Propriedades químicas do tálio. Envenenamento por tálio: sinais e consequências

Tálio(lat.

tálio), tl, elemento químico do grupo III do sistema periódico de Mendeleev, número atômico 81, massa atômica 204,37; em um metal cinza brilhante recém-cortado; refere-se a oligoelementos raros.

Na natureza, o elemento é representado por dois isótopos estáveis ​​203 tl (29,5%) e 205 tl (70,5%) e isótopos radioativos 207 tl - 210 tl - membros da série radioativa. Os isótopos radioativos 202 tl (t 1/2 = 12,5 dias), 204 tl (t 1/2 = 4,26 anos) e 206 tl (t 1/2 = 4,19 min) são obtidos artificialmente.

T. foi descoberto em 1861 por W. Crookes no lodo da produção de ácido sulfúrico usando o método espectroscópico ao longo da linha verde característica do espectro (daí o nome: do grego thall o s - um ramo jovem e verde). Em 1862, o químico francês C. O. Lamy isolou pela primeira vez o T. e estabeleceu sua natureza metálica.

na crosta terrestre (Clarke) 4,5? 10 -5% em peso, mas devido à dispersão extrema, seu papel nos processos naturais é pequeno. Na natureza, existem predominantemente compostos de t monovalente e menos frequentemente trivalente. Assim como os metais alcalinos, o t está concentrado na parte superior da crosta terrestre - na camada de granito (conteúdo médio

10–4%), nas rochas básicas é menor (2 × 10–5%), enquanto nas rochas ultrabásicas é apenas 1 × 10–5%. 10–6%. Apenas sete minerais T. são conhecidos (por exemplo, crouxita, lorandita, vrbaita e outros), e todos eles são extremamente raros. T. tem a maior semelhança geoquímica com K, rb, cs, e também com pb, ag, cu e bi. T. migra facilmente na biosfera. De águas naturaisé absorvido por carvões, argilas, hidróxidos de manganês, acumula-se durante a evaporação da água (por exemplo, no Lago Sivash até 5?

10-8 g/l).

Físico e Propriedades quimicas. T. metal macio, oxida facilmente ao ar e mancha rapidamente. T. a uma pressão de 0,1 MN/m 2 (1 kgf/cm 2) e uma temperatura abaixo de 233 ° C tem uma rede hexagonal compacta (a = 3,4496 å; c = 5,5137 å), acima de 233 ° C - cúbica de corpo centrado (a = 4,841 å), com altas pressões 3,9 Gn/m 2 (39.000 kgf/cm 2) - cúbico de face centrada; densidade 11,85 g/cm3; raio atômico 1,71 å, raios iônicos: tl + 1,49 å, tl 3+ 1,05 å; tpl 303,6°C; t kip 1457 ° С, capacidade térmica específica 0,130 kJl (kg?

k). Resistividade elétrica a 0°C (18 × 10–6 ohm·cm); coeficiente de temperatura da resistência elétrica 5,177? 10 -3 - 3,98?

10-3 (0-100°C). A temperatura de transição para o estado supercondutor é 2,39 K. T. É diamagnético, sua suscetibilidade magnética específica é -0,249? 10–6 (30°C).

A configuração da camada eletrônica externa do átomo tl 6 s 2 6 p 1 ; em compostos tem um estado de oxidação de +1 e +3. T. interage com oxigênio e halogênios já em temperatura ambiente, com enxofre e fósforo quando aquecido. É altamente solúvel em ácido nítrico, pior em ácido sulfúrico, insolúvel em ácidos hidrohálico, fórmico, oxálico e acético.

Não interage com soluções alcalinas; água recém-destilada que não contém oxigênio não afeta T. Os principais compostos com oxigênio: óxido tl 2 o e óxido tl 2 o 3.

Óxido nitroso e sais tl (i) nitrato, sulfato, carbonato - solúvel; cromato, dicromato, halogenetos (com exceção do flúor) e também t.óxido são moderadamente solúveis em água. tl (iii) forma um grande número de compostos complexos com ligantes inorgânicos e orgânicos.

Os halogenetos tl (iii) são altamente solúveis em água. Os compostos tl (i) são da maior importância prática.

Recibo. Em escala industrial, o técnico T.

obtido incidentalmente durante o processamento de minérios sulfetados de metais não ferrosos e ferro. É extraído de semiprodutos das indústrias de chumbo, zinco e cobre. A escolha do método de processamento da matéria-prima depende de sua composição.

Por exemplo, para extrair chumbo e outros componentes valiosos do pó da produção de chumbo, o material é sulfatizado num leito fluidizado a 300–350°C. A massa de sulfato resultante é lixiviada com água e extraída da solução com T. solução de fosfato de tributila a 50% em querosene contendo iodo e depois reextraída com ácido sulfúrico (300 g/l) com adição de peróxido de hidrogênio a 3%. .

Dos reextratos, o metal é isolado por cimentação em chapas de zinco. Depois de derreter sob uma camada soda cáustica obtenha T. com pureza de 99,99%.

Para mais limpeza profunda metal, refino eletrolítico e purificação por cristalização são usados.

Aplicativo. Em tecnologia, T. é utilizado principalmente na forma de compostos. Monocristais de soluções sólidas de haletos tibr - tli e tlcl - tlbr (conhecidos em tecnologia como KRS-5 e KRS-6) são utilizados para a fabricação de peças ópticas em dispositivos de tecnologia infravermelha; cristais tlcl e tlcl-tlbr - como radiadores de contadores Cherenkov.

tl 2 o faz parte de alguns vidros ópticos; sulfetos, oxissulfetos, selenetos, teluretos - componentes de materiais semicondutores utilizados na fabricação de fotorresistores, retificadores semicondutores, vidicons. Uma solução aquosa de uma mistura de ácido fórmico e malônico (o líquido pesado Clerici) é amplamente utilizada para separar minerais de acordo com a densidade. O amálgama T., que endurece a -59 °C, é usado em termômetros de baixa temperatura. Termômetros metálicos são usados ​​para produzir rolamentos e ligas fusíveis, bem como em medidores de oxigênio para determinação de oxigênio na água.

204tl é usado como fonte de radiação b em dispositivos de radioisótopos.

TI Darvoid.

Tálio no corpo. T. está constantemente presente nos tecidos de plantas e animais. Nos solos, o seu conteúdo médio é de 10–5%, na água do mar 10–9%, nos organismos animais 4 ? 10–5%. Nos mamíferos, o T. é bem absorvido pelo trato gastrointestinal, acumulando-se principalmente no baço e nos músculos.

Em humanos, a ingestão diária de T. com alimentos e água é de cerca de 1,6 microgramas, com ar - 0,05 microgramas. O papel biológico de T. em um organismo não se descobre. Moderadamente tóxico para plantas e altamente tóxico para mamíferos e humanos.

envenenamento T. e seus compostos são possíveis na sua preparação e utilização prática. T. penetra no corpo através do sistema respiratório, da pele intacta e do trato digestivo.

É excretado do corpo por muito tempo, principalmente na urina e nas fezes. As intoxicações agudas, subagudas e crônicas apresentam quadro clínico semelhante, diferindo na gravidade e velocidade de início dos sintomas. Em casos agudos, após 1-2 dias, aparecem sinais de danos ao trato gastrointestinal (náuseas, vômitos, dor abdominal, diarréia, prisão de ventre) e ao trato respiratório. Após 2-3 semanas, perda de cabelo, beribéri (suavização da membrana mucosa da língua, fissuras nos cantos da boca, etc.)

D.). Em casos graves, podem ocorrer polineurites, transtornos mentais, deficiência visual, etc.. Prevenção de intoxicações ocupacionais: mecanização dos processos produtivos, vedação de equipamentos, ventilação, uso de equipamentos de proteção individual.

LP Shabalika.

Lit.: Química e tecnologia de elementos raros e oligoelementos, ed. K. A. Bolshakova, volume 1, [M., 1965]; Zelikman A. N., Meyerson G. A., Metalurgia de metais raros, Moscou, 1973; Tálio e sua aplicação na tecnologia moderna, M., 1968; Tikhova G.

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Israelson Z. I., Mogilevskaya O. Ya., Suvorov. V. Questões de saúde ocupacional e patologia ocupacional no trabalho com metais raros, M., 1973.

Propriedades físico-químicas do tálio e seus compostos

O tálio é um metal macio branco prateado, que foi descoberto por método espectroscópico em 1861 por W. Grookes e independentemente por A.. Lamy em 1862.

Dez venenos mortais e seus efeitos nos humanos

de acordo com o pinheiro verde característico do espectro (tallos - botão verde). As propriedades químicas do tálio são determinadas por pertencer ao grupo lateral dos metais de transição a do grupo III dos elementos da tabela periódica.

O peso atômico do tálio é 204,39, o número atômico é 81 e a densidade é 11,85 g/cm°. Ponto de fusão 303°C, ponto de ebulição 1460°C.

A pressão de vapor do tálio a 825°C é 1, a 983°C é 10, a 1040°C é 20 e a 1457°C é 760 mm Hg. Arte. Em compostos químicos, atua como metal monovalente ou trivalente, formando dois tipos de compostos - ferrosos e óxidos. No ar, o tálio é coberto por uma película de óxido nitroso; a 100°C oxida rapidamente com formação de TI2O e Tl2O3. Reage com cloro, bromo e iodo à temperatura ambiente. Ao interagir com álcoois, forma alcoolatos.

Facilmente solúvel em HNO3.Existem sais de tálio mono e trivalente (VK Grigorovich, 1970). O tálio é um oligoelemento raro. A natureza de sua distribuição na natureza é determinada pela proximidade nas propriedades químicas e tamanhos dos raios iônicos com metais alcalinos, bem como com elementos calcofílicos.

Os concentrados comerciais de sulfetos (esfalerita, galena, pirita e marxcita) são de importância industrial como fontes de matéria-prima para a produção de tálio. O tálio não é extraído diretamente dos minérios e dos concentrados que o contêm em quantidades não superiores a milésimos de por cento.

As matérias-primas para sua produção industrial são resíduos e semiprodutos da produção de metais não ferrosos. O teor de tálio nesses materiais varia consideravelmente (de centésimos de por cento ao inteiro) e depende não apenas do teor de tápio na matéria-prima, mas também da natureza da produção e da tecnologia adotada para obtenção do metal base.

Assim, a extração do tálio está associada ao complexo processamento de matérias-primas e é realizada em conjunto com a produção de outros metais. Com baixa concentração de tálio na matéria-prima processada, a tecnologia de sua produção na primeira etapa geralmente se resume à obtenção de um concentrado de tápio, que depois é processado em metal técnico ou seu sabonete.

Na União Soviética, a produção de tálio é organizada em várias fábricas de chumbo e zinco (T.I. Darvoid et al., 1968).

Óxidos de tálio

São conhecidos 3 compostos de tálio com oxigênio: nitroso - Tl2O, óxido - Tlg2O3 e peróxido -Tl2O3 (pouco estudado).

tabela 1

Sukhoi e óxido de tálio sublimem em temperaturas elevadas.

O óxido não se dissolve em água, dissocia-se quando aquecido; o óxido se dissolve facilmente em água com a formação de um álcali forte - Tl (OH), com Álcool etílico forma alcoolato (C2H5)TlO.

ТlO interage com Si02, corroendo vidro e porcelana. O hidróxido - Tl (OH) 3 - é precipitado por álcalis de soluções de sais trivalentes de tálio, não se dissolve em água e se dissolve lentamente em ácidos minerais.

Sais de tálio

Compostos halogéneos. O tálio forma compostos monovalentes e trivalentes com cloro, bromo e iodo, mas ainda são utilizados compostos monovalentes.

mesa 2

As propriedades características desses compostos são baixa solubilidade em água, pressão de vapor significativa e aumento da fotossensibilidade.

Os sais de haleto de tálio são geralmente obtidos por precipitação de soluções aquosas seus sais. Sais de haleto de potássio e sódio são usados ​​como precipitantes.

O cloreto de tálio seco é um pó cor branca, o brometo é amarelo claro e o iodeto é amarelo brilhante; O cloreto de tálio fundido é incolor, enquanto o brometo e o iodeto são da mesma cor dos pós.

Os sais de haleto de tálio são ligeiramente solúveis em álcool, acetona e gasolina; os ácidos (nítrico e sulfúrico) dissolvem os sais haleto, principalmente quando aquecidos, com sua decomposição parcial.

Sulfato de tálio. TI2SO4 é uma substância cristalina branca, solúvel em água (a 20 C-48,7 g/l), forma sais duplos com sulfitos de outros metais, ponto de fusão 645°C.

Carbonato de tálio - carbonato de tálio - TI2CO3 - pó cristalino branco. Peso molecular 468,75; ligeiramente solúvel em água fria e solúvel em água fervente.

A solução aquosa tem uma reação fortemente alcalina, o ponto de fusão é 272-273 ° C, quando derretido forma-se uma massa marrom-avermelhada que, após resfriamento, torna-se amarela.

Líquido Clerici - malato fórmico de tálio 2T1 (HCOO) Tl2 (HC-COO-COO), cor âmbar claro, inodoro, Gravidade Específica 4,25 g/cm 3, à temperatura ambiente decompõe-se facilmente à luz, por isso o líquido é armazenado em recipiente escuro.

O peso molecular da preparação anidra é 1009,56 (de acordo com dados internacionais pesos atômicos 1961).

O tálio e seus compostos são utilizados em diversos campos da ciência e tecnologia. O valor deste metal é determinado por propriedades úteis, o que o torna indispensável em muitos processos e dispositivos.

Atualmente, existem (T.N. Darvoid et al., 1968) duas áreas de utilização do tálio que são mais promissoras em termos de escala de consumo: a produção de líquidos pesados ​​​​e a produção de vidros ópticos. Dos compostos de tálio mais utilizados na indústria, podem ser mencionados os seguintes.

1. Os monocristais KRS-5 e KRS-6 são materiais ópticos exclusivos que possuem alta transparência na região do infravermelho distante do espectro, combinados com resistência à umidade. Esses cristais são amplamente utilizados em dispositivos infravermelhos, incluindo dispositivos que operam em condições atmosféricas, onde o uso de outros cristais conhecidos (NaCl, Csl, etc.) é impossível.

2. O óxido de tálio é um componente utilizado na produção de algumas marcas de vidros ópticos com constantes ópticas incomuns.

3. Clerici líquido pesado - uma solução aquosa de uma mistura de sais de tálio, em comparação com outros líquidos pesados, possui maior gravidade específica (4,25), maior mobilidade e capacidade de se misturar com água em qualquer proporção.

O osso líquido de Clerici tem sido amplamente utilizado há várias décadas em análises mineralógicas e estudos geopogo-mineralógicos. pedras e rudo.

4. De todas as ligas metálicas, o amálgama de tálio (8,35% Tl) tem a temperatura de solidificação mais baixa de -59°C, e com pequenas adições de índio -63,3°C. Esta propriedade do amálgama de tálio é usada em termômetros de baixa temperatura e outros circuitos onde o metal líquido é necessário em baixas temperaturas.

5. Monocristais T1C1 - são usados ​​​​como radiadores de contadores espectrofotométricos Cherenkov usados ​​​​para registrar partículas de alta energia.

6. Sulfetos, selenetos e teluretos de tálio são componentes de muitos semicondutores complexos (citocondutores, materiais térmicos, semicondutores vítreos).

Alguns deles são utilizados na fabricação de dispositivos semicondutores (retificadores semicondutores, fotorresistores, vidicons).

7. Acetato e sulfato de tálio - em alguns casos utilizados na produção de venenos para roedores (celiopasto, etc.), inseticidas e pesticidas.

8. Carbonato de tálio - utilizado na fabricação de vidro, artificial pedras preciosas e em pirotecnia; nitrato - na produção de tintas luminosas.

Devido ao fato de trabalhadores de diversas indústrias terem contato com o tálio, questões sobre os efeitos biológicos e tóxicos do tálio e seus compostos nas pessoas são de interesse indiscutível.

Como envenenar uma pessoa com veneno é perguntado não apenas por invasores em potencial, mas também por usuários comuns da Internet. Hoje, o mercado farmacêutico oferece aos consumidores uma variedade de medicamentos, alguns dos quais estão disponíveis para compra sem receita médica.

E também existem substâncias tóxicas que permitem eliminar rapidamente um adversário ou, pelo contrário, provocar uma doença crónica.

O conhecimento antigo e as tecnologias modernas tornam-se armas perigosas nas mãos de pessoas competentes.

O cianeto de potássio é conhecido por quase todos: no início do século 20, um pó perigoso era uma forma comum de se livrar de rostos indesejados.

O veneno pertence ao grupo dos derivados do ácido cianídrico e é altamente solúvel em água. Algumas fontes apontam para o cheiro específico desta substância, porém, nem todas as pessoas conseguem senti-la. O cianeto de potássio causa envenenamento se ingerido e também é perigoso inalar partículas de pó e vapores de soluções. A dose letal do veneno é de apenas alguns gramas, mas na maioria dos casos depende do peso e caracteristicas individuais organismo.

Com a ajuda do cianeto de potássio, você pode envenenar rapidamente uma pessoa.

A morte é afetada pela forma como a substância entra no corpo, portanto, quando as partículas são inaladas, a ação da toxina se manifesta instantaneamente e, ao entrar no estômago, o veneno começa a causar consequências irreversíveis após 15 minutos.

A vítima passa por vários estágios de intoxicação. No início, sente-se dor de garganta, depois começam as náuseas e os vômitos e é possível que haja dormência na faringe.

Com o tempo, a fraqueza geral aumenta, surge uma sensação de medo e o pulso diminui. Posteriormente, são notados sinais como convulsões e perda de consciência. Via de regra, se for ingerida uma dose suficiente de veneno, uma pessoa morre em 4 horas.

Com o advento de novos medicamentos no mercado farmacêutico, as pessoas se interessam em saber como envenenar uma pessoa com comprimidos.

A lista de venenos perigosos, se usados ​​incorretamente, inclui os seguintes medicamentos:

• pílulas para dormir "Fenazepam";
• água de heléboro;
• cai "Corvalol".

O medicamento "Phenazepam" é prescrito pelos médicos como remédio para insônia, ataques de pânico e estresse.

Envenenamento por tálio

Refere-se a drogas psicotrópicas, e os infratores usam essa droga para envenenar uma pessoa em um sonho.

Como muitas outras drogas, o “Phenazepam” é incompatível com o álcool - é o que os criminosos usam, já que o uso conjunto desses comprimidos e bebidas alcoólicas leva à parada respiratória e à morte.

Mas não é fácil conseguir o medicamento descrito, pois ele é dispensado exclusivamente mediante receita médica.

A água de heléboro é vendida gratuitamente em farmácias e é usada não só na medicina tradicional, mas também como remédio para a dependência do álcool. Porém, alguns casos de intoxicação intencional não são levados em consideração, portanto tal remédio é indicado para quem deseja envenenar uma pessoa sem determinar o veneno.

O resultado fatal ocorre quando ingerido 2 anos.

matérias-primas, a água do heléboro afeta negativamente o funcionamento do coração e a pressão arterial. Assim, o fornecimento de oxigênio ao cérebro diminui gradativamente.

Via de regra, o álcool acelera a absorção do veneno e os sinais de intoxicação pela água do heléboro se desenvolvem 20 minutos após a ingestão do remédio. O vômito começa e são observados sintomas como sede intensa, frequência cardíaca lenta e transtorno mental.

A morte ocorre em média após 8 horas, tal droga permite ao criminoso envenenar uma pessoa sem determinar a causa exata da morte.

Gotas de "Corvalol" podem ser adquiridas em qualquer farmácia, o que as torna um medicamento acessível e eficaz para intoxicações.

A dose letal do medicamento depende do peso e da idade da pessoa, em média é de 150 gotas.

A intoxicação é caracterizada por sono prolongado, diminuição pressão arterial e pupilas dilatadas.

O uso conjunto desta droga com álcool é especialmente perigoso, caso em que surge taquicardia e a pele fica azulada.

Muito provavelmente, não funcionará envenenar uma pessoa lentamente com a ajuda de gotas de Corvalol; um resultado fatal ocorre em um dia, que é usado por vários elementos anti-sociais da sociedade.

Compostos químicos de tálio

Propriedades do tálio e seus compostos

Apresentação referência histórica sobre tálio

O tálio foi descoberto em 1861 pelo físico inglês Crookes no lodo da câmara de plantas de ácido sulfúrico. Foi detectado pela linha verde característica no espectro.

O tálio pertence ao terceiro grupo do sistema Periódico.

Número atômico 81

Massa atômica 204,89

Densidade, g/cm3 11,83

Ponto de fusão, °С 303

Ponto de ebulição, °С 1406

Potencial normal do eletrodo, V -0,336

O α-tálio é estável até 230 °C, acima desta temperatura a modificação β é estável.

O tálio é um metal macio, branco prateado.

No entanto, tem um ponto de ebulição elevado.

No ar à temperatura normal, é rapidamente coberto por uma película preta de óxido de tálio Tl2O, o que retarda a oxidação adicional; acima de 100 ºС, o metal é rapidamente oxidado com a formação de uma mistura de Tl2O e T12O3.

Na água, o tálio corrói lentamente na presença de oxigênio.

O metal se dissolve em ácido nítrico, mais lentamente em ácido sulfúrico.

No ácido clorídrico, o tálio é ligeiramente solúvel devido à formação de uma película protetora de cloreto de tálio. O tálio não se dissolve em soluções alcalinas.

O metal reage com cloro, bromo e iodo já à temperatura ambiente.

O tálio é caracterizado por compostos nos quais apresenta estado de oxidação +1; compostos correspondentes ao estado de oxidação +3 são menos estáveis.

Os compostos com estado de oxidação de tálio +1 são semelhantes em várias propriedades aos compostos de metais alcalinos e prata.

Tl2O - mp=330 ºС, dissolve-se em H2O com formação de TlOH.

Tl2O3 - mp=716 ºС, preto-marrom, em temperaturas acima de 716 ºС decompõe-se em Tl2O.

Tl2S - pf=450 ºС, pouco solúvel em HCl, facilmente oxidado em temperaturas acima de 600 ºС.

A semelhança com os metais alcalinos se manifesta na formação pelo tálio monovalente de um hidróxido altamente solúvel TlOH, que possui propriedades de uma base forte; a formação de sulfato solúvel, carbonato, ferrocianeto e sulfatos duplos, como alúmen.

A semelhança com a prata reside na formação de haletos pouco solúveis pelo tálio (a solubilidade diminui na série TlC1-T1Br-T1I); a formação de cromatos pouco solúveis Tl2CrO4 e Tl2Cr2O7 e sulfeto Tl2S.

No entanto, ao contrário dos íons de prata, os íons T1+ não formam complexos de amônia. Para a oxidação de íons T1+ a T13+ em soluções aquosas, são utilizados agentes oxidantes fortes, como cloro ou permanganato de potássio.

T1(OH)3 precipita de soluções em pH = 3-4.

Ao trabalhar com tálio, é necessário levar em consideração a toxicidade de seus compostos.

O tálio e seus compostos são utilizados em diversos campos da tecnologia:

óptica infravermelha.

O brometo e o iodeto de tálio (cloreto de tálio) são utilizados na fabricação de janelas, lentes, prismas, cubetas de instrumentos ópticos que operam na região infravermelha do espectro.

Eletrônica semicondutora. Os compostos de tálio possuem boas propriedades isolantes e são utilizados na fabricação de transistores e revestimentos isolantes.

Instrumentação. O isótopo radioativo T1240 (meia-vida 2,7 anos) é utilizado como fonte de radiação β em detectores de falhas para controlar a qualidade de materiais, medir espessura de produtos e revestimentos.

Ligas.

O tálio é encontrado em algumas ligas de rolamentos à base de chumbo. A liga de ligas de chumbo com tálio aumenta sua resistência à corrosão.

Agricultura. O sulfato de tálio é usado como pesticida.

Leia também:

Biblioteca popular de elementos químicos

Tálio

Existem muitos paradoxos na história da descoberta dos elementos químicos.

Aconteceu que um pesquisador estava em busca de um elemento ainda desconhecido e outro o encontrou. Às vezes, vários cientistas “seguiam um caminho paralelo” e, depois da descoberta (e alguns sempre chegam a isso um pouco mais cedo que outros), surgiam disputas de prioridade.

Às vezes acontecia que um novo elemento se fazia sentir de repente, inesperadamente. Foi assim que o elemento nº 81, o tálio, foi descoberto. Em março de 1861, o cientista inglês William Crookes examinou a poeira que ficou presa em uma das fábricas de ácido sulfúrico. Crookes acreditava que essa poeira deveria conter selênio e telúrio - análogos do enxofre. Ele encontrou selênio, mas não conseguiu detectar o telúrio por métodos químicos convencionais.

Então Crookes decidiu usar um método de análise espectral novo para a época e muito sensível. No espectro, ele descobriu inesperadamente uma nova linha de cor verde clara, que não poderia ser atribuída a nenhum dos elementos conhecidos. Essa linha brilhante foi a primeira “novidade” do novo elemento. Graças a ela ele foi descoberto e graças a ela foi nomeado em latim talo - “ramo em flor”. A linha espectral da cor da folhagem jovem acabou sendo " cartão telefônico» tálio.

Em grego (e a maioria dos nomes dos elementos tem origem em latim ou grego), a palavra soa quase a mesma, que é traduzida para o russo como “arrivista”.

Tálio realmente acabou sendo um arrivista - eles não o procuraram, mas ele foi encontrado ...

Elemento estranho

Mais de 30 anos se passaram desde a descoberta de Crookes, e o tálio ainda era um dos elementos menos estudados. Foi procurado na natureza e encontrado, mas, via de regra, em concentrações mínimas.

Somente em 1896 o cientista russo I.A. Antipov descobriu um teor aumentado de tálio na marcassita da Silésia.

Naquela época, falava-se do tálio como um elemento raro e disperso, e também como um elemento com estranhezas. Quase tudo isso é verdade hoje.

Só o tálio não é tão raro - seu conteúdo na crosta terrestre é de 0,0003% - muito mais do que, por exemplo, ouro, prata ou mercúrio. Também foram encontrados minerais próprios deste elemento - minerais muito raros lorandita TlAsS2, vrbaita Tl(As, Sb)3S5 e outros.

Mas nem um único depósito de minerais de tálio na Terra é de interesse para a indústria. Este elemento é obtido durante o processamento de diversas substâncias e minérios - como subproduto. O tálio realmente estava muito disperso.

E estranhezas em suas propriedades, como dizem, são mais que suficientes. Por um lado, o tálio é semelhante aos metais alcalinos. E, ao mesmo tempo, é um pouco semelhante à prata e um pouco ao chumbo e ao estanho. Julgue por si mesmo: assim como o potássio e o sódio, o tálio geralmente exibe uma valência de 1+, o hidróxido de tálio monovalente TlOH é uma base forte, altamente solúvel em água.

Assim como os metais alcalinos, o tálio é capaz de formar poliiodetos, polissulfetos, alcoolatos... Mas a fraca solubilidade do cloreto, brometo e iodeto do tálio monovalente em água torna esse elemento relacionado à prata.

E na aparência, densidade, dureza, ponto de fusão - em todo o complexo de propriedades físicas - o tálio se assemelha acima de tudo ao chumbo.

E ao mesmo tempo ocupa um lugar no grupo III do sistema periódico, no mesmo subgrupo do gálio e do índio, e as propriedades dos elementos desse subgrupo mudam com bastante naturalidade.

Além da valência 1+, o tálio também pode apresentar a valência 34-, o que é natural para um elemento do grupo III.

Como regra, os sais de tálio trivalentes são mais difíceis de dissolver do que os sais de tálio monovalentes semelhantes. Estes últimos, aliás, foram mais bem estudados e têm maior importância prática.

Mas existem compostos que contêm tálio. Por exemplo, haletos de tálio mono e trivalentes são capazes de reagir entre si.

E depois há os curiosos compostos complexos, em particular Tl1+ –. Nele, o tálio monovalente atua como um cátion e o trivalente faz parte do ânion complexo.

Enfatizando a combinação várias propriedades neste elemento, o químico francês Dumas escreveu: “Não seria exagero se, do ponto de vista da classificação geralmente aceita dos metais, disséssemos que o tálio combina propriedades opostas que nos permitem chamá-lo de metal paradoxal”.

Além disso, Dumas argumenta que entre os metais o controverso tálio ocupa o mesmo lugar que o ornitorrinco ocupa entre os animais. E, ao mesmo tempo, Dumas (e ele foi um dos primeiros pesquisadores do elemento nº 81) acreditava que “o tálio está destinado a marcar uma era na história da química”.

A era do tálio ainda não terminou e provavelmente não terminará.

Mas uso pratico ele encontrou (embora não imediatamente). Para algumas indústrias e ciências, este elemento é realmente importante.

Aplicação de tálio

O tálio permaneceu "desempregado" por 60 anos após a descoberta de Crookes.

Mas, no início da década de 20 do nosso século, as propriedades específicas das preparações de tálio foram descobertas e a demanda por elas apareceu imediatamente.

Em 1920, um veneno patenteado contra roedores foi obtido na Alemanha, que incluía sulfato de tálio Tl2SO4. Essa substância insípida e inodora às vezes é incluída hoje na composição de inseticidas e zoocidas.

Na mesma década de 1920, apareceu um artigo de Case na revista Physical Review, que descobriu que a condutividade elétrica de um dos compostos do tálio (seu oxissulfeto) muda sob a ação da luz.

Logo foram feitas as primeiras fotocélulas, cujo meio de trabalho era justamente essa substância. Eles são especialmente sensíveis aos raios infravermelhos.

Outros compostos do elemento nº 81, em particular cristais mistos de brometo e iodeto de tálio monovalente, transmitem bem os raios infravermelhos. Esses cristais foram obtidos pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial. Eles foram cultivados em cadinhos de platina a 470°C e usados ​​em dispositivos de sinalização infravermelha, bem como para detectar atiradores inimigos.

Mais tarde, TlBr e TlI foram usados ​​em contadores de cintilação para registrar radiação alfa e beta...

É sabido que as queimaduras solares na nossa pele surgem principalmente devido aos raios ultravioleta e que estes raios também têm efeito bactericida.

No entanto, conforme estabelecido, nem todos os raios da parte ultravioleta do espectro são igualmente eficazes. Os médicos emitem radiação eritematosa ou eritematosa (do latim aeritema - “vermelhidão”), as ações são genuínos “raios bronzeadores”. E, claro, materiais capazes de converter a radiação ultravioleta primária em raios eritemais são muito importantes para a fisioterapia.

Esses materiais revelaram-se alguns silicatos e fosfatos de metais alcalino-terrosos ativados por tálio.

A medicina utiliza outros compostos do elemento #81. Eles são usados, em particular, para depilação em micose - os sais de tálio em doses apropriadas levam à calvície temporária. O uso generalizado de sais de tálio na medicina é dificultado pelo fato de a diferença entre as doses terapêuticas e tóxicas desses sais ser pequena.

A toxicidade do tálio e seus sais exige que sejam manuseados com cuidado e cuidado.

Até agora, falando sobre os benefícios práticos do tálio, tocamos apenas nos seus compostos. Pode-se acrescentar que o carbonato de tálio Tl2CO3 é utilizado para obter vidro com alto índice de refração dos raios de luz. Mas e o próprio tálio? Também é usado, embora talvez não tão amplamente quanto os sais.

O tálio metálico faz parte de algumas ligas, conferindo-lhes resistência a ácidos, resistência e resistência ao desgaste. Na maioria das vezes, o tálio é introduzido em ligas com base no chumbo relacionado. Liga de rolamento - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn e 8% Tl supera as melhores ligas de rolamento de estanho. Uma liga de 70% Pb, 20% Sn e 10% Tl é resistente aos ácidos nítrico e clorídrico.

Um pouco distante está uma liga de tálio com mercúrio - amálgama de tálio, contendo aproximadamente 8,5% do elemento nº 81.

Em condições normais, é líquido e, ao contrário do mercúrio puro, permanece no estado líquido a temperaturas até –60°C. A liga é utilizada em selos líquidos, interruptores, termômetros que operam no Extremo Norte, em experimentos com baixas temperaturas.

Na indústria química, o tálio metálico, assim como alguns de seus compostos, é utilizado como catalisador, em particular, na redução do nitrobenzeno com hidrogênio.

Os radioisótopos do tálio também não ficaram sem trabalho.

O tálio-204 (meia-vida de 3,56 anos) é um emissor beta puro. É utilizado em instrumentação projetada para medir a espessura de revestimentos e produtos de paredes finas.

Instalações semelhantes com tálio radioativo removem a eletricidade estática dos produtos acabados nas indústrias de papel e têxtil.

Pensamos que os exemplos já dados são suficientes para considerar incondicionalmente comprovada a utilidade do elemento nº 81.

E não falamos sobre o fato de que o tálio fará uma era na química - isso é tudo Dumas. Porém, não Alexandre Dumas (o que seria perfeitamente compreensível com sua imaginação), mas Jean Baptiste Andre Dumas - homônimo do escritor, um químico bastante sério.

Mas, notamos que a fantasia também traz mais benefícios do que danos aos químicos...

Um pouco mais de história

O químico francês Lamy descobriu o tálio independentemente de Crookes. Ele descobriu a linha espectral verde enquanto examinava lodo de outra planta de ácido sulfúrico.

Ele foi o primeiro a obter algum tálio elementar, estabeleceu sua natureza metálica e estudou algumas de suas propriedades. Crooks estava apenas alguns meses à frente de Lamy.

Sobre minerais de tálio

Em alguns minerais raros - lorandita, vrbaita, gutchinsonita, krooksita - o conteúdo do elemento nº 81 é muito alto - de 16 a 80%. A única pena é que todos esses minerais são muito raros. O último mineral de tálio, que é óxido de tálio trivalente quase puro Tl2O3 (79,52% Tl), foi encontrado em 1956.

no território da RSS do Uzbequistão. Este mineral foi chamado de avicenita - em homenagem ao sábio, médico e filósofo Avicena, ou mais corretamente, Abu Ali ibn Sina.

Tálio na natureza

O tálio é encontrado em organismos vegetais e animais. Pode ser encontrada no tabaco, raízes de chicória, espinafre, madeira de faia, uva, beterraba e outras plantas. Dos animais, as águas-vivas, as anêmonas do mar e as anêmonas do mar contêm mais tálio. estrelas do mar e outros habitantes dos mares.

Algumas plantas acumulam tálio durante sua atividade vital. O tálio foi encontrado em beterraba cultivada em solo onde os métodos analíticos mais sutis não conseguiram detectar o elemento nº 81. Posteriormente constatou-se que mesmo com concentração mínima de tálio no solo, a beterraba consegue concentrá-lo e acumulá-lo.

Não só de chaminés

O descobridor do tálio o encontrou na poeira voadora de uma planta de ácido sulfúrico.

Agora parece natural que o tálio, de fato, tenha sido encontrado na chaminé - afinal, na temperatura de fundição dos minérios, os compostos de tálio tornam-se voláteis.

No pó soprado para a chaminé, condensam-se, via de regra, na forma de óxido e sulfato. Para extrair o tálio da mistura (e o pó é uma mistura de muitas substâncias), a boa solubilidade da maioria dos compostos monovalentes de tálio ajuda. Eles são extraídos de poeira acidificada água quente.

Veneno de rato - dose letal para humanos, sintomas e consequências do envenenamento

O aumento da solubilidade ajuda a purificar com sucesso o tálio de inúmeras impurezas. Depois disso, obtém-se o tálio metálico. O método de obtenção do tálio metálico depende de qual de seus compostos foi o produto final da etapa de produção anterior.

Se carbonato, sulfato ou perclorato de tálio foi obtido, então o elemento nº 81 é extraído deles por eletrólise; se foi obtido cloreto ou oxalato, recorra à recuperação usual. O sulfato de tálio solúvel em água Tl2SO4 mais avançado tecnologicamente. Ele próprio serve como eletrólito, durante a eletrólise do qual o tálio esponjoso é depositado em cátodos de alumínio. Esta esponja é então prensada, derretida e moldada num molde. Deve-se lembrar que o tálio é sempre obtido de passagem: junto com o chumbo, o zinco, o cádmio e alguns outros elementos.

Essa é a sorte dos dispersos...

O isótopo mais leve do tálio

O elemento #81 possui dois isótopos estáveis ​​e 19 radioativos (com números de massa variando de 189 a 210). O último, em 1972, no Laboratório de Problemas Nucleares do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear de Dubna, recebeu o isótopo mais leve desse elemento, o tálio-189.

Foi obtido irradiando um alvo de difluoreto de chumbo com prótons acelerados com energia de 660 MeV, seguido da separação dos produtos das reações nucleares em um separador de massa.

A meia-vida do isótopo de tálio mais leve acabou sendo aproximadamente a mesma do mais pesado, é igual a 1,4 ± 0,4 minutos (para 210Tl - 1,32 minutos).

O tálio é um elemento do subgrupo principal do terceiro grupo do sexto período do sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev, número atômico 81. É denotado pelo símbolo Tl (lat. Tálio). Pertence ao grupo dos metais pesados. A substância simples tálio é um metal branco macio com um tom azulado.

O tálio foi descoberto pelo método espectral em 1861 por William Crookes no lodo das câmaras de chumbo da planta de ácido sulfúrico de Harz. O metal tálio puro foi obtido independentemente por Crookes e pelo químico francês Claude-Auguste Lamy em 1862.

Em março de 1861, o cientista inglês William Crookes examinou a poeira que ficou presa em uma das fábricas de ácido sulfúrico. Crookes acreditava que essa poeira deveria conter selênio e telúrio - análogos do enxofre. Ele encontrou selênio, mas não conseguiu detectar o telúrio por métodos químicos convencionais. Então Crookes decidiu usar um método de análise espectral novo para a época e muito sensível. No espectro, ele descobriu inesperadamente uma nova linha de cor verde clara, que não poderia ser atribuída a nenhum dos elementos conhecidos. Essa linha brilhante foi a primeira “novidade” do novo elemento. Graças a ela ele foi descoberto e graças a ela foi nomeado em latim talo - “ramo em flor”. A linha espectral da cor da folhagem jovem acabou sendo o “cartão de visita” do tálio.

Mais de 30 anos se passaram desde a descoberta de Crookes, e o tálio ainda era um dos elementos menos estudados. Foi procurado na natureza e encontrado, mas, via de regra, em concentrações mínimas. Somente em 1896 o cientista russo I.A. Antipov descobriu um teor aumentado de tálio na marcassita da Silésia.

O tálio é um oligoelemento. Contido em senões e piritas de zinco, cobre e ferro, em sais de potássio e micas. Tálio - metal pesado. Apenas sete minerais de tálio são conhecidos (por exemplo, crooksita (Cu, Tl, Ag) 2 Se, lorandita TlAsS 2, vrbaite Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20, gutchinsonita (Pb, Tl) S Ag 2 S 5As 2 S 5, avicennit Tl 2 O 3 e outros), todos extremamente raros. A maior parte do tálio está associada a sulfetos e principalmente a dissulfetos de ferro. Na pirita, foi encontrada em 25% das amostras analisadas. Seu conteúdo em dissulfetos de ferro costuma ser de 0,1 a 0,2% e às vezes chega a 0,5%. Na galena, o conteúdo de tálio varia de 0,003 a 0,1% e raramente mais. Altas concentrações de tálio em dissulfetos e galena são características de depósitos de chumbo-zinco de baixa temperatura em calcários. O teor de tálio, chegando a 0,5%, é observado em alguns sulfossais. Uma pequena quantidade de tálio ocorre em muitos outros sulfetos, por exemplo, na esfalerita e na calcopirita de alguns depósitos de pirita de cobre. Seu conteúdo varia de 25 a 50 g/t.

Mas nem um único depósito de minerais de tálio na Terra é de interesse para a indústria. Este elemento é obtido durante o processamento de diversas substâncias e minérios - como subproduto.

O tálio tem a maior semelhança geoquímica com K, Rb, Cs, bem como com Pb, Ag, Cu, Bi. O tálio migra facilmente na biosfera. Das águas naturais, é absorvido por carvões, argilas, hidróxidos de manganês, acumula-se quando a água evapora (por exemplo, no Lago Sivash até 5·10 -8 g/l). Contido em minerais de potássio (mica, feldspatos), minérios sulfetados: galena, esfalerita, marquesita (até 0,5%), cinábrio. Como impureza, está presente nos óxidos naturais de manganês e ferro.

O tálio é encontrado em organismos vegetais e animais. Pode ser encontrada no tabaco, raízes de chicória, espinafre, madeira de faia, uva, beterraba e outras plantas. Dos animais, as águas-vivas, as anêmonas, as estrelas do mar e outros habitantes dos mares contêm mais tálio. Algumas plantas acumulam tálio durante sua atividade vital. O tálio foi encontrado em beterraba cultivada em solo onde o elemento não pôde ser detectado pelos métodos analíticos mais sutis.

O tálio comercialmente puro é purificado de outros elementos contidos no pó de combustão (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te) por dissolução em ácido diluído quente, seguido pela precipitação de sulfato de chumbo insolúvel e adição de HCl a precipitar cloreto de tálio (TlCl). A purificação adicional é obtida por eletrólise do sulfato de tálio em ácido sulfúrico diluído usando fio de platina, seguida pela fusão do tálio liberado em uma atmosfera de hidrogênio a 350-400°C.

O descobridor do tálio o encontrou na poeira voadora de uma planta de ácido sulfúrico. Agora parece natural que o tálio, de fato, tenha sido encontrado na chaminé - afinal, na temperatura de fundição dos minérios, os compostos de tálio tornam-se voláteis. No pó soprado para a chaminé, condensam-se, via de regra, na forma de óxido e sulfato. Para extrair o tálio da mistura (e o pó é uma mistura de muitas substâncias), a boa solubilidade da maioria dos compostos monovalentes de tálio ajuda. São extraídos do pó com água quente acidificada. O aumento da solubilidade ajuda a purificar com sucesso o tálio de inúmeras impurezas. Depois disso, obtém-se o tálio metálico. O método de obtenção do tálio metálico depende de qual de seus compostos foi o produto final da etapa de produção anterior. Se carbonato, sulfato ou perclorato de tálio foi obtido, então o elemento nº 81 é extraído deles por eletrólise; se foi obtido cloreto ou oxalato, recorra à recuperação usual. O sulfato de tálio solúvel em água Tl 2 SO 4 tecnologicamente mais avançado. Ele próprio serve como eletrólito, durante a eletrólise do qual o tálio esponjoso é depositado em cátodos de alumínio. Esta esponja é então prensada, derretida e moldada num molde. Deve-se lembrar que o tálio é sempre obtido de passagem: junto com o chumbo, o zinco, o cádmio e alguns outros elementos.

Por um lado, o tálio é semelhante aos metais alcalinos. E, ao mesmo tempo, é um pouco semelhante à prata e um pouco ao chumbo e ao estanho. Julgue por si mesmo: assim como o potássio e o sódio, o tálio geralmente exibe uma valência de 1+, o hidróxido de tálio monovalente TlOH é uma base forte, altamente solúvel em água. Assim como os metais alcalinos, o tálio é capaz de formar poliiodetos, polissulfetos e alcoolatos. Mas a fraca solubilidade em água de cloreto, brometo e iodeto de tálio monovalente torna esse elemento relacionado à prata. E na aparência, densidade, dureza, ponto de fusão - em todo o complexo de propriedades físicas - o tálio se assemelha acima de tudo ao chumbo.

E ao mesmo tempo ocupa um lugar no grupo III do sistema periódico, no mesmo subgrupo do gálio e do índio, e as propriedades dos elementos desse subgrupo mudam com bastante naturalidade.

Além da valência 1+, o tálio também pode apresentar a valência 34-, o que é natural para um elemento do grupo III. Como regra, os sais de tálio trivalentes são mais difíceis de dissolver do que os sais de tálio monovalentes semelhantes. Estes últimos, aliás, foram mais bem estudados e têm maior importância prática.

Mas existem compostos que contêm tálio. Por exemplo, haletos de tálio mono e trivalentes são capazes de reagir entre si. E há ainda compostos complexos curiosos, em particular Tl 1+ - . Nele, o tálio monovalente atua como um cátion e o trivalente faz parte do ânion complexo.

O tálio é um metal branco com um tom azulado. Existe em três modificações.

Modificação de baixa temperatura Tl II com rede hexagonal, a=0,34566nm, c=0,55248nm. Acima de 234 °C, há uma modificação de alta temperatura do Tl I, com uma rede cúbica centrada no volume do tipo α-Fe, A=0,3882nm. A 3,67 GPa e 25 °C - modificação Tl III com uma rede cúbica centrada na face, A=0,4778nm.

O tálio é diamagnético. A uma temperatura de 2,39 K, passa para o estado supercondutor.

O tálio é um veneno altamente tóxico e o envenenamento com ele geralmente termina em morte. A intoxicação por tálio e seus compostos é possível quando obtidos e utilizados na prática. O tálio entra no corpo através do sistema respiratório, da pele intacta e do trato digestivo. Excretado do corpo por muito tempo. As intoxicações agudas, subagudas e crônicas apresentam quadro clínico semelhante, diferindo na gravidade e velocidade de início dos sintomas. Em casos agudos, após 1-2 dias, aparecem sinais de danos ao trato gastrointestinal (náuseas, vômitos, dor abdominal, diarréia, prisão de ventre) e ao trato respiratório. Após 2-3 semanas, observam-se queda de cabelo, fenômenos de beribéri (suavização da membrana mucosa da língua, rachaduras nos cantos da boca, etc.). Em casos graves, podem ocorrer polineurite, transtornos mentais, deficiência visual, etc.

Para o sulfato de tálio, a dose oral letal para humanos é de cerca de 1 G. São conhecidos casos em que doses de 8 mg/kg, bem como de 10-15 mg/kg, foram fatais. O envenenamento dura várias semanas (2-3) semanas e, 3-4 dias após a ingestão do veneno, ocorre um bem-estar imaginário.

A concentração máxima permitida na água para o tálio é de apenas 0,0001 mg/m3, em ar atmosférico- 0,004mg/m3.

O tálio também representa um risco ambiental significativo devido ao fato de que, quando removido de um recipiente lacrado, oxida rapidamente ao ar livre.

Aplicação de tálio

Em 1920, um veneno patenteado contra roedores foi obtido na Alemanha, que incluía sulfato de tálio Tl 2 SO 4 . Essa substância insípida e inodora às vezes é incluída hoje na composição de inseticidas e zoocidas.

A partir dele foram feitas as primeiras fotocélulas, cujo meio de trabalho era justamente essa substância. Eles são especialmente sensíveis aos raios infravermelhos.

Outros compostos deste metal, em particular cristais mistos de brometo e iodeto de tálio monovalente, transmitem bem os raios infravermelhos. Esses cristais foram obtidos pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial. Eles foram cultivados em cadinhos de platina a 470°C e usados ​​em dispositivos de sinalização infravermelha, bem como para detectar atiradores de elite em guerra.

Os sais de tálio são usados, em particular, para remover pelos na micose - os sais de tálio em doses apropriadas levam à calvície temporária. A ampla utilização desse metal na medicina é dificultada pelo fato de a diferença entre as doses terapêuticas e tóxicas desses sais ser pequena. A toxicidade do tálio e seus sais exige que sejam manuseados com cuidado e cuidado.

O tálio metálico faz parte de algumas ligas, conferindo-lhes resistência a ácidos, resistência e resistência ao desgaste. Na maioria das vezes, o tálio é introduzido em ligas com base no chumbo relacionado. Liga de rolamento - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn e 8% Tl supera as melhores ligas de rolamento de estanho. Uma liga de 70% Pb, 20% Sn e 10% Tl é resistente aos ácidos nítrico e clorídrico.

Um pouco distante está uma liga de tálio com mercúrio - amálgama de tálio, contendo aproximadamente 8,5% do elemento nº 81. Em condições normais, é líquido e, ao contrário do mercúrio puro, permanece no estado líquido a temperaturas até –60°C. A liga é utilizada em selos líquidos, interruptores, termômetros que operam no Extremo Norte, em experimentos com baixas temperaturas.

Na indústria química, o tálio metálico, assim como alguns de seus compostos, é utilizado como catalisador, em particular, na redução do nitrobenzeno com hidrogênio.

Os radioisótopos do tálio também não ficaram sem trabalho. O tálio-204 (meia-vida de 3,56 anos) é um emissor beta puro. O tálio-204 é usado como fonte de radiação beta em muitos dispositivos para monitoramento e pesquisa de processos industriais. Com a ajuda de tais dispositivos, por exemplo, a espessura de um tecido ou papel em movimento é medida automaticamente: assim que os raios beta que passam por uma camada de material começam a enfraquecer ou aumentar (o que significa que a espessura do material aumentou ou diminuído em conformidade), o dispositivo automático dá o comando necessário e restaura o "status quo", ou seja, o regime tecnológico ideal. Outros dispositivos com tálio radioativo como mão removem a carga estática prejudicial que ocorre nas instalações de produção das indústrias têxtil, de papel e de cinema.

Isótopos de tálio

O elemento possui dois isótopos estáveis ​​e 19 radioativos (com números de massa variando de 189 a 210). O último, em 1972, no Laboratório de Problemas Nucleares do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear de Dubna, recebeu o isótopo mais leve desse elemento, o tálio-189. Foi obtido irradiando um alvo de difluoreto de chumbo com prótons acelerados com energia de 660 MeV, seguido da separação dos produtos das reações nucleares em um separador de massa. A meia-vida do isótopo de tálio mais leve acabou sendo aproximadamente a mesma do mais pesado, é de 1,4 ± 0,4 minutos (para 210 Tl - 1,32 minutos).

Reservas e produção de tálio

Os recursos mundiais de tálio associados aos recursos de zinco chegam a cerca de 17 mil toneladas; a maioria deles está concentrada no Canadá, Europa e EUA. Outras 630 mil toneladas estão ligadas aos recursos mundiais de carvão. O conteúdo médio de tálio na crosta terrestre é estimado em 0,7 partes por milhão. O Serviço Geológico dos EUA estima as reservas mundiais e a base de reserva do tálio contido nos minérios de zinco em 380 e 650 toneladas, respectivamente, das quais os Estados Unidos respondem por 32 e 120 toneladas, respectivamente.

A produção mundial de tálio em 2006 foi estimada em 10 toneladas, inalterada em relação a 2005. O tálio é extraído como subproduto em vários países a partir de poeira e resíduos gerados durante o processamento de minérios de cobre, zinco e chumbo. Nos EUA, este metal não é extraído desde 1981, apesar da sua presença em minérios extraídos ou processados.

Na Rússia e nos países da CEI, existem cerca de 10 empresas que extraem tálio no processo de produção.

(lat. Tálio, símbolo Tl) elemento do 13º (IIIa) grupo do sistema periódico, número atômico 81, massa atômica relativa 204,38. O tálio natural consiste em dois isótopos estáveis: 203 Tl (29,524 at.%) e 205 Tl (70,476 at.%), e são conhecidos um total de 35 isótopos com números de massa de 176 a 210. Em compostos químicos, o tálio exibe estados de oxidação +1 e +3, ocorre na natureza principalmente no estado de oxidação +1, o tálio trivalente é muito menos comum.

No início da década de 1850, o jovem químico inglês William Crookes (1832-1919) trabalhava na extração de selênio do pó coletado na fábrica de ácido sulfúrico em Tilkerode (norte da Alemanha). Ele presumiu que havia telúrio nos resíduos deixados após a extração do selênio, mas, após realizar uma análise química, não conseguiu detectá-lo. Porém, Crookes decidiu manter as amostras estudadas em seu laboratório. Em 1861, Crookes teve a oportunidade de realizar análises espectrais e em março daquele ano decidiu usar um espectroscópio para determinar se o telúrio estava contido nos resíduos. Ao carregar os resíduos para a chama do queimador, Crookes ficou surpreso ao encontrar uma linha verde brilhante que desapareceu rapidamente. Depois de repetir várias vezes o experimento e examinar os espectros dos elementos contidos nas amostras (antimônio, arsênico, ósmio, selênio e telúrio), ele se convenceu de que a linha verde pertencia a um elemento desconhecido. Das pequenas quantidades de resíduos que restaram com ele, Crookes conseguiu até isolar uma quantidade muito pequena do elemento descoberto, que propôs chamar de tálio da palavra grega qallóV, que significa "ramo verde jovem".

Mais ou menos na mesma época que Crookes, o químico francês Claude Auguste Lamy (1800-1884) descobriu independentemente o novo elemento enquanto estudava lama de ácido sulfúrico em Loos. A presença de tálio nas amostras também foi registrada por ele por meio de espectroscópio. Com grandes quantidades de lodo, Lamy conseguiu isolar 14 gramas de tálio e descrever detalhadamente suas propriedades. Lamy mostrou que o tálio é um metal, e não um análogo do selênio, como acreditava Crookes (o artigo de Crookes foi intitulado Sobre a existência de um novo elemento pertencente ao grupo do enxofre A mensagem de Lamy apareceu em 1862, alguns meses depois da do descobridor (30 de março de 1861).

Tálio na natureza. O índice de tálio na crosta terrestre é de cerca de 7,10 5%, o que é mais de 100 vezes maior que o teor de ouro e 10 vezes o de prata. Em contraste, o tálio é um oligoelemento. Os minerais do próprio tálio são muito raros, mas está incluído em um grande número de outros minerais como uma impureza isomórfica, substituindo o cobre, a prata e o arsênico em minérios de sulfeto, e o potássio, o rubídio e, menos frequentemente, outros metais alcalinos em aluminossilicatos e cloretos.

A possibilidade de substituição isomórfica é garantida pela proximidade do raio do íon tálio monovalente (1,49Å) e dos raios iônicos do potássio (1,33Å) e do rubídio (1,49Å). Nos primeiros anos após a descoberta do tálio, o isomorfismo de seus haletos e dos de potássio e rubídio fez com que o tálio fosse considerado um metal alcalino. Devido à igualdade dos raios iônicos do tálio e do rubídio, o cloreto de tálio frequentemente cristaliza junto com o cloreto de rubídio, de modo que o tálio é um companheiro comum do rubídio em depósitos de sal e águas minerais. O tálio é freqüentemente encontrado em leucita KAlSi 2 O 6 , ortoclásio KAlSi 3 O 8 . Na lepidolita K 2 Li 1,5 Al 1,5 2 e na zinnwaldita KLiFeAl 2, o conteúdo de tálio é 10 3 10 1%. Um teor relativamente alto de tálio (10,2%) foi encontrado na polucita (Cs, Na).

Na composição de vários minerais sulfetados, o tálio é mais frequentemente incluído em concentrações da ordem de 10,3%. O tálio foi encontrado em muitos depósitos de blenda de zinco (esfalerita), galena (brilho de chumbo). Em minérios de sulfeto hidrotérmico, polimetálicos e chumbo-zinco, pode ultrapassar 0,1%. Especialmente favoráveis ​​​​para o acúmulo de tálio são os depósitos hidrotérmicos de marcassita e pirita de baixa temperatura. É neles que seus próprios minerais de tálio são encontrados em pequenas quantidades. Crookesite Cu 15 Tl 2 Se 9 foi encontrado na década de 1860 na Suécia e recebeu o nome do descobridor do tálio. Mais tarde, o crookesite foi descoberto na Bashkiria e nos Urais; vrbaita Tl(As, Sb) 3 S 5 , lorandita TlAsS 2 e hutchinsonita (Cu, Ag, Tl)PbAs 4 S 8 estão presentes em alguns minérios de arsênico. Em 1956, um novo mineral de tálio avicenita foi encontrado no Uzbequistão, que é um óxido de tálio trivalente Tl 2 O 3 .

Nos solos, o teor médio de tálio é de 10,5%, na água do mar 10,9%, nos organismos animais 4,10,5%. Muitos organismos vivos: beterraba, uva, carvalho, faia, animais marinhos e plantas são capazes de acumular tálio a partir de ambiente. Esta é a razão do aumento do teor de tálio nas cinzas de carvão 10 3 10 2%.

Os recursos mundiais de tálio contidos nas jazidas de zinco, segundo os Serviços Geológicos dos Estados Unidos no final de 2004, ascendem a 17 mil toneladas, a maior parte localizada no Canadá, Europa e EUA. Além disso, as reservas de tálio nos recursos mundiais de carvão são de 630 mil toneladas.

Produção e mercado. produção industrial o tálio começou apenas na década de 1920 e agora a fonte do tálio são os minérios metálicos de sulfeto. Ao enriquecer esses minérios, o tálio se transforma em cobre, zinco e, principalmente, concentrados de chumbo. O tálio é capaz de entrar isomorficamente na composição tanto de minérios de sulfeto quanto de minerais de silicato, de modo que o grau de extração do tálio em concentrados varia de 10 a 80%, parte do tálio sempre permanece na rocha de silicato vazia. O teor de tálio nos produtos enriquecidos é de cerca de 10 3%, portanto, tais concentrados não podem servir como matéria-prima direta para seu produção industrial. A fonte do tálio são os resíduos da produção de cobre, zinco, chumbo e ácido sulfúrico - poeira de combustão formada durante a torrefação de minérios de sulfeto e escória coletada durante a fundição de metais.

Devido ao fato de que o tálio é geralmente extraído de produtos processados ​​​​em combinação com uma série de outros elementos, os esquemas atuais para o processamento complexo de minérios metálicos incluem um grande número de operações piro e hidrometalúrgicas, são bastante complexos e mudam constantemente nas empresas dependendo das mudanças na composição das matérias-primas processadas.

Para obter concentrados ricos em tálio, utiliza-se o método de sublimação. O tálio pode volatilizar durante a torrefação em atmosferas oxidantes e redutoras. Isto permite combinar a produção de sublimados enriquecidos com tálio com a extração de outros elementos valiosos. Um enriquecimento particularmente elevado com tálio é obtido através da torrefação clorada com adição de cloreto de sódio ou silvinita. O equilíbrio da reação de troca 2NaCl + Tl 2 SO 4 = 2TlCl + Na 2 SO 4 é deslocado para a formação de cloreto de tálio, que em temperaturas acima de 600 ° C apresenta boa volatilidade e sublima quase completamente. Durante a torrefação oxidativa de concentrados, além do cloreto, o óxido de tálio Tl 2 O é sublimado e partículas semelhantes a poeira de sulfato, sulfeto e silicato de tálio são capturadas mecanicamente pelo fluxo de gás. Nas poeiras e sublimados obtidos durante os processos de redução, parte do tálio pode estar na forma de um metal.

O próximo passo no isolamento do tálio é a lixiviação cíclica dos sublimes com água, que deve ser realizada sob aquecimento, pois a solubilidade do tálio depende fortemente da temperatura. Às vezes, em vez da lixiviação aquosa, é usada a lixiviação com soluções fracas de refrigerante. Isto evita que outros cloretos metálicos, como o cádmio, entrem na solução. Se a parte principal do tálio estiver presente na forma de compostos pouco solúveis, então é utilizada a lixiviação com ácido sulfúrico diluído.

A partir de soluções aquosas provenientes da lixiviação do tálio de acordo com vários esquemas tecnológicos isolado na forma de cloreto, sulfeto, iodeto, cromato, hidróxido de tálio trivalente ou na forma de tálio metálico por carburação, deposição de pó de zinco ou amálgama.

Quando o tálio é precipitado na forma de sulfeto (com uma solução quente de sulfeto de sódio), consegue-se uma extração completa do metal da solução, mas esse método de precipitação não é seletivo, pois todos os metais companheiros de tálio também formam sulfetos insolúveis , portanto este método é aplicado apenas em soluções com baixo teor de impurezas . O concentrado de sulfeto de tálio é lixiviado com uma solução de sulfato de zinco, enquanto o sulfato de tálio passa para a solução: Tl 2 S + ZnSO 4 = Tl 2 SO 4 + ZnS. Da solução resultante, o tálio metálico é isolado por cimentação.

Agora é a hora de purificar o tálio por extração de soluções contendo sulfato com uma solução de iodo em uma mistura de 50% de tributil fosfato e 50% de querosene. Em seguida, o tálio é extraído da fase orgânica com ácido sulfúrico (300 g/l) com adição de peróxido de hidrogênio.

A separação final do tálio das soluções purificadas é mais frequentemente realizada por cementação em placas de zinco, o que resulta em um metal esponjoso que é prensado em briquetes e derretido sob uma camada de álcali a uma temperatura de 350-400°C. soluções de sulfato de tálio em um cátodo de alumínio são usadas para obter tálio. O tálio técnico obtido por estes métodos contém 0,05% de impurezas: chumbo, cobre, cádmio, zinco e ferro. Para obter metal de alta pureza, o refino eletrolítico é realizado com um ânodo solúvel de tálio bruto e um cátodo de tálio purificado, sais de tálio: sulfato ou perclorato servem como eletrólitos. Desta forma, obtém-se tálio com teor total de impurezas inferior a 10,4%. O metal mais puro (99,9999%), necessário para a tecnologia de semicondutores, é obtido por purificação por métodos cristalográficos: fusão por zona ou método Czochralski. A produção mundial de tálio praticamente não muda ao longo do tempo (desde 1990) e chega a 15 toneladas por ano. Os fornecedores de tálio para o mercado mundial são Bélgica, Canadá, França, Alemanha, Rússia, Grã-Bretanha. As mudanças no custo do tálio metálico ao longo do tempo podem servir como ilustração da dependência do preço do produto da demanda do consumidor: desde a década de 1950, ocorreram mudanças na estrutura de consumo do tálio associadas ao surgimento de novas áreas de uso para elemento nº 81 e seus compostos. Em consonância com isso, o preço do tálio metálico também aumentou (Tabela 1).

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NÓS. Pesquisa Geológica, Resumos de Mercadorias Minerais Janeiro de 2005

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Existem muitos paradoxos na história da descoberta dos elementos químicos. Aconteceu que um pesquisador estava em busca de um elemento ainda desconhecido e outro o encontrou. Às vezes, vários cientistas “seguiam um caminho paralelo” e, depois da descoberta (e alguns sempre chegam a isso um pouco mais cedo que outros), surgiam disputas de prioridade. Às vezes acontecia que um novo elemento se fazia sentir de repente, inesperadamente. Foi assim que o elemento nº 81, o tálio, foi descoberto. Em março de 1861, o cientista inglês William Crookes examinou a poeira que ficou presa em uma das fábricas de ácido sulfúrico. Crookes acreditava que essa poeira deveria conter selênio e telúrio - análogos do enxofre. Ele encontrou selênio, mas não conseguiu detectar o telúrio por métodos químicos convencionais. Então Crookes decidiu usar um método de análise espectral novo para a época e muito sensível. No espectro, ele descobriu inesperadamente uma nova linha de cor verde clara, que não poderia ser atribuída a nenhum dos elementos conhecidos. Essa linha brilhante foi a primeira “novidade” do novo elemento. Graças a ela ele foi descoberto e graças a ela foi nomeado em latim talo - “ramo em flor”. A linha espectral da cor da folhagem jovem acabou sendo o “cartão de visita” do tálio.

Em grego (e a maioria dos nomes dos elementos tem origem em latim ou grego), a palavra soa quase a mesma, que é traduzida para o russo como “arrivista”. Tálio realmente acabou sendo um arrivista - eles não o procuraram, mas ele foi encontrado...

Elemento estranho

Mais de 30 anos se passaram desde a descoberta de Crookes, e o tálio ainda era um dos elementos menos estudados. Foi procurado na natureza e encontrado, mas, via de regra, em concentrações mínimas. Somente em 1896 o cientista russo I.A. Antipov descobriu um teor aumentado de tálio na marcassita da Silésia.

Naquela época, falava-se do tálio como um elemento raro e disperso, e também como um elemento com estranhezas. Quase tudo isso é verdade hoje. Só o tálio não é tão raro - seu conteúdo na crosta terrestre é de 0,0003% - muito mais do que, por exemplo, ouro, prata ou mercúrio. Também foram encontrados minerais próprios deste elemento - minerais muito raros lorandita TlAsS 2, vrbaite Tl (As, Sb) 3 S 5 e outros. Mas nem um único depósito de minerais de tálio na Terra é de interesse para a indústria. Este elemento é obtido durante o processamento de diversas substâncias e minérios - como subproduto. O tálio realmente estava muito disperso.

E estranhezas em suas propriedades, como dizem, são mais que suficientes. Por um lado, o tálio é semelhante aos metais alcalinos. E, ao mesmo tempo, é um pouco semelhante à prata e um pouco ao chumbo e ao estanho. Julgue por si mesmo: assim como o potássio e o sódio, o tálio geralmente exibe uma valência de 1+, o hidróxido de tálio monovalente TlOH é uma base forte, altamente solúvel em água. Assim como os metais alcalinos, o tálio é capaz de formar poliiodetos, polissulfetos, alcoolatos... Mas a baixa solubilidade do cloreto de tálio monovalente, brometo e iodeto em água torna esse elemento relacionado à prata. E na aparência, densidade, dureza, ponto de fusão - em todo o complexo de propriedades físicas - o tálio se assemelha acima de tudo ao chumbo.

E ao mesmo tempo ocupa um lugar no grupo III do sistema periódico, no mesmo subgrupo do gálio e do índio, e as propriedades dos elementos desse subgrupo mudam com bastante naturalidade.

Além da valência 1+, o tálio também pode apresentar a valência 34-, o que é natural para um elemento do grupo III. Como regra, os sais de tálio trivalentes são mais difíceis de dissolver do que os sais de tálio monovalentes semelhantes. Estes últimos, aliás, foram mais bem estudados e têm maior importância prática.

Mas existem compostos que contêm tálio. Por exemplo, haletos de tálio mono e trivalentes são capazes de reagir entre si. E há ainda compostos complexos curiosos, em particular Tl 1+ - . Nele, o tálio monovalente atua como um cátion e o trivalente faz parte do ânion complexo.

Enfatizando a combinação de várias propriedades deste elemento, o químico francês Dumas escreveu: “Não seria exagero se, do ponto de vista da classificação geralmente aceita dos metais, disséssemos que o tálio combina propriedades opostas que nos permitem chamar é um metal paradoxal.” Além disso, Dumas argumenta que entre os metais o controverso tálio ocupa o mesmo lugar que o ornitorrinco ocupa entre os animais. E, ao mesmo tempo, Dumas (e ele foi um dos primeiros pesquisadores do elemento nº 81) acreditava que “o tálio está destinado a marcar uma era na história da química”.

A era do tálio ainda não terminou e provavelmente não terminará. Mas ele encontrou aplicação prática (embora não imediatamente). Para algumas indústrias e ciências, este elemento é realmente importante.

Aplicação de tálio

O tálio permaneceu "desempregado" por 60 anos após a descoberta de Crookes. Mas, no início da década de 20 do nosso século, as propriedades específicas das preparações de tálio foram descobertas e a demanda por elas apareceu imediatamente.

Em 1920, um veneno patenteado contra roedores foi obtido na Alemanha, que incluía sulfato de tálio Tl 2 SO 4 . Essa substância insípida e inodora às vezes é incluída hoje na composição de inseticidas e zoocidas.

Na mesma década de 1920, apareceu um artigo de Case na revista Physical Review, que descobriu que a condutividade elétrica de um dos compostos do tálio (seu oxissulfeto) muda sob a ação da luz. Logo foram feitas as primeiras fotocélulas, cujo meio de trabalho era justamente essa substância. Eles são especialmente sensíveis aos raios infravermelhos.

Outros compostos do elemento nº 81, em particular cristais mistos de brometo e iodeto de tálio monovalente, transmitem bem os raios infravermelhos. Esses cristais foram obtidos pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial. Eles foram cultivados em cadinhos de platina a 470°C e usados ​​em dispositivos de sinalização infravermelha, bem como para detectar atiradores inimigos. Mais tarde, TlBr e TlI foram usados ​​em contadores de cintilação para registrar radiação alfa e beta...

É sabido que as queimaduras solares na nossa pele surgem principalmente devido aos raios ultravioleta e que estes raios também têm efeito bactericida. No entanto, conforme estabelecido, nem todos os raios da parte ultravioleta do espectro são igualmente eficazes. Os médicos emitem radiação eritematosa ou eritematosa (do latim aeritema - “vermelhidão”), as ações são genuínos “raios bronzeadores”. E, claro, materiais capazes de converter a radiação ultravioleta primária em raios eritemais são muito importantes para a fisioterapia. Esses materiais revelaram-se alguns silicatos e fosfatos de metais alcalino-terrosos ativados por tálio.

A medicina utiliza outros compostos do elemento #81. Eles são usados, em particular, para depilação em micose - os sais de tálio em doses apropriadas levam à calvície temporária. O uso generalizado de sais de tálio na medicina é dificultado pelo fato de a diferença entre as doses terapêuticas e tóxicas desses sais ser pequena. A toxicidade do tálio e seus sais exige que sejam manuseados com cuidado e cuidado.

Até agora, falando sobre os benefícios práticos do tálio, tocamos apenas nos seus compostos. Pode-se acrescentar que o carbonato de tálio Tl2CO3 é utilizado para obter vidro com alto índice de refração dos raios de luz. Mas e o próprio tálio? Também é usado, embora talvez não tão amplamente quanto os sais. O tálio metálico faz parte de algumas ligas, conferindo-lhes resistência a ácidos, resistência e resistência ao desgaste. Na maioria das vezes, o tálio é introduzido em ligas com base no chumbo relacionado. Liga de rolamento - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn e 8% Tl supera as melhores ligas de rolamento de estanho. Uma liga de 70% Pb, 20% Sn e 10% Tl é resistente aos ácidos nítrico e clorídrico.

Um pouco distante está uma liga de tálio com mercúrio - amálgama de tálio, contendo aproximadamente 8,5% do elemento nº 81. Em condições normais, é líquido e, ao contrário do mercúrio puro, permanece no estado líquido a temperaturas até –60°C. A liga é utilizada em selos líquidos, interruptores, termômetros que operam no Extremo Norte, em experimentos com baixas temperaturas.

Na indústria química, o tálio metálico, assim como alguns de seus compostos, é utilizado como catalisador, em particular, na redução do nitrobenzeno com hidrogênio.

Os radioisótopos do tálio também não ficaram sem trabalho. O tálio-204 (meia-vida de 3,56 anos) é um emissor beta puro. É utilizado em instrumentação projetada para medir a espessura de revestimentos e produtos de paredes finas. Instalações semelhantes com tálio radioativo removem a eletricidade estática dos produtos acabados nas indústrias de papel e têxtil.

Pensamos que os exemplos já dados são suficientes para considerar incondicionalmente comprovada a utilidade do elemento nº 81. E não falamos sobre o fato de que o tálio fará uma era na química - isso é tudo Dumas. Porém, não Alexandre Dumas (o que seria perfeitamente compreensível com sua imaginação), mas Jean Baptiste Andre Dumas - homônimo do escritor, um químico bastante sério.

Mas, notamos que a fantasia também traz mais benefícios do que danos aos químicos...

Um pouco mais de história

O químico francês Lamy descobriu o tálio independentemente de Crookes. Ele descobriu a linha espectral verde enquanto examinava lodo de outra planta de ácido sulfúrico. Ele foi o primeiro a obter algum tálio elementar, estabeleceu sua natureza metálica e estudou algumas de suas propriedades. Crooks estava apenas alguns meses à frente de Lamy.

Sobre minerais de tálio

Em alguns minerais raros - lorandita, vrbaita, gutchinsonita, krooksita - o conteúdo do elemento nº 81 é muito alto - de 16 a 80%. A única pena é que todos esses minerais são muito raros. O último mineral de tálio, que é óxido de tálio trivalente quase puro Tl 2 O 3 (79,52% Tl), foi encontrado em 1956 no território da RSS do Uzbequistão. Este mineral foi chamado de Avicena - em homenagem ao sábio, médico e filósofo Avicena, ou mais corretamente, Abu Ali ibn Sina.

Tálio na natureza

O tálio é encontrado em organismos vegetais e animais. Pode ser encontrada no tabaco, raízes de chicória, espinafre, madeira de faia, uva, beterraba e outras plantas. Dos animais, as águas-vivas, as anêmonas, as estrelas do mar e outros habitantes dos mares contêm mais tálio. Algumas plantas acumulam tálio durante sua atividade vital. O tálio foi encontrado em beterraba cultivada em solo onde os métodos analíticos mais sutis não conseguiram detectar o elemento nº 81. Posteriormente constatou-se que mesmo com concentração mínima de tálio no solo, a beterraba consegue concentrá-lo e acumulá-lo.

Não só de chaminés

O descobridor do tálio o encontrou na poeira voadora de uma planta de ácido sulfúrico. Agora parece natural que o tálio, de fato, tenha sido encontrado na chaminé - afinal, na temperatura de fundição dos minérios, os compostos de tálio tornam-se voláteis. No pó soprado para a chaminé, condensam-se, via de regra, na forma de óxido e sulfato. Para extrair o tálio da mistura (e o pó é uma mistura de muitas substâncias), a boa solubilidade da maioria dos compostos monovalentes de tálio ajuda. São extraídos do pó com água quente acidificada. O aumento da solubilidade ajuda a purificar com sucesso o tálio de inúmeras impurezas. Depois disso, obtém-se o tálio metálico. O método de obtenção do tálio metálico depende de qual de seus compostos foi o produto final da etapa de produção anterior. Se carbonato, sulfato ou perclorato de tálio foi obtido, então o elemento nº 81 é extraído deles por eletrólise; se foi obtido cloreto ou oxalato, recorra à recuperação usual. O sulfato de tálio solúvel em água Tl 2 SO 4 tecnologicamente mais avançado. Ele próprio serve como eletrólito, durante a eletrólise do qual o tálio esponjoso é depositado em cátodos de alumínio. Esta esponja é então prensada, derretida e moldada num molde. Deve-se lembrar que o tálio é sempre obtido de passagem: junto com o chumbo, o zinco, o cádmio e alguns outros elementos. Esse é o destino dos dispersos...

O isótopo mais leve do tálio

O elemento #81 possui dois isótopos estáveis ​​e 19 radioativos (com números de massa variando de 189 a 210). O último, em 1972, no Laboratório de Problemas Nucleares do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear de Dubna, recebeu o isótopo mais leve desse elemento, o tálio-189. Foi obtido irradiando um alvo de difluoreto de chumbo com prótons acelerados com energia de 660 MeV, seguido da separação dos produtos das reações nucleares em um separador de massa. A meia-vida do isótopo de tálio mais leve acabou sendo aproximadamente a mesma do mais pesado, é de 1,4 ± 0,4 minutos (para 210 Tl - 1,32 minutos).

O tálio (latim tálio, denotado pelo símbolo Tl) é um elemento do subgrupo principal do terceiro grupo, o sexto período da tabela periódica de elementos químicos de Dmitry Ivanovich Mendeleev. EM sistema periódico o tálio está localizado sob o 81º número com um parente massa atômica 204.38, este elemento pertence ao grupo dos metais pesados. A substância simples tálio é um metal branco macio e brilhante com um tom azulado (em um corte fresco), pertence a raros elementos dispersos.

Na natureza, o tálio é representado por dois isótopos estáveis ​​203Tl (29,5%) e 205Tl (70,5%). No total, são conhecidos 35 isótopos do octogésimo primeiro elemento com números de massa de 176 a 210. Além de 203Tl e 205Tl, isótopos radioativos de tálio são encontrados em várias rochas em pequenas quantidades: 201Tl, 204Tl (com meia-vida de T1/2 = 3,56 anos), 206Tl (Т1/2 = 4,19 min.), 207Tl (Т1/2 = 4,78 min.), 208Tl (Т1/2 = 3,1 min.) e 210Tl (Т1/2 = 1,32 min.) .), que são membros intermediários da série de decaimento do urânio, tório e neptúnio. Os isótopos radioativos 202Tl (T1/2 = 12,5 dias), 204Tl e 206Tl foram obtidos artificialmente.

O octogésimo primeiro elemento do sistema periódico, pode-se dizer, foi descoberto por acidente. O jovem químico inglês William Crookes, examinando espectroscopicamente os resíduos empoeirados da produção de ácido sulfúrico em busca da presença de selênio e telúrio, encontrou uma faixa verde brilhante no espectro, que não poderia pertencer a nenhum dos elementos conhecidos na época. Crookes sugeriu chamar o novo elemento de tálio (do grego θαλλός - ramo jovem e verde) por sua característica cor verde espectro.

Poucos meses depois, independentemente de Crookes, o tálio foi descoberto pelo químico francês Lamy, que também estudava resíduos da produção de ácido sulfúrico. Lamy recebeu uma pequena quantidade de tálio metálico e comprovou sua natureza metálica, enquanto Crookes sugeriu que o tálio é um análogo do selênio.

Quase meio século após sua descoberta, o tálio interessava apenas como objeto de pesquisa científica. Somente no início da década de 20 do século passado as propriedades específicas das preparações de tálio foram descobertas e a demanda por elas apareceu imediatamente. Assim, na Alemanha, foi obtido um veneno patenteado contra roedores, que incluía sulfato de tálio Tl2SO4. As propriedades incomuns (substância sem sabor e cheiro) desse composto também são utilizadas em inseticidas modernos. O iodeto de tálio é adicionado à iluminação de lâmpadas de iodetos metálicos. Tl2O é um constituinte de alguns vidros ópticos. Sulfetos, oxissulfetos, selenetos, teluretos são componentes de materiais semicondutores usados ​​na fabricação de fotorresistores, retificadores semicondutores e vidicons. São os compostos do octogésimo primeiro elemento que encontraram ampla aplicação em vários campos, enquanto o próprio metal é usado na indústria química como catalisador para diversas reações. Além disso, o tálio metálico está incluído em várias ligas, conferindo-lhes resistência a ácidos, resistência e resistência ao desgaste.

O tálio é encontrado em organismos vegetais e animais, no entanto, papel biológico este elemento não foi estabelecido no corpo. Embora moderadamente tóxico para organismos vegetais, o tálio é altamente tóxico para mamíferos e humanos. A intoxicação por tálio e seus compostos é possível quando obtidos e utilizados na prática. O octogésimo primeiro elemento entra no corpo através dos órgãos respiratórios, da pele e também do trato digestivo. A concentração máxima permitida na água para tálio é 0,0001 mg/m3, para brometo, iodeto, carbonato (em termos de tálio) no ar da área de trabalho (MPC r.z.) é 0,01 mg/m3, no ar atmosférico 0,004 mg/m3 . A dose letal de tálio para humanos é de aproximadamente 600 mg.

Propriedades biológicas

O octogésimo primeiro elemento está constantemente presente nos tecidos de plantas, animais e humanos. Os solos contêm em média 10-5% de tálio, a água do mar é menos rica neste metal - apenas 10-9%, mas nos organismos vivos há muito mais tálio - 4 10-5%. Nos mamíferos, o tálio é absorvido principalmente pelo trato gastrointestinal, concentrando-se principalmente nos músculos e no baço. Cerca de 1,6 mcg entra no corpo humano diariamente com alimentos e água, cerca de 0,5 mcg com ar (além disso, o tálio penetra mesmo através da pele intacta). Se o tálio é moderadamente tóxico para as plantas, então para os animais e humanos esse elemento é um veneno verdadeiramente terrível. A toxicidade do tálio está associada a um desequilíbrio dos íons sódio e potássio - devido à proximidade dos raios K + e Tl +, esses íons possuem propriedades semelhantes e são capazes de se substituir nas enzimas. O cátion Tl+ forma ligações fortes com proteínas contendo enxofre e inibe a atividade de enzimas contendo grupos tiol. O tálio perturba o funcionamento de vários sistemas enzimáticos, inibe-os e impede a síntese de proteínas, a toxicidade dos seus compostos para o homem é superior à do chumbo e do mercúrio! A ingestão mesmo de quantidades muito pequenas de compostos Tl + causa queda de cabelo, danos ao sistema nervoso, rins e estômago. Além disso, o envenenamento com tálio e seus compostos é possível quando obtidos e utilizados na prática. O metal é excretado do corpo por muito tempo, principalmente na urina e nas fezes. As intoxicações agudas, subagudas e crônicas apresentam quadro clínico semelhante, diferindo apenas na gravidade e velocidade de início dos sintomas. Na intoxicação aguda, após um, no máximo dois dias, aparecem os primeiros sinais de danos ao trato gastrointestinal (náuseas, vômitos, dores abdominais, diarréia, constipação) e respiratório. Após três ou quatro dias, pode ocorrer uma melhora imaginária. Após duas ou três semanas, inicia-se a queda de cabelo (alopecia total), aparecem sinais de beribéri (alisamento da mucosa da língua, rachaduras nos cantos da boca e outros). Em casos de intoxicações graves, podem ocorrer polineurites, transtornos mentais, deficiência visual e outros. A dose letal do octogésimo primeiro elemento depende em grande parte da tolerância individual (varia de 6 a 40 mg/kg de peso corporal) e do tipo de composto. Por exemplo, para o sulfato de tálio, a dose oral letal para humanos é de cerca de 1 g, mas há casos em que doses de 8 mg/kg, bem como de 10-15 mg/kg, foram fatais. O envenenamento por tálio é ainda mais perigoso porque os sinais de envenenamento se assemelham a processos inflamatórios com os quais a humanidade aprendeu a lidar - gripe, algumas infecções gastrointestinais, broncopneumonia. Os antibióticos geralmente prescritos nesses casos não têm efeito terapêutico. Como antídoto, é necessário usar o aminoácido cisteína contendo enxofre HS –CH2CH(NH2)COOH. Azul da Prússia (de KFe a Fe43) e ferracina também são usados ​​como antídoto. A ação desta última droga é baseada na semelhança do comportamento dos metais alcalinos e do tálio no corpo, a ferracina é geralmente usada para remover o césio radioativo do corpo.

A concentração máxima permitida na água para tálio é de apenas 0,0001 mg/m3, no ar atmosférico - 0,004 mg/m3, para compostos de tálio no ar das salas de trabalho 0,01 mg/m3. Além do tálio ser muito tóxico para o corpo humano, esse metal também representa um risco ambiental significativo - quando retirado de um recipiente lacrado, oxida rapidamente ao ar livre.

No entanto, apesar de todos os pontos negativos acima, o tálio tem longa historia aplicações em medicina. No início do século XX, esse metal era utilizado no tratamento da tuberculose e da disenteria. Os sais de tálio são usados ​​no tratamento da micose. O isótopo radioativo 201Tl é usado para diagnosticar doenças do sistema cardiovascular e doenças oncológicas. Sabe-se que em doses moderadas, os raios ultravioleta são benéficos para o organismo - têm efeito bactericida e promovem a produção de vitamina D. Porém, como se viu, nem todos os raios da parte ultravioleta do espectro são igualmente eficazes. Os médicos emitem radiação eritematosa ou eritematosa (do latim aeritema - “vermelhidão”), as ações são genuínos “raios bronzeadores”. Naturalmente, materiais capazes de converter a radiação ultravioleta primária em raios eritemais são muito importantes para a fisioterapia. Esses materiais revelaram-se alguns silicatos e fosfatos de metais alcalino-terrosos ativados por tálio. E ainda assim, a toxicidade do tálio e seus sais exige um manuseio cuidadoso e cuidadoso, principalmente quando se trata de medicamentos.

Devido à sua alta toxicidade, o tálio e seus sais, que não têm sabor nem cheiro, passaram de substâncias no combate a roedores e insetos em armas mortais de envenenadores. A ciência forense descreve casos de uso de sais de tálio para fins de assassinato ou suicídio e, ainda assim, há meio século, o tálio era amplamente utilizado pelos serviços especiais precisamente como uma substância venenosa - em novembro de 1960, agentes dos colonialistas franceses em Genebra envenenaram o líder do partido nacional "União dos Povos dos Camarões" Felix Mumie. O exame constatou que ele foi envenenado com compostos de tálio durante o almoço. No final dos anos 60, os serviços secretos desenvolveram um plano para envenenar Nelson Mandela (o mesmo tálio foi escolhido como veneno). A Stasi, o Ministério da Segurança do Estado da RDA, tentou três vezes eliminar Wolfgang Welsch, o fundador e chefe da organização que ajudou os habitantes da RDA a fugir ilegalmente para o Ocidente. Uma das tentativas de assassinato sugeriu envenenamento por tálio - o veneno foi misturado em costeletas. Welsh foi salvo pelas ações imediatas dos médicos, que rapidamente revelaram a natureza do envenenamento. É conhecido o fato de uma tentativa de envenenamento do octogésimo primeiro elemento de Fidel Castro - era para colocar tálio nos sapatos - o que inevitavelmente levaria à queda de cabelo, e isso privaria o líder cubano de sua famosa barba e da parte do leão de carisma. Outro conhecido envenenamento deliberado por tálio (de acordo com a versão original) - que causou comoção em todo o mundo - foi o assassinato do ex-oficial do FSB AV Litvinenko em Londres, os médicos do hospital Barnet (norte de Londres) encontraram vestígios de substância venenosa tálio, que foi confirmado por um teste toxicológico no hospital de Guy. É verdade que o envenenamento com polônio-210 radioativo foi posteriormente estabelecido, cujos vestígios permaneceram em todos os lugares onde o ex-oficial do FSB estava, mas um “efeito complexo” também é possível - por assim dizer, “com certeza”. O tálio era a ferramenta de vingança favorita de Saddam Hussein. A ação lenta e semelhante à gripe do veneno permitiu que os envenenadores agissem de maneira especialmente cínica - os dissidentes foram libertados da prisão e até autorizados a emigrar, mas antes disso sua comida ou bebida era temperada com uma dose mortal de tálio. Mas não apenas os serviços especiais e as agências de segurança do Estado varios paises usou tálio para eliminar questionáveis. As propriedades tóxicas do metal foram escolhidas por muitos serial killers, um dos quais foi Graham Young. Aos quinze anos, ele matou sua mãe adotiva com vários venenos e tentou matar vários outros parentes. Após sua libertação da prisão, Young conseguiu um emprego em um dos estúdios fotográficos de Hertfordshire. Logo, dois funcionários do estúdio adoeceram e morreram em circunstâncias muito estranhas. Young foi preso e uma busca em seu apartamento encontrou tálio e os diários do envenenador, nos quais ele descrevia doses da substância venenosa e seus efeitos nos colegas. Young recebeu quatro sentenças de prisão perpétua por este crime.

No entanto, paradoxalmente, o histórico criminal do tálio às vezes salva pessoas! Há alguns anos, uma menina de um ano e meio do Catar foi trazida para Londres, a criança estava em péssimas condições - a cada dia a pressão arterial do bebê aumentava, a respiração ficava cada vez mais difícil. Os luminares da medicina de Londres eram a última esperança de pais desesperados - afinal, no Catar, os médicos não conseguiam fazer um diagnóstico. Mas qual foi a decepção dos pais pobres quando especialistas londrinos altamente qualificados disseram que não estavam familiarizados com os sintomas de tal doença. A cada hora a menina piorava, a consciência quase não voltava e os médicos ainda não tinham uma única versão plausível. E no momento mais crítico, uma enfermeira comum, que estava de plantão ao lado do leito de uma criança moribunda, interveio na disputa entre os “luminares”. A enfermeira afirmou com segurança que o corpo da criança foi envenenado por tálio. Acontece que mais recentemente a garota leu a história policial de Agatha Christie, Nightingale, que descrevia o envenenamento por tálio. Os sintomas da doença de um pequeno paciente do hospital coincidiram surpreendentemente com o que está acontecendo nas páginas do livro. A clínica não conseguiu confirmar ou refutar as suposições da enfermeira - não havia instrumentos e reagentes necessários. Mas na Scotland Yard tudo estava “à mão” - afinal, muito recentemente, a polícia teve que investigar um assassinato usando tálio. O diagnóstico foi confirmado: descobriu-se que os pais da menina costumavam usar a casa para combater ratos e baratas produtos químicos contendo sais de tálio. Os médicos prescreveram o tratamento adequado e logo a criança estava fora de perigo.

Sabe-se que o tálio está contido nos tecidos de plantas e animais. O octogésimo primeiro elemento é encontrado no tabaco, espinafre, raízes de chicória, uva, beterraba e outras plantas. No mundo animal, águas-vivas, estrelas do mar, anêmonas do mar e alguns outros habitantes dos mares tornaram-se concentradores desse metal. Curiosamente, existem plantas que podem acumular tálio no processo da vida. Assim, o tálio foi encontrado na beterraba, que crescia em solos contendo quantidades insignificantes desse metal (o Tl não pôde ser detectado pelos métodos analíticos mais sutis). Posteriormente constatou-se que mesmo com concentração mínima de tálio no solo, a beterraba consegue concentrá-lo e acumulá-lo.

Cientistas que estudaram vários alimentos e substâncias quanto ao conteúdo de tálio neles descobriram que a fonte de tálio no corpo é a clorofila vegetal e o tabaco para fumar (no tabaco de 24 a 100 nanogramas de tálio por grama de peso seco)! Além disso, fuligem, aerossóis industriais e poeira interna (de 100 a 500 ng) são fontes de tálio no corpo humano. As análises mostraram que no corpo de vegetarianos e fumantes, o conteúdo de tálio é maior do que o de comedores normais e não fumantes. Além disso, os autores apontaram para o fato de que há mais tálio nos pulmões dos mineiros do que nos pulmões de outras pessoas, e mais do que nos cabelos. Isto se deve à inalação de poeiras, silicatos e carvão contendo tálio.

História

Na década de 1950, um jovem químico da Inglaterra, William Crookes, tratou dos problemas de isolamento do selênio do lodo - resíduo empoeirado da produção de ácido sulfúrico. Investigando a poeira de uma fábrica em Tilkerode (norte da Alemanha), o químico tentou detectar vestígios de telúrio nas amostras em estudo, porém, após realizar uma análise química, Crookes não conseguiu encontrar esse metal. Por vários motivos, os experimentos tiveram que ser interrompidos, mas os resíduos da fábrica foram preservados no laboratório “até tempos melhores”, como se descobriu mais tarde, não em vão.

Com o advento da análise espectral na ciência (1859), os químicos foram armados com um novo método poderoso para determinação remota da composição química de várias substâncias. Pouco depois da descoberta do césio (1860) e do rubídio (1861), William Crookes interessou-se pela espectroscopia. Explorando as possibilidades do novo método, Crookes o utilizou para estudar um grande número de substâncias diferentes: partes de cadáveres de animais, cinzas de várias plantas, água do mar, muitas espécies pequenos insetos, diversas variedades de tabaco. Ao final, tendo chegado à conclusão de que o espectroscópio é uma ferramenta poderosa para encontrar novos elementos, William Crookes decidiu voltar à busca pelo telúrio no pó de uma planta alemã, que ainda estava armazenado em seu laboratório. Tendo introduzido a amostra na chama do queimador e esperando ver linhas de telúrio, Crookes ficou surpreso ao encontrar uma linha verde brilhante, que nunca havia observado antes em estudos espectroscópicos. É verdade que a faixa verde desapareceu rapidamente (devido à volatilidade do composto, como descobrimos mais tarde), mas reapareceu a cada nova porção do material em estudo. Percebendo a importância de sua descoberta, o inglês repetiu várias vezes o experimento e examinou sistematicamente os espectros dos elementos contidos nos resíduos das câmaras de ácido sulfúrico (arsênico, antimônio, selênio, ósmio). Foi somente após um exame detalhado de um número colossal de amostras que Crookes se convenceu de que estava lidando com um elemento ainda desconhecido. Devido ao pequeno suprimento de resíduos de poeira, o químico conseguiu isolar apenas uma pequena quantidade de uma nova substância, que chamou de tálio (do grego antigo θαλλός - um ramo jovem e verde). Obviamente, o motivo da escolha desse nome específico foi a linha verde no espectroscópio, que marcou a descoberta de um novo elemento com seu aparecimento. Curioso é o fato de que outra palavra grega, cuja tradução significa "arrivista", soa quase igual. A coincidência é naturalmente acidental, porém, não sem sentido - ninguém procurava tálio, ele mesmo “declarou” sua existência.

Mais ou menos na mesma época que Crookes, apenas alguns meses depois, o tálio também foi descoberto pelo químico francês Claude Lamy, usando o mesmo método espectroscópico para estudar o lodo da produção de ácido sulfúrico em Loos. Com uma grande quantidade de resíduos empoeirados, Lamy conseguiu isolar 14 gramas de tálio e descrever detalhadamente suas propriedades. O químico francês provou que o tálio é um metal, e não um análogo do selênio, como acreditava Crookes, descrevendo o elemento descoberto em seu artigo “Sobre a existência de um novo elemento pertencente ao grupo do enxofre”. Porém, devido ao fato de a mensagem de Lamy ter aparecido apenas em 1862 - alguns meses depois da do descobridor (30 de março de 1861), a prioridade da descoberta permaneceu com o cientista inglês. Posteriormente, Crookes deu uma contribuição significativa para o desenvolvimento da química e da física (surpreendentemente, ao mesmo tempo ele foi um firme defensor do espiritismo e dedicou muito tempo a sessões de convocação de entidades sobrenaturais), e em seus anos de declínio ele chefiou o Royal Society of London, mas ele deve seu primeiro sucesso científico à descoberta do metal em 1861.

Estar na natureza

Não há nada de surpreendente no fato de o tálio ter sido detectado precisamente com a ajuda de um espectroscópio - na maioria dos minerais esse elemento disperso está presente em quantidades tão pequenas (na galena o conteúdo de tálio varia de 0,003 a 0,1% e raramente mais) que por acaso é quase impossível atacar seus vestígios por meios químicos. Mas graças à sensibilidade invulgarmente elevada da análise espectral, a descoberta deste elemento tornou-se possível e aconteceu de forma bastante inesperada. Ao mesmo tempo, não há tão pouco tálio na Terra - o clarke (conteúdo médio na crosta terrestre) do octogésimo primeiro elemento é de cerca de 7,10–5%, o que é mais de 100 vezes o conteúdo de ouro e 10 vezes o da prata. O tálio pode ser encontrado em misturas (por exemplo, em esfalerita) e piritas de zinco (teor de Tl superior a 0,1%), cobre e ferro, em micas e sais de potássio. Não existem tantos minerais intrínsecos de tálio, no entanto, ele está incluído em um grande número de outros minerais como uma impureza isomórfica, substituindo cobre, prata e arsênico em minérios de sulfeto (Tl cerca de 10–3%), e potássio, rubídio e , menos frequentemente, outros metais alcalinos em aluminossilicatos e cloretos.

Favoráveis ​​​​para o acúmulo do octogésimo primeiro elemento são a marcassita hidrotérmica de baixa temperatura (em 1896, o cientista russo I.A. Antipov descobriu um teor aumentado de tálio na marcassita da Silésia) e os depósitos de pirita. É neles que se encontram esses pequenos e raros minerais de tálio nativos: lorandita TlAsS2 e Hutchinsonita (Cu, Ag, Tl)PbAs4S8, que estão presentes em alguns minérios de arsênio; vrbaite Tl(As, Sb)3S5; azida de tálio TlN3; picrato de tálio; crookesite Cu15Tl2Se9, descoberto em 1860 na Suécia e nomeado em homenagem ao descobridor do tálio. Mais tarde, o crookesite foi encontrado na Bashkiria e nos Urais. O teor de tálio nesses minerais é bastante elevado - de 16 a 80%. Em 1956, um novo mineral de tálio, a avicenita, foi encontrado no Uzbequistão, que é um óxido praticamente puro de tálio trivalente - Tl2O3 (79,52% Tl). O mineral recebeu esse nome em homenagem ao sábio, médico e filósofo Avicena, ou mais corretamente, Abu Ali ibn Sina. Na natureza, todos esses minerais são tão raros que seu uso industrial como matéria-prima para o tálio está fora de questão - esse metal raro é obtido como subproduto na produção de zinco, chumbo e vários outros elementos. Muitas vezes, o octogésimo primeiro elemento pode ser encontrado na ortoclásio KAlSi3O8 e na leucita KAlSi2O6. O tálio está contido em pequenas quantidades na lepidolita K2Li1.5Al1.52 e na zinnwaldita KLiFeAl2 - 10–3 e 10–1%, respectivamente. Na polucita (Cs, Na), o conteúdo de tálio é de 10–2%. A possibilidade de substituição isomórfica, proporcionada pela proximidade do raio do íon tálio monovalente (1,49 A) ​​​​e dos raios iônicos do potássio (1,33 A) e do rubídio (1,49 A), permite que o cloreto de tálio cristalize junto com o cloreto de rubídio . Como resultado, o tálio é um companheiro comum do rubídio em depósitos de sal e águas minerais. Portanto, pela primeira vez após a descoberta do tálio, o isomorfismo de seus haletos e haletos de potássio e rubídio levou ao fato de o tálio ser considerado um metal alcalino. Assim como os metais alcalinos, o tálio está concentrado na parte superior da crosta terrestre - na camada de granito (conteúdo médio 1,5 10-4%), nas rochas básicas é menor (2 10-5%), e nas rochas ultrabásicas apenas 1 10-6% e menos. O tálio migra facilmente na biosfera - nos solos seu conteúdo médio é de 10-5%, na água do mar - 10-9%, nos organismos animais - 4 10-5%. Das águas naturais, o tálio é absorvido por carvões, argilas, hidróxidos de manganês, acumula-se durante a evaporação da água (por exemplo, no Lago Sivash até 5,10-8 g/l). Alguns organismos vivos (águas-vivas) e plantas (uvas, beterrabas, carvalhos) são concentradores de tálio, acumulando esse metal pesado do meio ambiente. Acredita-se que esta seja a razão do alto teor do octogésimo primeiro elemento nas cinzas das carvões (10-3-10-2%).

As reservas mundiais do octogésimo primeiro elemento apenas nos depósitos de zinco (de acordo com os Serviços Geológicos dos Estados Unidos) são de cerca de 17 mil toneladas. Além disso, a maioria desses depósitos está localizada no Canadá e nos Estados Unidos. No entanto, as principais reservas de tálio nos recursos mundiais de carvão são de 630 mil toneladas.

Aplicativo

Durante muito tempo não foi utilizado um metal com propriedades específicas, mas em 1907 Clerici propôs o uso de uma solução aquosa de sais de tálio orgânicos altamente solúveis (uma mistura de tálio fórmico e ácido malônico), chamada líquido pesado de Clerici, para separar minerais por densidade . Sabe-se que a maioria dos minerais, incluindo todos os formadores de rocha, têm densidade de 2 a 4 g/cm3, e muitos minérios metálicos industrialmente importantes (pirita, galena, ouro, zircão) são mais elevados. A utilização do fluido Clerici para sua separação de estéreis não requer equipamentos especiais, o que é especialmente importante em condições de campo. Após 13 anos, o tálio encontrou uma nova aplicação, mais precisamente, seu sulfato Tl2SO4. Este composto fazia parte de um veneno contra roedores e alguns insetos patenteado na Alemanha em 1920. Por muito tempo, o sulfato de tálio Tl2SO4 - uma substância incolor e inodora - fez parte de alguns inseticidas e zoocidas, até que o governo dos EUA proibiu seu uso em 1965 devido à sua toxicidade extremamente alta para humanos e animais de estimação. Na mesma década de 1920, descobriu-se que a condutividade elétrica do oxissulfeto de tálio (talofeto) muda sob a ação da luz (especialmente radiação infra-vermelha). Com o tempo, essa propriedade do oxissulfeto de tálio tem sido utilizada em fotocélulas utilizadas em receptores de sistemas de alarme no escuro e neblina, localizadores infravermelhos, radiômetros e medidores de exposição para fotografar em raios infravermelhos. Nas batalhas da Segunda Guerra Mundial, fotocélulas talofidas foram usadas para detectar atiradores inimigos. Posteriormente, monocristais de soluções sólidas de haletos de TlBr e TlI começaram a ser usados ​​​​em contadores de cintilação para registro de radiação α e β. A operação de tal contador é baseada na interação de dois partes constituintes: cristal cintilador luminescente e fotomultiplicador - quando quanta de radiação G ou partículas ionizantes atingem o cristal, ocorre um flash de luz, que no fotomultiplicador é convertido em eletricidade, sua força serve como característica da intensidade da radiação incidente no cristal. São as impurezas do tálio que criam centros de luminescência nos cristais. O uso de compostos de tálio em óptica não se limita ao espectro infravermelho - o argônio e o vapor de tálio são preenchidos com lâmpadas de descarga de gás verde, que são utilizadas em publicidade iluminada e na calibração de instrumentos espectrais. O iodeto de tálio é adicionado às lâmpadas de descarga de gás mercúrio de alta pressão para melhorar seus parâmetros de luz e vida útil.

Na indústria química, o octogésimo primeiro elemento, seus óxidos e sulfetos são utilizados como catalisadores eficazes para diversas reações orgânicas (redução do nitrobenzeno com hidrogênio, oxidação da anilina gasosa). Vários compostos de tálio são usados ​​com sucesso como combustíveis antidetonantes para motores. O tálio é tradicionalmente usado na produção de semicondutores - esse metal faz parte dos materiais à base de selênio com os quais são feitos os retificadores semicondutores. Os materiais semicondutores modernos não são apenas do tipo cristalino, mas também amorfos e vítreos. A composição dos semicondutores vítreos, juntamente com o selênio, o telúrio e o arsênico, inclui o tálio (um exemplo de composição química é o TlAsSe2). Semicondutores deste tipo são usados ​​principalmente em dispositivos ópticos: eletrofotografia, tubos de transmissão de televisão, meios de gravação de luz para holografia, materiais fotorresistivos e máscaras fotográficas. O carbonato de tálio Tl2CO3 é usado para obter vidro com alto índice de refração dos raios de luz, o óxido de tálio Tl2O também é um componente de alguns vidros ópticos.

No entanto, não apenas os compostos de tálio são amplamente utilizados, mas o próprio metal é utilizado em diversas indústrias. O octogésimo primeiro elemento é introduzido na composição das ligas (geralmente à base de chumbo), conferindo-lhes resistência a ácidos, resistência e resistência ao desgaste. Uma liga de 70% Pb, 20% Sn e 10% Tl é resistente aos ácidos nítrico e clorídrico. Liga de rolamento - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn e 8% Tl supera as melhores ligas de rolamento de estanho. Durante a operação desses rolamentos, o tálio derrete, formando um lubrificante que prolonga a vida útil dos rolamentos. Assim como o próprio tálio, muitas de suas ligas têm baixo ponto de fusão, por exemplo, o amálgama de tálio (uma liga com mercúrio) contendo 8,5% de Tl solidifica apenas a -59 ° C, por isso é usado em termômetros de baixa temperatura, fechaduras líquidas e interruptores, trabalhando nas condições do Extremo Norte, Antártica ou pesquisa estratosférica. Durante muito tempo, o tálio foi usado na medicina - de 1912 a 1930. compostos de tálio têm sido amplamente utilizados no tratamento de tuberculose e disenteria. Porém, devido à alta toxicidade dos compostos de tálio (a diferença entre as doses terapêuticas e tóxicas é pequena), a gama de utilização desse metal limitou-se à depilação no tratamento da micose - os sais de tálio em pequenas doses levam à calvície temporária. Desde o início da década de 1980, tem havido um aumento constante no uso do isótopo radioativo 201Tl (meia-vida de 72,912 h) para diagnóstico de doenças. do sistema cardiovascular e doenças oncológicas. Outro radioisótopo de tálio, o emissor β 204Tl (meia-vida de 3,78 anos), é usado em instrumentação para monitorar espessura vários materiais. Os raios β 204Tl também são usados ​​para remover a eletricidade estática de produtos acabados de papel, têxteis e filmes.

Produção

Apesar de o tálio ter sido descoberto em 1861 e suas propriedades terem sido estudadas por muitos cientistas, esse elemento “contraditório” por muito tempo não conseguiu ocupar seu “nicho” em nenhuma das áreas da indústria. Como resultado, a produção de tálio metálico em escala industrial começou apenas na década de 1920. Agora, porém, como no século passado, a principal fonte do octogésimo primeiro elemento são os minérios metálicos de sulfeto. Quando enriquecidos, o tálio passa para concentrados de zinco, cobre e chumbo (principalmente). Porém, mesmo em concentrados enriquecidos, o teor de tálio não ultrapassa 10-3%, naturalmente, tal produto não pode ser considerado matéria-prima para a produção industrial do octogésimo primeiro elemento. Por esse motivo, as fontes de produção direta de tálio são os resíduos das indústrias de chumbo, ácido sulfúrico, zinco e cobre (poeira de alto forno), que se formam durante a torrefação de minérios sulfetados enriquecidos. Além disso, as escórias coletadas durante a fundição de metais também são matéria-prima para a produção de tálio.

Normalmente, a escolha do método de processamento da matéria-prima depende de sua composição, uma vez que o tálio é extraído em combinação com vários outros elementos. Os esquemas atuais de processamento de minérios polimetálicos são muito complexos e incluem um grande número de operações piro e hidrometalúrgicas, e também estão sujeitos a constantes ajustes dependendo das mudanças na composição das matérias-primas processadas.

Os concentrados ricos no octogésimo primeiro elemento são obtidos por sublimação, em que o tálio durante a torra é capaz de volatilizar tanto em ambiente oxidante quanto redutor, o que permite combinar a produção de sublimes enriquecidos com tálio com a extração de outros elementos valiosos . O enriquecimento máximo com tálio é alcançado com o uso de torrefação clorada (com adição de cloreto de sódio ou silvinita). O cloreto de sódio formado durante a reação em temperaturas acima de 600°C apresenta boa volatilidade e é quase totalmente sublimado. Como resultado da torrefação oxidativa, além do cloreto, o óxido de tálio Tl2O é sublimado e partículas semelhantes a poeira de sulfato, sulfeto e silicato de tálio são capturadas mecanicamente pelo fluxo de gás. Nas poeiras e sublimados obtidos durante os processos de redução, parte do tálio pode estar na forma de um metal. A seguir, os sublimados são lixiviados com água, e o processo deve ser realizado com aquecimento constante, pois a solubilidade do tálio é altamente dependente da temperatura. Às vezes, a lixiviação com água é substituída pela lixiviação com soluções fracas de soda, o que impede a transição de outros cloretos metálicos, como o cádmio, para a solução. Se a maior parte do tálio estiver presente na forma de compostos pouco solúveis, então é utilizada a lixiviação com ácido sulfúrico diluído. Após a lixiviação de soluções aquosas, o tálio (de acordo com vários esquemas tecnológicos) é liberado na forma de sulfeto, cloreto, iodeto, cromato, hidróxido de tálio trivalente ou tálio metálico por cimentação - precipitação com pó de zinco ou amálgama:

Tl2SO4 + Zn → ZnSO4 + 2Tl

No caso da precipitação do octogésimo primeiro elemento na forma de sulfeto (com uma solução quente de sulfeto de sódio), consegue-se a extração mais completa do metal da solução. No entanto, este método não é seletivo - todos os metais companheiros de tálio formam sulfetos insolúveis, portanto, este método é usado apenas para matérias-primas com uma pequena quantidade de impurezas. O concentrado de sulfeto de tálio é lixiviado com uma solução de sulfato de zinco, enquanto o sulfato de tálio passa para a solução:

Tl2S + ZnSO4 → Tl2SO4 + ZnS

Da solução resultante, o tálio metálico é isolado por cimentação.

A purificação moderna do tálio consiste na sua extração de soluções contendo sulfato com uma solução de iodo misturada com uma solução de tributilfosfato a 50% em querosene, seguida de extração da fase orgânica com ácido sulfúrico (300 g/l) com adição de 3 % peróxido de hidrogênio. Dos reextratos, o metal é isolado por cementação em chapas de zinco, o que resulta em um metal com estrutura esponjosa, que é prensado em briquetes e fundido sob uma camada de álcali a uma temperatura de 350-400 °C. Em casos raros, para obter tálio metálico, utiliza-se a eletrólise de soluções de sulfato de tálio em cátodo de alumínio. O fato é que o metal obtido por este método contém uma quantidade bastante grande de impurezas (0,05%) de chumbo, cádmio, ferro, zinco e outros. Para obter metal de alta pureza, o refino eletrolítico é realizado com um ânodo solúvel de tálio bruto e um cátodo de tálio purificado, sais de tálio: sulfato ou perclorato servem como eletrólitos. Como resultado, o tálio é obtido com um teor total de impurezas estranhas inferior a 10–4%. O metal mais puro (99,9999%), necessário para a tecnologia de semicondutores, é obtido por purificação por métodos cristalográficos: fusão por zona ou método Czochralski.

A produção mundial do raro octogésimo primeiro elemento flutua insignificantemente e chega a cerca de 15 toneladas por ano. O que não se pode dizer do preço deste metal - devido ao desenvolvimento de novas tecnologias, o preço do tálio aumentou significativamente em relação a meados do século XX. Os principais fornecedores de tálio para o mercado mundial são Bélgica, Canadá, França, Alemanha, Rússia e Grã-Bretanha.

Propriedades físicas

Mesmo décadas após a sua descoberta, o tálio permaneceu um elemento misterioso para mineralogistas, físicos e químicos de todo o mundo. Não há nada de surpreendente no fato de os cientistas da época chamarem o tálio - um metal estranho - porque em suas propriedades químicas é semelhante aos metais alcalinos (oxida-se facilmente, o hidróxido de tálio é solúvel em água e é uma base forte) e no ao mesmo tempo tem muito em comum com a prata (baixa solubilidade de cloreto, brometo e iodeto em água). Aparência e em muitas propriedades físicas (densidade, dureza, ponto de fusão) o tálio se assemelha ao chumbo, que, aliás, é vizinho do octogésimo primeiro elemento do sistema periódico. Nesta ocasião, o químico francês Jean Baptiste Dumas, um dos pioneiros no campo da investigação das propriedades do tálio, escreveu: “Não seria exagero se, do ponto de vista da classificação geralmente aceite dos metais, dizemos que o tálio combina propriedades opostas que nos permitem chamá-lo de metal paradoxal”. Além disso, um químico famoso disse que o tálio entre os metais é a mesma "ovelha negra" que o ornitorrinco entre os animais - é uma criatura mamífero incrível, mas, como pássaros e anfíbios, põe ovos; seu corpo é coberto de pelos, mas tem bico de pato e patas palmadas. No entanto, o químico francês acreditava que o metal que estudava, apesar de todas as suas “esquisitices”, poderia algum dia “fazer uma era na história da química”.

Os elementos do subgrupo principal do terceiro grupo, incluindo o tálio, são caracterizados pela presença de três elétrons na camada eletrônica externa do átomo. A configuração eletrônica externa do tálio é 6s26p; raio atômico 1,71 A, raios iônicos: Tl + 1,49 A, Tl3 + 1,05 A. A substância simples tálio é um metal pesado (densidade 11,849 g/cm3) branco-acinzentado macio com uma tonalidade azulada, no entanto, devido à rápida oxidação no ar , desaparece rapidamente, adquirindo uma tonalidade colorida. O tálio é muito plástico e macio (facilmente cortado com uma faca). Esta descrição lembra propriedades físicas chumbo (densidade 11,34 g/cm3) ou algum metal alcalino (por exemplo, o lítio é facilmente cortado com uma faca). O tálio existe em três modificações: a uma pressão de 0,1 MN/m2 (1 kgf/cm2) e a uma temperatura abaixo de 233°C, possui uma rede hexagonal compacta com parâmetros a = 3,4496 A e c = 5,5137 A, acima de 233 ° C - cúbica de corpo centrado (а = 4,841 A), em altas pressões 3,9 H/m2 (39.000 kgf/cm2) - cúbica de face centrada. Em termos de ponto de fusão (para o tálio é 303,6 ° C), o octogésimo primeiro elemento também se assemelha ao chumbo, que tem uma temperatura de transição de Estado sólido em líquido é 327,4 °C. O mesmo se aplica aos pontos de ebulição - para o tálio 1457°C, para o chumbo - 1740°C.

A capacidade térmica específica do tálio em temperaturas de 20 a 100 °C é 0,13 KJ/(kg K) ou 0,031 cal/(g °C). O coeficiente de temperatura de expansão linear do tálio é 28 10-6 a 20 °C e 41,5 10-6 a 240-280 °C. A condutividade térmica do octogésimo primeiro elemento é 38,94 W/(m∙K), que é 0,093 cal/(cm seg°C). A resistividade elétrica do tálio a 0 °C é 18 · 10-6 ohm∙cm. O coeficiente de temperatura da resistência elétrica do tálio diminui com o aumento da temperatura: 5,177 10-3 - 3,98 10-3 (0-100 °C). O tálio é diamagnético, sua suscetibilidade magnética específica a 30 °C é -0,249 10-6. A temperatura de transição para o estado supercondutor do tálio é 2,39 K. A seção transversal para a captura de nêutrons térmicos por um átomo de tálio é 3,4 ± 0,5 celeiro.

Propriedades quimicas

Nos compostos, o tálio pode apresentar um estado de oxidação de +1 (Tl +) e +3 (Tl3 +), sendo os compostos mais estáveis ​​​​aqueles em que o octogésimo primeiro elemento apresenta uma valência positiva de +1. Os compostos Tl+ são quimicamente semelhantes aos compostos de potássio, sódio, prata e chumbo. A maioria dos compostos Tl(I) são fotossensíveis. O tálio monovalente só pode ser oxidado em solução por agentes oxidantes fortes: peróxido de hidrogênio, persulfatos, permanganato de potássio, bromo ou cloro (halogênios elementares oxidam o tálio apenas ao estado monovalente). Os compostos de tálio com valência mais característica (+3) para um elemento do grupo III são menos estáveis. Os compostos Tl3+ são agentes oxidantes fortes, instáveis ​​ao calor e sujeitos à hidrólise. São obtidos pela oxidação de compostos Tl+ com agentes oxidantes fortes (persulfato de potássio K2S2O8, bromato de potássio KBrO3 ou água de bromo). Em geral, os sais de tálio trivalentes são mais difíceis de dissolver do que os sais de tálio monovalentes semelhantes. Além disso, o octogésimo primeiro elemento é caracterizado pela formação de compostos com estado de oxidação formalmente intermediário, em que alguns dos átomos de tálio apresentam estado de oxidação +1 e a outra parte - +3. Normalmente, o tálio trivalente neles faz parte do ânion complexo, por exemplo, um dos cloretos de tálio - Tl2Cl4 é tetraclorotalato de tálio (I) (III): Tl +. Ou outro exemplo: Tl + -, onde o tálio monovalente atua como um cátion e o trivalente faz parte do ânion complexo.

No ar, a superfície do tálio metálico oxida rapidamente, mancha e fica coberta por uma película preta do óxido inferior Tl2O, que retarda a oxidação adicional:

4Tl + O2 → 2Tl2O

O óxido de tálio (I) Tl2O é uma substância cristalina preta que é facilmente solúvel em água com a formação de hidróxido de TlOH. O óxido de tálio (I) pode ser obtido por desidratação do hidróxido de tálio (I):

2TlOH → Tl2O + H2O

Quando o Tl2O é aquecido ao ar, pode-se obter o óxido de tálio (III) Tl2O3 - uma substância preta com forte capacidade oxidante. O ozônio também oxida o tálio em Tl2O3. Além disso, o óxido de tálio (III) é formado pela decomposição térmica cuidadosa do nitrato de tálio Tl(NO3)3:

2Tl(NO3) → Tl2O3 + NO2 + NO

Em temperaturas acima de 500 °C no ar, o Tl2O3 se transforma em Tl2O.

Com água que não contém oxigênio, o tálio não reage. Na presença de oxigênio, o tálio se dissolve em água para formar hidróxido de tálio monovalente solúvel:

4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH

TlOH é uma substância cristalina amarela que exibe propriedades de uma base forte semelhante aos hidróxidos de metais alcalinos. Sob a ação do CO2 sobre uma solução de TlOH, o carbonato de tálio pode ser obtido:

2TlOH + CO2 → Tl2CO3 + H2O

Este composto é altamente solúvel em água e é utilizado na preparação de outros compostos de tálio.

Para evitar a oxidação, os lingotes de tálio são armazenados sob uma camada de água destilada fervida (contendo menos oxigênio dissolvido). Interagindo com álcoois, o tálio forma os alcoolatos correspondentes:

2Tl + 2C2H5OH → 2C2H5OTl + H2

Se esta reação for realizada em uma corrente de ar, formam-se água e um alcoolato:

4Tl + 4C2H5OH + O2 → 4TlOC2H5 + 2H2O

No ácido clorídrico, o tálio não se dissolve devido à passivação, pois se forma cloreto insolúvel TlCl. Mas no ácido nítrico o metal se dissolve bem, a reação é muito pior com o ácido sulfúrico. O tálio é insolúvel em ácidos hidrohálico, fórmico, oxálico e acético. Além disso, o octogésimo primeiro elemento não interage com álcalis (sem agentes oxidantes). Por esta razão, os talatos correspondentes - MeTlO2 são obtidos apenas pela fusão do óxido Tl2O3 com óxidos metálicos.

Já à temperatura ambiente, o tálio interage com os halogênios. Todos os haletos de tálio mono e trivalente são conhecidos, bem como vários haletos complexos com um estado de oxidação formalmente intermediário de tálio. Assim como os haletos de prata, o fluoreto de tálio TlF é altamente solúvel em água, enquanto o cloreto TlCl, o brometo TlBr e o iodeto TlI são pouco solúveis. Durante o armazenamento de longo prazo à luz ou quando mantidos no estado fundido, TlCl, TlBr e TlI escurecem devido à decomposição parcial:

2TlI → 2Tl + I2

Com fósforo, arsênico e enxofre, o octogésimo primeiro elemento reage quando aquecido. O tálio não interage com hidrogênio, nitrogênio, amônio, carbono, silício, boro e monóxido de carbono seco.

Em combinação com o enxofre, o tálio dá os seguintes derivados: sulfeto de tálio (I) Tl2S - substância cristalina preta, insolúvel em água, produto intermediário na produção do tálio; sulfato de tálio (I) Tl2SO4 é um pó branco, altamente solúvel em água, é um intermediário no processo de obtenção de tálio metálico. O sulfeto de tálio Tl2S é precipitado quase quantitativamente a partir de soluções de sais de tálio por sulfeto de hidrogênio ou sulfeto de amônio em meios fracamente ácidos, neutros e alcalinos. Também pode ser obtido por síntese direta a partir de elementos em temperaturas elevadas. O sulfato de tálio quimicamente puro Tl2SO4 é obtido pela dissolução do metal tálio em ácido sulfúrico diluído.