ТА́ЛЛИЙ

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 (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 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; t_пл 303,6 °C, t_кип 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. (t_пл –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.