallija atklāšanas tā halogenīdu un kālija un rubīdija halogenīdu izomorfisms noveda pie tā, ka tallijs tika uzskatīts par sārmu metālu. Tāpat kā sārmu metāli, tallijs ir koncentrēts zemes garozas augšējā daļā - granīta slānī (vidējais saturs 1,5 10-4%), pamata iežos to ir mazāk (2 10-5%), bet ultrabāziskajos iežos tikai 1 10-6% un mazāk. Tallijs viegli migrē biosfērā - augsnēs tā vidējais saturs ir 10-5%, jūras ūdenī - 10-9%, dzīvnieku organismos - 4 10-5%. No dabiskajiem ūdeņiem talliju sorbē ogles, māli, mangāna hidroksīdi, uzkrājas ūdens iztvaikošanas laikā (piemēram, Sivašas ezerā līdz 5 10-8 g / l). Daži dzīvie organismi (medūzas) un augi (vīnogas, bietes, ozols) ir tallija koncentratori, kas uzkrāj šo smago metālu no apkārtējās vides. Tiek uzskatīts, ka tas ir iemesls augstajam astoņdesmit pirmā elementa saturam akmeņogļu pelnos (10-3-10-2%).

Astoņdesmit pirmā elementa pasaules rezerves cinka atradnēs vien (saskaņā ar ASV ģeoloģijas dienestu datiem) ir aptuveni 17 tūkstoši tonnu. Turklāt lielākā daļa šo atradņu atrodas Kanādā un ASV. Tomēr galvenās tallija rezerves pasaules ogļu resursos ir 630 tūkstoši tonnu.

Pieteikums

Ilgu laiku metāls ar īpašām īpašībām netika izmantots, bet 1907. gadā Kleriči ierosināja izmantot ļoti šķīstošu organisko tallija sāļu ūdens šķīdumu (tallija skudrskābes un malonskābes maisījumu), ko sauca par Clerici smago šķidrumu, lai atdalītu minerālus pēc blīvuma. . Zināms, ka lielākajai daļai minerālu, ieskaitot visus iežu veidojošos minerālus, blīvums ir no 2 līdz 4 g/cm3, un daudzas rūpnieciski nozīmīgas metālu rūdas (pirīts, galēna, zelts, cirkons) ir augstākas. Clerici šķidruma izmantošanai tā atdalīšanai no atkritumiem nav nepieciešams īpašs aprīkojums, kas ir īpaši svarīgi lauka apstākļi. Pēc 13 gadiem tallijs atrada jaunu pielietojumu, precīzāk, tā sulfātu Tl2SO4. Šis savienojums bija daļa no indes pret grauzējiem un dažiem kukaiņiem, kas Vācijā patentēta 1920. gadā. Ilgu laiku tallija sulfāts Tl2SO4 - bezkrāsaina un bez smaržas viela - bija daļa no dažiem insekticīdiem un zoocīdiem, līdz ASV valdība aizliedza tā lietošanu 1965. gadā, jo tas ir ārkārtīgi toksisks cilvēkiem un mājdzīvniekiem. Tajā pašā 1920. gadā tika konstatēts, ka tallija oksisulfīda (talofīda) elektriskā vadītspēja mainās gaismas ietekmē (īpaši infrasarkanais starojums). Laika gaitā šī tallija oksisulfīda īpašība ir izmantota fotoelementos, ko izmanto signalizācijas sistēmu uztvērējos tumsā un miglā, infrasarkanajos lokatoros, radiometros un ekspozīcijas mērītājos fotografēšanai infrasarkanajos staros. Otrā pasaules kara kaujās ienaidnieka snaiperu atklāšanai tika izmantoti talofīda fotoelementi. Vēlāk TlBr un TlI halogenīdu cieto šķīdumu monokristālus sāka izmantot scintilācijas skaitītājos α- un β-starojuma reģistrēšanai. Šāda skaitītāja darbība balstās uz divu komponentu mijiedarbību: luminiscējošā scintilatora kristāla un fotopavairotāja - kad g-starojuma kvanti vai jonizējošās daļiņas ietriecas kristālā, notiek gaismas uzliesmojums, kas pārvēršas elektriskajā strāvā. fotopavairotājs, tā stiprums kalpo kā uz kristāla krītošā starojuma intensitātes raksturlielums. Tieši tallija piemaisījumi rada kristālos luminiscences centrus. Tallija savienojumu izmantošana optikā neaprobežojas tikai ar infrasarkano spektru - argonu un tallija tvaikus piepilda ar zaļām gāzizlādes lampām, kuras izmanto gaismas reklāmā un spektrālo instrumentu kalibrēšanā. Tallija jodīds tiek pievienots augstspiediena dzīvsudraba gāzizlādes spuldzēm, lai uzlabotu to gaismas parametrus un kalpošanas laiku.

Ķīmiskajā rūpniecībā astoņdesmit pirmais elements, tā oksīdi un sulfīdi tiek izmantoti kā efektīvi katalizatori dažādām organiskām reakcijām (nitrobenzola reducēšana ar ūdeņradi, gāzveida anilīna oksidēšana). Vairāki tallija savienojumi tiek veiksmīgi izmantoti kā pretdetonācijas degviela dzinējiem. Tallijs tradicionāli tiek izmantots pusvadītāju ražošanā - šis metāls ir daļa no materiāliem uz selēna bāzes, no kuriem tiek izgatavoti pusvadītāju taisngrieži. Mūsdienu pusvadītāju materiāli ir ne tikai kristāliska tipa, tie ir arī amorfi un stiklveida. Stiklveida pusvadītāju sastāvā līdzās selēnam, telūram un arsēnam ir arī tallijs (ķīmiskā sastāva piemērs ir TlAsSe2). Šāda veida pusvadītājus galvenokārt izmanto optiskajās ierīcēs: elektrofotogrāfijā, televīzijas pārraides lampās, hologrāfijas gaismas ierakstīšanas nesējos, fotorezistīvos materiālos un fotomaskās. Tallija karbonātu Tl2CO3 izmanto stikla iegūšanai ar augstu gaismas staru laušanas koeficientu, tallija oksīds Tl2O ir arī dažu optisko stiklu sastāvdaļa.

Taču plaši tiek izmantoti ne tikai tallija savienojumi, bet arī pats metāls tiek izmantots dažādās nozarēs. Astoņdesmit pirmais elements tiek ievadīts sakausējumu sastāvā (visbiežāk uz svina bāzes), nodrošinot tiem skābes izturību, izturību un nodilumizturību. 70% Pb, 20% Sn un 10% Tl sakausējums ir izturīgs pret slāpekļskābi un sālsskābi. Gultņu sakausējums - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn un 8% Tl pārspēj labākos alvas gultņu sakausējumus. Šādu gultņu darbības laikā tallijs kūst, veidojot smērvielu, kas pagarina gultņu kalpošanas laiku. Tāpat kā pašam tallijam, arī daudziem tā sakausējumiem ir zema kušanas temperatūra, piemēram, tallija amalgama (sakausējums ar dzīvsudrabu), kas satur 8,5% Tl, sacietē tikai pie -59 ° C, tāpēc to izmanto zemas temperatūras termometros, šķidruma slēdzenēs un slēdži, strādājot Tālo Ziemeļu, Antarktīdas vai stratosfēras izpētes apstākļos. Diezgan ilgu laiku tallijs tika izmantots medicīnā - no 1912. līdz 1930. gadam. tallija savienojumi ir plaši izmantoti tuberkulozes un dizentērijas ārstēšanā. Taču tallija savienojumu augstās toksicitātes dēļ (atšķirība starp terapeitiskajām un toksiskajām devām ir neliela), šī metāla izmantošanas diapazons aprobežojās ar matu likvidēšanu cirpējēdes ārstēšanā – tallija sāļi nelielās devās izraisa īslaicīgu plikpaurību. Kopš 80. gadu sākuma nepārtraukti pieaug radioaktīvā izotopa 201Tl (pussabrukšanas periods 72,912 h) izmantošana sirds un asinsvadu sistēmas slimību un onkoloģisko slimību diagnostikā. Citu tallija radioizotopu, β-emitatoru 204Tl (pussabrukšanas periods 3,78 gadi), izmanto instrumentos, lai uzraudzītu biezumu. dažādi materiāli. 204Tl β-stari tiek izmantoti arī statiskās elektrības noņemšanai no gataviem papīra, tekstila un plēves izstrādājumiem.

Ražošana

Neskatoties uz to, ka tallijs tika atklāts 1861. gadā, un tā īpašības pētīja daudzi zinātnieki, šis "pretrunīgais" elements ilgi nevarēja ieņemt savu "nišu" nevienā no rūpniecības jomām. Rezultātā metāliskā tallija ražošana rūpnieciskā mērogā sākās tikai pagājušā gadsimta 20. gados. Tomēr tagad, tāpat kā pagājušajā gadsimtā, galvenais astoņdesmit pirmā elementa avots ir sulfīdu metālu rūdas. Kad tie tiek bagātināti, tallijs pārvēršas cinka, vara un svina (galvenokārt) koncentrātos. Tomēr pat bagātinātos koncentrātos tallija saturs nepārsniedz 10-3%, dabiski, ka šādu produktu nevar uzskatīt par izejvielu astoņdesmit pirmā elementa rūpnieciskai ražošanai. Šī iemesla dēļ tallija tiešās ražošanas avoti ir svina, sērskābes, cinka un vara rūpniecības atkritumi (domnas putekļi), kas veidojas bagātinātu sulfīdu rūdu grauzdēšanas laikā. Turklāt izdedži, kas savākti metālu kausēšanas laikā, ir arī izejvielas tallija ražošanai.

Parasti izejvielu apstrādes metodes izvēle ir atkarīga no tā sastāva, jo tallijs tiek iegūts kombinācijā ar vairākiem citiem elementiem. Faktiskās polimetālu rūdu apstrādes shēmas ir ļoti sarežģītas un ietver lielu skaitu piro- un hidrometalurģisko operāciju, kā arī tiek pastāvīgi pielāgotas atkarībā no apstrādāto izejvielu sastāva izmaiņām.

Ar astoņdesmit pirmo elementu bagātos koncentrātus iegūst sublimācijas ceļā, kurā tallijs grauzdēšanas laikā spēj iztvaikoties gan oksidējošā, gan reducējošā vidē, kas dod iespēju apvienot ar talliju bagātinātu sublimu ražošanu ar citu vērtīgu elementu ekstrakciju. . Maksimālā bagātināšana ar talliju tiek panākta, izmantojot hlorētu grauzdēšanu (pievienojot nātrija hlorīdu vai silvinītu). Nātrija hlorīdam, kas veidojas reakcijas laikā temperatūrā virs 600 ° C, ir laba gaistamība un tas ir gandrīz pilnībā sublimēts. Oksidācijas grauzdēšanas rezultātā papildus hlorīdam tiek sublimēts tallija oksīds Tl2O un gāzes plūsma mehāniski uztver putekļiem līdzīgas sulfāta, sulfīda un tallija silikāta daļiņas. Reducēšanas procesā iegūtajos putekļos un sublimātos daļa tallija var būt metāla formā. Tālāk sublimāti tiek izskaloti ar ūdeni, un process jāveic ar pastāvīgu karsēšanu, jo tallija šķīdība ir ļoti atkarīga no temperatūras. Dažkārt ūdens izskalošanās tiek aizstāta ar izskalošanos ar vājiem sodas šķīdumiem, kas novērš citu metālu hlorīdu, piemēram, kadmija, pāreju šķīdumā. Ja lielākā daļa tallija ir slikti šķīstošu savienojumu veidā, tad izmanto izskalošanu ar atšķaidītu sērskābi. Pēc izskalošanās no ūdens šķīdumiem tallijs (saskaņā ar dažādām tehnoloģiskām shēmām) tiek atbrīvots sulfīda, hlorīda, jodīda, hromāta, trīsvērtīgā tallija hidroksīda vai tallija metāla veidā cementējot - nogulsnējot ar cinka putekļiem vai amalgamu:

Tl2SO4 + Zn → ZnSO4 + 2Tl

Astoņdesmit pirmā elementa nogulsnēšanas gadījumā sulfīda veidā (ar karstu nātrija sulfīda šķīdumu) tiek panākta vispilnīgākā metāla ekstrakcija no šķīduma. Tomēr šī metode nav selektīva – visi tallija pavadošie metāli veido nešķīstošus sulfīdus, tāpēc šo metodi izmanto tikai izejvielām ar nelielu daudzumu piemaisījumu. Tallija sulfīda koncentrāts tiek izskalots ar cinka sulfāta šķīdumu, bet tallija sulfāts nonāk šķīdumā:

Tl2S + ZnSO4 → Tl2SO4 + ZnS

No iegūtā šķīduma tallija metāls tiek izolēts ar cementēšanu.

Mūsdienu tallija attīrīšana ir tā ekstrakcija no sulfātus saturošiem šķīdumiem ar joda šķīdumu, kas sajaukts ar 50% tributilfosfāta šķīdumu petrolejā, kam seko organiskās fāzes atdalīšana ar sērskābi (300 g/l), pievienojot 3 % ūdeņraža peroksīds. No reekstraktiem metāls tiek izolēts, karburizējot uz cinka loksnēm, kā rezultātā tiek iegūts metāls ar porainu struktūru, ko presē briketēs un izkausē zem sārma slāņa 350-400 °C temperatūrā. Retos gadījumos, lai iegūtu metālisku taliju, tiek izmantota tallija sulfāta šķīdumu elektrolīze uz alumīnija katoda. Fakts ir tāds, ka ar šo metodi iegūtais metāls satur diezgan lielu daudzumu svina, kadmija, dzelzs, cinka un citu piemaisījumu (0,05%). Lai iegūtu augstas tīrības pakāpes metālu, elektrolītisko attīrīšanu veic ar šķīstošu anodu no neapstrādāta tallija un katodu no attīrīta tallija, kā elektrolīti kalpo tallija sāļi: sulfāts vai perhlorāts. Rezultātā tallijs tiek iegūts ar kopējo svešzemju piemaisījumu saturu, kas mazāks par 10–4%. Tīrākais metāls (99,9999%), kas nepieciešams pusvadītāju tehnoloģijai, tiek iegūts, attīrot ar kristalogrāfiskām metodēm: zonu kausēšanu vai Czochralski metodi.

Retā astoņdesmit pirmā elementa ražošana pasaulē svārstās nenozīmīgi un sasniedz aptuveni 15 tonnas gadā. Ko gan nevarētu teikt par šī metāla cenu - saistībā ar jaunu tehnoloģiju attīstību tallija cena, salīdzinot ar 20. gadsimta vidu, ir ievērojami pieaugusi. Galvenie tallija piegādātāji pasaules tirgum ir Beļģija, Kanāda, Francija, Vācija, Krievija un Lielbritānija.

Fizikālās īpašības

Pat gadu desmitiem pēc tā atklāšanas tallijs joprojām bija noslēpumains elements mineralogiem, fiziķiem un ķīmiķiem visā pasaulē. Nav nekā pārsteidzoša faktā, ka tā laika zinātnieki talliju sauca par dīvainu metālu, jo pēc ķīmiskajām īpašībām tas ir līdzīgs sārmu metāliem (viegli oksidējas, tallija hidroksīds šķīst ūdenī un ir spēcīga bāze) un tajā pašā laikā ir daudz kopīga ar sudrabu (zema hlorīda, bromīda un jodīda šķīdība ūdenī). Izskats un daudzas fizikālās īpašības (blīvums, cietība, kušanas temperatūra) tallijs atgādina svinu, kas, starp citu, ir kaimiņš astoņdesmit pirmajam elementam periodiskajā sistēmā. Šajā gadījumā franču ķīmiķis Žans Batists Dimā, viens no pionieriem tallija īpašību izpētes jomā, rakstīja: “Nebūtu pārspīlēti, ja no vispārpieņemtās metālu klasifikācijas viedokļa mēs sakām, ka tallijs apvieno pretējas īpašības, kas ļauj to saukt par paradoksālu metālu. Arī slavens ķīmiķis teica, ka tallijs starp metāliem ir tāda pati “melnā aita” kā pīļknābis starp dzīvniekiem - tas ir pārsteidzošs zīdītāju radījums, taču, tāpat kā putni un abinieki, tas dēj olas; tās ķermenis ir klāts ar apmatojumu, bet tam ir pīles knābis un ķepas ar tīmekli. Neskatoties uz to, franču ķīmiķis uzskatīja, ka viņa pētītais metāls, neskatoties uz visām tā “dīvainībām”, kādreiz varētu “ievest ēru ķīmijas vēsturē”.

Trešās grupas galvenās apakšgrupas elementus, tostarp talliju, raksturo trīs elektronu klātbūtne atoma ārējā elektronu slānī. Tallija ārējā elektronu konfigurācija ir 6s26p; atomu rādiuss 1,71 A, jonu rādiuss: Tl + 1,49 A, Tl3 + 1,05 A. Vienkāršā viela tallijs ir smags (blīvums 11,849 g / cm3) mīksts pelēcīgi balts metāls ar zilganu nokrāsu, tomēr straujas oksidēšanās dēļ gaisā , tas ātri izbalē, iegūstot nokrāsu. Tallijs ir ļoti plastisks un mīksts (viegli sagriež ar nazi). Šis apraksts atgādina fizikālās īpašības svins (blīvums 11,34 g / cm3) vai kāds sārmu metāls (piemēram, litiju viegli sagriezt ar nazi). Tallijs pastāv trīs modifikācijās: pie spiediena 0,1 MN / m2 (1 kgf / cm2) un temperatūrā, kas zemāka par 233 ° C, tam ir sešstūraina cieši noslēgta režģis ar parametriem a = 3,4496 A un c = 5,5137 A, virs 233 ° C - uz ķermeni centrēts kub. (а = 4,841 A), pie augsta spiediena 3,9 H/m2 (39000 kgf/cm2) - seju centrēts kub. Kušanas temperatūras ziņā (tallijam tas ir 303,6 ° C) astoņdesmit pirmais elements arī atgādina svinu, kura pārejas temperatūra no cietas uz šķidrumu ir 327,4 ° C. Tas pats attiecas uz viršanas temperatūru - tallijam 1457 ° C, svinam - 1 740 ° C.

Tallija īpatnējā siltumietilpība temperatūrā no 20 līdz 100 °C ir 0,13 KJ/(kg K) vai 0,031 cal/(g °C). Tallija lineārās izplešanās temperatūras koeficients ir 28 10-6 pie 20 °C un 41,5 10-6 pie 240-280 °C. Astoņdesmit pirmā elementa siltumvadītspēja ir 38,94 W / (m ∙ K), kas ir 0,093 cal / (cm sek ° C). Tallija elektriskā pretestība 0 °C temperatūrā ir 18 10-6 omi∙cm. Tallija elektriskās pretestības temperatūras koeficients samazinās, palielinoties temperatūrai: 5,177 10-3 - 3,98 10-3 (0-100 °C). Tallijs ir diamagnētisks, tā īpatnējā magnētiskā jutība 30 °C temperatūrā ir -0,249 10-6. Tallija pārejas temperatūra supravadītāja stāvoklī ir 2,39 K. Šķērsgriezums termisko neitronu uztveršanai ar tallija atomu ir 3,4 ± 0,5 barns.

Ķīmiskās īpašības

Savienojumos tallija oksidācijas pakāpe var būt +1 (Tl +) un +3 (Tl3 +), un visstabilākie savienojumi ir tie, kuros astoņdesmit pirmajam elementam ir pozitīva valence +1. Tl+ savienojumi ir ķīmiski līdzīgi kālija, nātrija, sudraba un svina savienojumiem. Lielākā daļa Tl(I) savienojumu ir gaismjutīgi. Vienvērtīgo talliju šķīdumā var oksidēt tikai ar spēcīgiem oksidētājiem: ūdeņraža peroksīdu, persulfātiem, kālija permanganātu, bromu vai hloru (elementārie halogēni oksidē talliju tikai līdz monovalentam stāvoklim). Tallija savienojumi ar III grupas elementam raksturīgāku valenci (+3) ir mazāk stabili. Tl3+ savienojumi ir spēcīgi oksidētāji, karstumā nestabili un pakļauti hidrolīzei. Tos iegūst, oksidējot Tl+ savienojumus ar spēcīgiem oksidētājiem (kālija persulfātu K2S2O8, kālija bromātu KBrO3 vai broma ūdeni). Kopumā trīsvērtīgos tallija sāļus ir grūtāk izšķīdināt nekā līdzīgus vienvērtīgos tallija sāļus. Turklāt astoņdesmit pirmo elementu raksturo savienojumu veidošanās ar formāli starpposma oksidācijas pakāpi, kurā dažiem tallija atomiem oksidācijas pakāpe ir +1, bet otrai daļai - +3. Parasti tajos esošais trīsvērtīgais tallijs ir daļa no kompleksā anjona, piemēram, viens no tallija hlorīdiem - Tl2Cl4 ir tallija (I) tetrahlortalāts (III): Tl +. Vai vēl viens piemērs: Tl + -, kur vienvērtīgais tallijs darbojas kā katjons, un trīsvērtīgais ir daļa no kompleksā anjona.

Gaisā metāliskā tallija virsma ātri oksidējas, aptraipa un pārklājas ar melnu zemākā oksīda Tl2O plēvi, kas palēnina tālāku oksidēšanos:

4Tl + O2 → 2Tl2O

Tallija oksīds (I) Tl2O ir melna kristāliska viela, kas viegli šķīst ūdenī, veidojot TlOH hidroksīdu. Tallija (I) oksīdu var iegūt, dehidratējot tallija (I) hidroksīdu:

2TlOH → Tl2O + H2O

Karsējot Tl2O gaisā, var iegūt tallija (III) oksīdu Tl2O3 – melnu vielu ar spēcīgu oksidēšanas spēju. Ozons arī oksidē talliju līdz Tl2O3. Turklāt tallija (III) oksīds veidojas, rūpīgi termiski sadaloties tallija nitrātam Tl(NO3)3:

2Tl(NO3) → Tl2O3 + NO2 + NO

Temperatūrā virs 500 °C gaisā Tl2O3 pārvēršas par Tl2O.

Ar ūdeni, kas nesatur skābekli, tallijs nereaģē. Skābekļa klātbūtnē tallijs izšķīst ūdenī, veidojot šķīstošu vienvērtīgu tallija hidroksīdu:

4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH

TlOH ir dzeltena kristāliska viela, kurai piemīt spēcīgas bāzes īpašības, kas līdzīgas sārmu metālu hidroksīdiem. Iedarbojoties ar CO2 uz TlOH šķīdumu, tallija karbonātu var iegūt:

2TlOH + CO2 → Tl2CO3 + H2O

Šis savienojums labi šķīst ūdenī un tiek izmantots citu tallija savienojumu pagatavošanā.

Lai izvairītos no oksidēšanās, tallija lietņus uzglabā zem destilēta vārīta (kas satur mazāk izšķīdušā skābekļa) ūdens slāņa. Mijiedarbojoties ar spirtiem, tallijs veido atbilstošus alkoholātus:

2Tl + 2C2H5OH → 2C2H5OTl + H2

Ja šo reakciju veic gaisa plūsmā, veidojas ūdens un alkoholāts:

4Tl + 4C2H5OH + O2 → 4TlOC2H5 + 2H2O

Sālsskābē tallijs nešķīst pasivācijas dēļ, jo veidojas nešķīstošs hlorīds TlCl. Bet slāpekļskābē metāls labi šķīst, ar sērskābi reakcija norit daudz sliktāk. Tallijs nešķīst halogenūdeņražskābē, skudrskābē, skābeņskābē un etiķskābē. Arī astoņdesmit pirmais elements nesadarbojas ar sārmiem (bez oksidētājiem). Šī iemesla dēļ atbilstošos talātus - MeTlO2 iegūst, tikai sakausējot oksīdu Tl2O3 ar metālu oksīdiem.

Jau istabas temperatūrā tallijs mijiedarbojas ar halogēniem. Ir zināmi visi vienvērtīgā un trīsvērtīgā tallija halogenīdi, kā arī vairāki kompleksie halogenīdi ar formāli vidēju tallija oksidācijas pakāpi. Tāpat kā sudraba halogenīdi, tallija fluorīds TlF labi šķīst ūdenī, savukārt hlorīds TlCl, bromīds TlBr un jodīds TlI slikti šķīst. Ilgstoši uzglabājot gaismā vai turot izkausētā stāvoklī, TlCl, TlBr un TlI kļūst tumšāki daļējas sadalīšanās dēļ:

2TlI → 2Tl + I2

Ar fosforu, arsēnu un sēru karsējot reaģē astoņdesmit pirmais elements. Tallijs nesadarbojas ar ūdeņradi, slāpekli, amoniju, oglekli, silīciju, boru un sausu oglekļa monoksīdu.

Kombinācijā ar sēru tallijs dod šādus atvasinājumus: tallija sulfīds (I) Tl2S - melna kristāliska viela, nešķīst ūdenī, starpprodukts tallija ražošanā; tallija sulfāts (I) Tl2SO4 ir balts pulveris, labi šķīst ūdenī, ir starpprodukts metāliskā tallija iegūšanas procesā. Tallija sulfīds Tl2S gandrīz kvantitatīvi tiek izgulsnēts no tallija sāļu šķīdumiem ar sērūdeņradi vai amonija sulfīdu viegli skābā, neitrālā un sārmainā vidē. To var iegūt arī tiešā sintēzē no elementiem paaugstinātā temperatūrā. Ķīmiski tīru tallija sulfātu Tl2SO4 iegūst, izšķīdinot tallija metālu atšķaidītā sērskābē.