Thallium

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. oktober 2022; verifikation kræver 1 redigering .

Thallium
←  Kviksølv | Bly  →
81 I ↑ Tl ↓ Nh 81 Tl
Udseende af et simpelt stof
Blødt sølvfarvet hvidt metal med et blåligt skær
Thallium i en ampul
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Thallium / Thallium (Tl), 81
Atommasse ( molær masse )	[204.382; 204.385] [komm 1] [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1
Atomradius	171 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	148  kl
Ion radius	(+3e) 95 (+1e) 147  kl
Elektronegativitet	1,62 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Tl←Tl + -0,338 V Tl←Tl 3+ 0,71 V
Oxidationstilstande	0, 1, 3
Ioniseringsenergi (første elektron)	588,9 (6,10)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	11.849 [2]  g/cm³
Smeltetemperatur	577K ( 304 °C, 579 °F) [2]
Kogetemperatur	1746 K (1473 °C, 2683 °F) [2]
Oud. fusionsvarme	4,31 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	162,4 kJ/mol
Molær varmekapacitet	26,3 [3]  J/(K mol)
Molært volumen	17,2  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	sekskantet
Gitterparametre	a=3,456 c=5,525 [4]
c / a -forhold	1.599
Debye temperatur	96,00  K
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) 38,9 [3]  W/(m K)
CAS nummer	7440-28-0
Emissionsspektrum

81	Thallium
Tl204,38
4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

Thallium  ( kemisk symbol - Tl , fra lat.  Thallium ) - et kemisk grundstof fra den 13. gruppe af det periodiske system af kemiske grundstoffer (ifølge den forældede klassifikation  - et grundstof i hovedundergruppen af ​​gruppe III), den sjette periode, med atomnummer 81. Det tilhører kategorierne tungmetaller og post-transitional metaller . Det simple stof thallium  er et blødt sølv-hvidt metal med en grålig-blålig farvetone, som hurtigt oxiderer i luften på grund af dets høje kemiske aktivitet .

Historie

Thallium blev opdaget ved spektralmetoden i 1861 af den engelske videnskabsmand William Crookes i slammet af blykamrene i en svovlsyrefabrik nær byen Abberode , der ligger i Harzen -bjergkæden .

Thalliummetal blev uafhængigt opnået af William Crookes og den franske kemiker Claude-Auguste Lamy i 1862 [5] .

Navnets oprindelse

Elementet har fået sit navn fra de karakteristiske grønne linjer i dets spektrum og den grønne farve på flammen. Fra anden græsk. θαλλός  er en ung, grøn gren [6] .

At være i naturen

Thallium er et sporstof. Indeholdt i blandinger og pyrit af zink , kobber og jern , i kaliumsalte og glimmer. Thallium er et tungmetal. Der kendes kun syv thalliummineraler ( crooksite (Cu, Tl, Ag) 2 Se, lorandit TlAsS 2 , vrbaite Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20 , gutchinsonite (Pb, Tl) S • Ag 2 S • 5As 2 S 5 , avicennit Tl 2 O 3 ), de er alle yderst sjældne. Hovedparten af ​​thallium er forbundet med sulfider og primært med jerndisulfider. I pyrit blev det fundet i 25 % af de analyserede prøver. Dens indhold i jerndisulfider er ofte 0,1-0,2% og når nogle gange 0,5%. I galena varierer indholdet af thallium fra 0,003 til 0,1% og sjældent mere. Høje koncentrationer af thallium i disulfider og galena er karakteristiske for lavtemperatur bly-zink aflejringer i kalksten. Indholdet af thallium, der når 0,5%, er noteret i nogle sulfosalte. En lille mængde thallium findes i mange andre sulfider, f.eks. i sphalerit og chalcopyrit af nogle kobberkis aflejringer, indholdet varierer fra 25 til 50 g/t . Thallium har den største geokemiske lighed med K , Rb , Cs , samt med Pb , Ag , Cu, Bi . Thallium migrerer let i biosfæren. Fra naturlige farvande sorberes det af kul, ler, manganhydroxider, akkumuleres under vandfordampning (for eksempel i Sivash-søen op til 5⋅10 −8 g/l). Indeholdt i kaliummineraler ( glimmer , feldspat ), sulfidmalme: galena , sphalerit , marcasit (op til 0,5%), cinnober . Som en urenhed er den til stede i naturlige oxider af mangan og jern [7] .

Gennemsnitligt indhold af thallium (efter vægt):

• i jordskorpen 4,5⋅10 −5  %;
• i ultramafiske bjergarter , 10–6  %;
• i basiske bjergarter 2⋅10 −5  %;
• i havvand 10 −9  %.

Isotoper

Naturligt thallium består af to stabile isotoper: 205 Tl ( isotopisk overflod på 70,48% efter antal atomer) og 203 Tl (29,52%). I spormængder findes radioaktive isotoper af thallium også i naturen, som er mellemliggende medlemmer af henfaldsserien :

• 206 Tl ( T 1/2 = 4,19 min.) og 210 Tl (1,30 min.) - uranium-238- serien ;
• 207 Tl (4,78 min.) - uran-235- serien ;
• 208 Tl (3,1 min.) - thorium-232- serien .

Alle andre kendte isotoper af thallium med massetal fra 176 til 217 blev opnået kunstigt.

Henter

Kommercielt rent thallium renses fra andre grundstoffer indeholdt i røgstøv (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te) ved at opløse i varm fortyndet svovlsyre, efterfulgt af udfældning af uopløseligt blysulfat og tilsætning af HCl for at udfælde chloridthallium (TlCl). Yderligere oprensning opnås ved elektrolyse af thalliumsulfat i fortyndet svovlsyre ved hjælp af platintråd , efterfulgt af smeltning af det frigjorte thallium i en hydrogenatmosfære ved 350-400°C.

Egenskaber

Thallium er et skinnende, sølvagtigt blødt metal med en blålig nuance. I luft falmer den hurtigt og bliver dækket af en sort film af thalliumoxid Tl 2 O [3] . Det opløses i vand i nærvær af ilt for at danne thalliumhydroxid , reagerer ikke i fravær af ilt, så thallium opbevares under et lag kogt destilleret vand (eller paraffin, og også lakeret) [3] .

Fysiske egenskaber

Findes i tre modifikationer. Lavtemperaturmodifikationen Tl II er en hexagonal krystal , rumgruppe P 6 3 / mmc , celleparametre  a = 0,34566 nm , c = 0,55248 nm , Z = 2 , magnesium - type gitter . Over 234 °C er der en højtemperaturmodifikation Tl I af det kubiske system (kropscentreret gitter), rumgruppe Im 3 m , celleparametre  a = 0,3882 nm , Z = 2 , α-Fe type gitter ; overgangsentalpien mellem modifikation I og II er 0,36 kJ/mol . Ved 3,67 GPa og 25 °C - modifikation Tl III af det kubiske system (ansigtscentreret gitter), rumgruppe Fm 3 m , celleparametre  a = 0,4778 nm , Z = 4 . Smeltepunktet er 577 K (304 °C), det koger ved 1746 K (1473 °C) [2] . Thallium tilhører gruppen af ​​tungmetaller ; dens massefylde  er 11,855 g/cm 3 [2] .

Tværsnittet for et atoms indfangning af termiske neutroner er 3,4 ± 0,5 barn. Konfigurationen af ​​de ydre elektroner er 6s 2 6p. Ioniseringsenergier (i eV ): henholdsvis Tl 0 → Tl + → Tl 2+ → Tl 3+ → Tl 4+ er lig med 6,1080; 20,4284; 29,8; 50,0 [3] .

Thallium er diamagnetisk , den massemagnetiske modtagelighed af polykrystallinsk sekskantet thallium er χ \u003d -0,249 10 -9 m 3 / kg under normale forhold, -0,258 10 -9 m 3 / kg ved T \u003d 14,2 K. For kubisk polykrystallinsk thallium ved T > 235 K er den magnetiske massefølsomhed −0,158·10 −9 m 3 /kg . Enkeltkrystal sekskantet thallium udviser anisotropi, χ || \u003d -0,420 10 -9 m 3 / kg , χ ⊥ \u003d -0,164 10 -9 m 3 / kg . Flydende thallium har χ = −0,131·10 −9 m 3 /kg ved smeltepunktet [8] .

Ved en temperatur på 2,39 K går thallium over i den superledende tilstand .

Spektret af thallium i det synlige område har en lys linje med en bølgelængde på 525.046 nm (grøn), hvorfra dette element har sit navn.

Hårdhed ifølge Mohs 1.3, ifølge Brinell 20 MPa [3] .

Kemiske egenskaber

Reagerer med vand i nærvær af ilt

Med syrer: let opløseligt i salpetersyre, værre - i svovlsyre. Saltsyre har ringe effekt på thallium på grund af passivering af thalliummonochlorid af filmen .

Med ilt ved stuetemperatur:

Med halogener:

Med fosfor (ved opvarmning):

Med svovl (ved opvarmning):

Interaktion med hydrogenperoxid:

Reagerer med ikke-metaller: med halogener ved stuetemperatur, med svovl, selen, tellur, phosphor - ved opvarmning. Det smelter sammen med arsen uden at danne en forbindelse. Det reagerer ikke med brint, nitrogen, kulstof, silicium, bor samt med ammoniak og tør kuldioxid.

Reagerer ikke med alkalier, med ethanol i nærvær af opløst oxygen danner thalliumethoxid .

I forbindelser udviser det oxidationstilstande +1 og +3. De mest stabile salte er Tl(I), som ligner salte af kalium, sølv og bly. Under påvirkning af bromvand oxideres kaliumpermanganat , kaliumbromat , kaliumdisulfat , Tl (I) til Tl (III), hvis salte er termisk ustabile, let hydrolyseres og reduceres. I opløsninger reduceres Tl(III) til Tl(I) ved påvirkning af svovldioxid , hydrogensulfid , natriumthiosulfat og en række metaller, herunder zink, jern og kobber. Der kendes forbindelser, hvor thallium er til stede i to oxidationstilstande på én gang, f.eks. thallium(I)hexachlorthallat(III) Tl3 [TlCl6 ] .

Ansøgning

• Thalliumamalgam har et lavt smeltepunkt ( t pl = −61 ° C; kun eutektikken i natrium-kalium-cæsium-systemet med t pl = -78 ° C er mere smeltelig) - det bruges til at fylde lavtemperaturtermometre og som kølevæske .
• Nuklidet 201 Tl bruges i medicin til hjerteforskning.
• Thallium indføres som en aktivator i krystaller af natriumiodid , som bruges som en scintillator til påvisning af ioniserende stråling.
• I infrarød optik anvendes thallium(I) bromid og iodid som linsematerialer . Derudover blev thalliumoxysulfid (tallofid) under den store patriotiske krig brugt som et følsomt element i nattesynsapparater [9] .
• Thallium(I)iodid tilsættes til belysning af metalhalogenlamper .
• Clericis opløsning , bestående af thalliumformiat ( HCOOTl ) og thalliummalonat (CH 2 (COOTl) 2 ) , bruges i mineralogien til at bestemme mineralers egenskaber.
• Thallium(I)sulfat og thallium(I) carbonat er tidligere blevet brugt som gnaverbekæmpelsesmiddel i svært tilgængelige områder.
• Trivalent thallium er hovedbestanddelen af ​​nogle relativt stærke oxidationsreagenser i organisk syntese:
  • thallium(III) trifluoracetat eller thalliumtris(trifluoracetat), TTFA (Tl(Otfac) 3 ); [ti]
  • Thalliumtrinitrat , TTN (TI(N03 ) 3 ) ;
  • Thalliumtriacetat , TTA (TI( CH3COO ) 3 ).

Biologisk rolle og fysiologisk indvirkning

Thallium spiller ikke en væsentlig biologisk rolle (blandt tungmetaller).

Både thallium selv og dets forbindelser er meget giftige og kræftfremkaldende i høje koncentrationer (især dem, der er opløselige i vand- chlorid , nitrat , acetat osv.). Thalliumforbindelser er klassificeret som kumulative gifte - akkumulerende patologiske symptomer ved kronisk forgiftning [11] .

Ved høje doser påvirker thalliumforbindelser det perifere nervesystem , mave-tarmkanalen og nyrerne .

Ioner af monovalent thallium Tl + erstatter kaliumioner i biokemiske processer på grund af ligheden mellem deres kemiske egenskaber. Thallium er koncentreret i hår, knogler, nyrer og muskler.

Et karakteristisk symptom på forgiftning med thalliumforbindelser er delvist hårtab, med en betydelig dosis - total alopeci . Ved en høj dosis er alopeci ualmindeligt, da en person dør af forgiftning, før hårtab forekommer.

MPC i vand for thallium 0,0001 mg/l, for bromid , iodid , carbonat (i form af thallium) i luften i arbejdsområdet ( MPCr.z. ) er 0,01 mg/m 3 , i atmosfærisk luft 0,004 mg/m 3 . Fareklasse  - I ( ekstremt farligt kemikalie).

Den dødelige dosis af thallium i forbindelser til en voksen er 600 mg .

Til forgiftning med thallium eller dets forbindelser bruges preussisk blåt som modgift .

Førstehjælp til thalliumforgiftning er maveskylning med en opløsning af 0,3 % natriumthiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) med omrørt aktivt kulpulver .

Kriminel forgiftning med thalliumforbindelser er beskrevet i en række actionfyldte værker af detektivlitteratur [12] [13] og film [14] .

Bemærkelsesværdige tilfælde af thalliumforgiftning

• 1950'erne - "thallium galskab" i Australien .
• 2017-2018 - masseforgiftning i Taganrog ved Taganrog Aviation Scientific and Technical Complex opkaldt efter G. Beriev [15] [16] .
• Solovyov Vyacheslav Valerievich  er en seriemorder -forgiftningsmand, der forgiftede mindst 6 personer med thalliumsulfat .
• Tamara Ivanyutina (Maslenko) - seriemorder-forgiftning; var hovedtiltalte i en resonant straffesag i slutningen af ​​1980'erne, efterforsket i Kiev (ukrainske SSR).

Noter

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Arkiveret fra originalen den 5. februar 2014.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Thallium : fysiske egenskaber  . WebElements. Dato for adgang: 20. august 2013. Arkiveret fra originalen 26. juli 2013.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Fedorov P. I. Thallium // Chemical Encyclopedia  : i 5 bind / Kap. udg. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1995. - T. 4: Polymer - Trypsin. - S. 490-492. — 639 s. - 40.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-039-8 .
4. ↑ Thallium : krystalstruktur  . WebElements. Hentet 20. august 2013. Arkiveret fra originalen 12. august 2013.
5. ↑ * Crookes, William (30. marts 1861) "Om eksistensen af ​​et nyt grundstof, sandsynligvis fra svovlgruppen," Chemical News , vol. 3, s. 193-194 Arkiveret 6. marts 2022 på Wayback Machine ; genoptrykt i: Crookes, William. XLVI. Om eksistensen af ​​et nyt grundstof, sandsynligvis fra svovlgruppen  (engelsk)  // Philosophical Magazine  : journal. - 1861. - April ( bind 21 , nr. 140 ). - S. 301-305 . - doi : 10.1080/14786446108643058 . Arkiveret fra originalen den 1. juli 2014. ;
   • Crookes, William (18. maj 1861) "Yderligere bemærkninger om den formodede nye metalloid," Chemical News , vol. 3, s. 303 Arkiveret 6. marts 2022 på Wayback Machine .
   • Crookes, William (19. juni 1862) "Foreløbige undersøgelser af thallium," Proceedings of the Royal Society of London , vol. 12, side 150-159.
   • Lamy, A. (16. maj 1862) "De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium," Comptes Rendus , vol. 54, side 1255-1262 Arkiveret 15. maj 2016. .
6. ↑ Weeks, Mary ElviraOpdagelsen af ​​grundstofferne. XIII. Supplerende note om opdagelsen af ​​thallium  //  Journal of Chemical Education : journal. - 1932. - Bd. 9 , nr. 12 . - S. 2078 . doi : 10.1021 / ed009p2078 . - .
7. ↑ Wolfson F. I., Druzhinin A. V. De  vigtigste typer malmforekomster, - Moskva: Nedra, 1975, 392 s.
8. ↑ Fysiske mængder: Håndbog / Red. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. - M . : Energoatomizdat, 1991. - S. 602. - 1232 s. — 50.000 eksemplarer.  - ISBN 5-283-04013-5 .
9. ↑ Thallium Arkiveret 2. april 2015 på Wayback Machine // encyclopaedia.biga.ru
10. ↑ Sullivan, P.D. Menger, E.M. Reddoch, A.H. Paskovich, D.H. Oxidation af anthracen med thallium(III)trifluoracetat. Elektronspinresonans og struktur af produktets kationradikaler  (engelsk)  // Journal of Physical Chemistry . - 1978. - Bd. 82 , nr. 10 . - S. 1158-1160 . - doi : 10.1021/j100499a015 .
11. ↑ Tarasenko N.V., Rubtsov V.F., Malinin A.V., Sedov V.V. Thallium  // Big Medical Encyclopedia  : i 30 bind  / kap. udg. B.V. Petrovsky . - 3. udg. - Moskva: Soviet Encyclopedia , 1985. - T. 24. Vaskulær sutur - Teniosis . — 544 s. — 150.800 eksemplarer.
12. ↑ Dr. John Emsley Problemet med thallium  (engelsk)  // New Scientist . - 1978. - 10. august. — S. 394 .
13. ↑ White Horse Villa
14. ↑ Kriminal.RU. Kriminelle Rusland. Den undvigende smag af død (11. december 2016). Hentet: 18. februar 2018. (ubestemt)
15. ↑ Korolev, Nikita Thallium blev bragt til Taganrog-luftfartsvirksomheden . Kommersant (1. marts 2018). Arkiveret fra originalen den 1. marts 2018. (ubestemt)
16. ↑ Kommentar af PJSC "TANTK opkaldt efter G.M. Beriev" om de forgiftede medarbejdere. . TANTK dem. G. Berieva (2. marts 2018). Arkiveret fra originalen den 6. marts 2018. (ubestemt)

Kommentarer

1. ↑ Området for atommasseværdier er angivet på grund af heterogeniteten af ​​fordelingen af ​​isotoper i naturen.

Links

• Thallium . Populært bibliotek af kemiske elementer. Hentet: 20. august 2013. (ubestemt)
• Thallium (20. november 2006). — News.ru. Hentet: 20. august 2013. (ubestemt)

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron jorden rundt Lille Brockhaus og Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Granatæble
I bibliografiske kataloger BNE : XX540885 BNF : 11956478c GND : 4059684-9 J9U : 987007531870205171 LCCN : sh85134473 LNB : 000310560 NDL : 00572717 NKC : ph116450

Thalliumforbindelser _

Thalliumazid ( TlN3 ) Thallium(I)acetat ( CH3COOTl ) Thallium(I)acetylacetonat (TlС 5 H 7 O 2 ) Thallium(I)bromat ( TlBrO3 ) Thallium(I)bromid (TlBr) Thallium(III)bromid ( TlBr3 ) Thalliumhexachlorplatinat (IV) (Тl 2 [PtCl 6 ]) Thallium(I)hydroxid (Tl(OH)) Thallium(III)hydroxid (Tl(OH) 3 ) Thalliumhydrogensulfat ( TlHSO4 ) Thallium(I)iodid (TlI) Thallium(III)iodid ( TlI3 ) Thallium(I)carbonat (Tl 2 CO 3 ) Thallium(I)nitrat ( TlNO3 ) Thallium(III)nitrat (Tl(NO 3 ) 3 ) Thalliumnitrid (TlN) Thallium(I)oxid ( Tl2O ) Thallium(III)oxid (Tl 2 O 3 ) Thallium(I)perchlorat ( TlClO4 ) Thallium(I ) sulfat ( Tl2SO4 ) Thallium(III)sulfat (Tl 2 (SO 4 ) 3 ) Thallium(I)sulfid ( Tl2S ) Thallium (III) sulfid ( Tl2S3 ) Thalliumthiocyanat (TlSCN) Trimethylthallium (Tl(CH 3 ) 3 ) Triphenylthallium ( Tl ( C6H5 ) 3 ) Triethylthallium ( Tl ( C2H5 ) 3 ) Thallium(I ) phosphat ( Tl3PO4 ) Thalliumphosphid (TlP) Thallium(I)fluorid (TlF) Thallium(III)fluorid ( TlF3 ) Thallium(I)chlorat ( TlClO3 ) Thallium(I)chlorid (TlCl) Thallium (III)chlorid (TlCl3 ) Thallium(I)-chromat (Tl 2 CrO 4 ) Thallium(I)cyanid (TlCN)

Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev

en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten en H   Han 2 Li Være   B C N O F Ne 3 Na mg   Al Si P S Cl Ar fire K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr 5 Rb Sr   Y Zr NB Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jeg Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Om eftermiddagen sm Eu Gd Tb D y Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Vedr Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn 7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Er cm bk jfr Es fm md ingen lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og   alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser

Elektrokemisk aktivitet serie af metaller
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _