Та́ллий (лат. Thallium), Tl, химический элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 81, атомная масса 204,3833. Природный таллий – смесь стабильных изотопов ²⁰³Tl (29,52 %) и ²⁰⁵Tl. Радиоактивные изотопы с массовыми числами 206–210 (период полураспада Т_1/2 2,32–4,79 мин) – члены природных радиоактивных рядов. Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 176–212; наиболее долгоживущий ²⁰⁴Tl (Т_1/2 3,78 года). Элемент открыт в 1861 г. У. Круксом при спектроскопическом исследовании шламов сернокислотного производства; назван по характерной зелёной линии в спектре (от греч. ϑαλλός – зелёная масличная ветвь). В 1862 г. французский химик К. Лами впервые выделил таллий и установил его металлическую природу.

Таллий – редкий и рассеянный элемент, содержание в земной коре 7·10^–5 % по массе, в воде морей и океанов 1,4·10^–5 мг/дм³; концентрируется в верхней части земной коры – средние содержание в гранитном слое 1,5·10^–4 %, в основных породах 2·10^–5 %, в ультраосновных породах 1·10^–6 %. Минералы таллия, например круксит (Сu,Тl,Ag)₂Se, лорандит TlAsS₂, врбаит Tl₄Hg₃Sb₂As₈S₂₀ и другие, крайне редки и не имеют практического значения. Таллий легко мигрирует в биосфере.

Свойства

Конфигурация внешних электронных оболочек атома таллия 6s²6p¹; степени окисления +1 (наиболее характерна) и +3; энергии ионизации Tl⁰→Tl⁺→Tl²⁺→Tl³⁺ соответственно равны 589,5; 1971,0; 2878 кДж/моль; электроотрицательность по Полингу 1,8; атомный радиус 170 пм, ковалентный радиус 155 пм, ионные радиусы (координационное число 6) Tl³⁺ 88,5 пм, Tl¹⁺ 150 пм.

Таллий – мягкий серовато-белый металл; на воздухе окисляется и тускнеет; ниже 233 °C имеет гексагональную решётку, выше 233 °C – объёмноцентрированную кубическую; t_пл 303,6 °C, t_кип 1457 °C; плотность 11850 кг/м³ (20 °C); диамагнитен, ниже 2,39 К переходит в сверхпроводящее состояние.

Таллий взаимодействует с кислородом и галогенами при комнатной температуре, с серой и фосфором при нагревании. Реагирует с кислотами. Оксид Tl₂O реагирует с водой с образованием TlОН (сильное основание). Соли Tl(I) (нитрат, сульфат, карбонат) растворимы в воде; хромат, дихромат, галогениды (за исключением фторида) малорастворимы. Оксид Tl₂O₃ амфотерен, нерастворим; гидроксид Tl₂O₃·nH₂O малоустойчив. Галогениды Tl(III) хорошо растворимы в воде.

Получение

Основной источник Tl – отходы производства Cd, Cu, Pb. Для извлечения таллия проводят сульфатизацию сырья при 300–350 °C. Полученную массу выщелачивают водой, из раствора экстрагируют таллий 50%-ным раствором трибутилфосфата в керосине, а затем реэкстрагируют H₂SO₄ с добавкой H₂O₂. Из реэкстрактов выделяют таллий цементацией на цинковых листах. После переплавки под слоем NaOH получают таллий чистотой 99,99 %. Для более глубокой очистки применяют электролитическое рафинирование и зонную кристаллизацию.

Объём мирового производства таллия 10 т/год (2021).

Применение

Таллий используют для получения подшипниковых и легкоплавких сплавов; амальгама таллия (t_пл –59 °C) – рабочее тело низкотемпературных термометров; монокристаллы TlCl, TlBr и TlI используют в приборах ИК-техники; Tl₂О входит в состав оптических стёкол; сульфиды и селениды таллия – компоненты полупроводниковых материалов. Тяжёлая жидкость Клеричи (раствор смеси солей таллия) применяется для разделения минералов по плотности.

Таллий и его соединения высокотоксичны. Симптомы отравления – поражение нервной системы, почек, желудка, выпадение волос. Таллий проникает в организм через органы дыхания, неповреждённую кожу и пищеварительный тракт.