ТА́ЛЛИЙ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ТА́ЛЛИЙ (лат. Thallium), Tl, химич. элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодич. системы; ат. н. 81, ат. м. 204,3833. Природный Т. – смесь стабильных изотопов 203Tl (29,52%) и 205Tl. Радиоактивные изотопы с массовыми числами 206–210 (Т1/2 2,32–4,79 мин) – члены природных радиоактивных рядов. Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 176–212; наиболее долгоживущий 204Tl (Т1/2 3,78 года). Элемент открыт в 1861 У. Круксом при спектроскопич. исследовании шламов сернокислотного произ-ва; назван по характерной зелёной линии в спектре (от греч. ϑαλλός – зелёная масличная ветвь). В 1862 франц. химик К. Лами впервые выделил Т. и установил его металлич. природу.
Т. – 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 – ср. содержание в гранитном слое 1,5·10–4%, в основных породах 2·10–5%, в ультраосновных породах 1·10–6%. Минералы Т., напр. круксит (Сu,Тl,Ag)2Se, лорандит TlAsS2, врбаит Tl4Hg3Sb2As8S20 и др., крайне редки и не имеют практич. значения. Т. легко мигрирует в биосфере.
Свойства
Конфигурация внешних электронных оболочек атома Т. 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.
Т. – мягкий серовато-белый металл; на воздухе окисляется и тускнеет; ниже 233 °C имеет гексагональную решётку, выше 233 °C – объёмноцентриров. кубическую; tпл 303,6 °C, tкип 1457 °C; плотность 11850 кг/м3 (20 °C); диамагнитен, ниже 2,39 К переходит в сверхпроводящее состояние.
Т. взаимодействует с кислородом и галогенами при комнатной темп-ре, 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
Осн. источник Tl – отходы произ-ва Cd, Cu, Pb. Для извлечения Т. проводят сульфатизацию сырья при 300–350 °C. Полученную массу выщелачивают водой, из раствора экстрагируют Т. 50%-ным раствором трибутилфосфата в керосине, а затем реэкстрагируют H2SO4 с добавкой H2O2. Из реэкстрактов выделяют Т. цементацией на цинковых листах. После переплавки под слоем NaOH получают Т. чистотой 99,99%. Для более глубокой очистки применяют электролитич. рафинирование и зонную кристаллизацию.
Объём мирового произ-ва Т. 10 т/год (2012).
Применение
Т. используют для получения подшипниковых и легкоплавких сплавов; амальгама Т. (tпл –59 °C) – рабочее тело низкотемпературных термометров; монокристаллы TlCl, TlBr и TlI используют в приборах ИК-техники; Tl2О входит в состав оптич. стёкол; сульфиды и селениды Т. – компоненты полупроводниковых материалов. Тяжёлая жидкость Клеричи (раствор смеси солей Т.) применяется для разделения минералов по плотности.
Т. и его соединения высокотоксичны. Симптомы отравления – поражение нервной системы, почек, желудка, выпадение волос. Т. проникает в организм через органы дыхания, неповреждённую кожу и пищеварит. тракт.