Привет. Сегодня мы поговорим про таллий (Tl). В ядре атома этого химического элемента 81 протон, и в неионизированном состоянии вокруг него неистово мчится куда-то 81 электрон.
Этот элемент представляет собой металл с низкой температурой плавления. Он чрезвычайно пластичный, и настолько мягкий, чтобы его можно резать обыкновенным кухонным ножом.
Чистый таллий изначально всегда блестящий и серебристо-серый. Однако сразу же после контакта с воздухом металл начинает образовывать на своей поверхности тусклую голубовато-серую плёнку оксида таллия (I) Tl2O.
Длительное воздействие кислорода превращает эту плёнку в тёмно-коричневую корку оксида таллия (III) Tl2O3.
При погружении в воду оксидная плёнка исчезает, и металл восстанавливает свой первоначальный блеск. Длительный контакт с воздухом и водой превращает металл в гидроксид таллия.
Металлический таллий очень хорошо реагирует с кислородом и кислотами, и прекрасно растворяется в азотной кислоте.
Интересный факт: французский химик Жан-Батист Дюма однажды назвал таллий «ornithorhynchus paradoxus металлов» (утконосом металлов). Почему? Да просто этот химический элемент демонстрирует свойства, похожие на свойства многих других металлов. Так же как утконос как бы «собран» из частей тел разных животных. Вот такой вот ассоциативный ряд.
Существуют некоторые споры о том, кто именно открыл таллий.
Английский химик сэр Уильям Крукс искренне полагал, что после отделения селена от отходов, оставшихся при производстве серной кислоты, он отчётливо видит на дне банки теллур, открытый в конце 18 века. Когда исследователь повторил свой эксперимент несколько лет спустя, в 1861 году, на этот раз уже конкретно сосредоточившись на выделении теллура, он был удивлён незнакомыми блестящими зелёными линиями, которые появились в спектре излучения после сжигания образца.
Это означало лишь одно – это не теллур. А какой-то другой химический элемент.
Метод, который использовал химик, известен как «пламенная спектроскопия». Он был изобретён несколькими годами ранее химиками Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгофом. Именно с его помощью были открыты несколько химических элементов, включая цезий и рубидий, которые получили своё название от латинских описаний цветов их спектральных линий.
Крукс назвал новый элемент таллием (thallos). В переводе с греческого это означает что-то вроде «зелёная веточка» или «побег».
Примерно в то же время, или немного раньше, французский химик Клод-Огюст Лами независимо от Крукса идентифицировал таллий. Однако выделил его в чистом виде годом позже.
Лами, по сути, добился большего успеха в получении металла, чем Крукс, представив слиток чистого таллия на Лондонской международной выставке 1862 года. Крукс же стыдливо демонстрировал посетителям выставки лишь небольшое количество порошка, которое получил с большим трудом.
За своё достижение Лами был награждён медалью. Однако, несмотря на это, открытие таллия официально приписывается Круксу благодаря его громкому протесту против награды Леми. Вот такая вот история.
Таллий довольно редко встречается в земной коре, его содержание в ней составляет около 0,7 мг/кг. Примерно столько же в земной коре йода и вольфрама.
Таллий не встречается в природе в свободном виде, а присутствует в небольших количествах в рудах железа, меди, сульфидах тяжёлых металлов и в полиметаллических породах на дне океана.
Таллий содержат такие минералы, как крукезит, лорандит, хутчинсонит, пирит и аурипигмент. Карлинит (сульфид таллия) является одним из немногих минералов, в основном основанных на таллии.
Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов, 203Tl и 205Tl.
Также было синтезировано 23 радиоактивных изотопа металла. Два состояния окисления таллия +1 и +3 позволяют элементу образовывать соединения с очень разным химическим поведением.
Соединения и ионы таллия (III) напоминают соединения и ионы бора. Таллий (I), более распространённая форма, ведёт себя подобно щелочным металлам и обычно присутствует в калийных рудах.
В промышленных масштабах элемент получают как газообразный побочный продукт очистки свинца и цинка, или в процессе производства серной кислоты из пиритов.
Применение таллия в основном ограничивается областями электроники, медицины и инфракрасной оптики.
В недалёком прошлом широкое промышленное значение имел сульфат таллия. Это токсичное, бесцветное и не имеющее запаха вещество, использовалось в качестве средства для борьбы с грызунами. К сожалению, сульфат таллия также очень токсичен и для людей, и череда случайных отравлений привела к тому, что во многих странах мира запретили использовать это соединение в пользу более безопасных альтернатив.
Таллий очень токсичен почти во всех своих формах. И поэтому с ним нужно обращаться с особой осторожностью.
Однако несмотря на высокие риски, радиоактивный изотоп 201Tl часто используется в медицине в стресс-тестах для диагностики закупорки артерий и заболеваний сердца.
Некоторые соли таллия (III) также используются в качестве реагентов в химических лабораториях, а гидроксид таллия является сильным основанием, используемым при синтезе металлоорганических соединений.
Йодид таллия в сочетании с йодидами индия, натрия, скандия, диспрозия и иногда олова используются для получения высокоэффективного белого света металлогалогенных ламп.
Кроме того, некоторые сплавы таллия используются при производстве подшипников и контактных точек, а растворимые соли металла используют в качестве добавок к ваннам для золочения с целью оптимизации размера зёрен и ускорения процесса золочения.
Таллий имеет множество применений в области изготовления передовой оптоэлектроники, включая инфракрасную оптику, люминофоры и специальные стёкла.
Высокий показатель преломления оптических кристаллов бромиодида таллия (KRS-5) и бромхлорида таллия (KRS-6) делает их идеальными материалами для изготовления призм и линз для инфракрасных спектрометров. И, как и другие галогениды таллия, они могут использоваться для производства волоконной оптики.
Фотоэлектрические элементы, фоторезисторы и инфракрасные детекторы используют в своей работе способность сульфида таллия изменять электропроводность при воздействии инфракрасного излучения.
Оксид таллия (I) является одним из материалов, который используется для изготовления небьющихся легкоплавких стёкол, которые становятся жидкими при температуре 125–150 градусов по Цельсию.
Соединения таллия обладают и другими особыми свойствами. Сплав таллия и ртути с содержанием 8,5% таллия, например, имеет температуру плавления на 20 градусов ниже, чем у чистой ртути, что позволяет использовать его в низкотемпературных термометрах.
Гидроксид таллия обладает способностью поглощать углекислый газ из атмосферы.
Таллий является единственной известной примесью, которая заставляет теллурид свинца (PbTe) проявлять сверхпроводимость. Полученный замещённый таллием теллурид свинца является полупроводниковым и термоэлектрическим материалом.
Основные физические свойства таллия:
Температура плавления: 304 °C;
Температура кипения: 1473 °C;
Плотность: 11,85 г/см3;
Плотность жидкости при температуре плавления: 11,22 г/см 3;
Плотность при 20°C: 11,85 г/см3;
Плотность твёрдого тела: 11850 кг/м3;
Удельная теплоёмкость: 129 Дж/(кг/К);
Температура сверхпроводимости: -270,77 °C;
Удельное электрическое сопротивление: (20 °C) 0,18 мкОм/м.
Всем добра.
