Это вещество – самый популярный химический элемент в художественной литературе. Именно таллием убивают друг друга персонажи детективов Агаты Кристи. Его, как и мышьяк, окрестили «ядом наследников».
Однако вещество востребовано металлургами, врачами, учеными.
Что представляет собой
Таллий – это элемент периодической системы №81 с примечательными свойствами:
- Серебристый металл сизовато-белого цвета – один из самых мягких (1,3 балла по Моосу) и легкоплавких.
Главная характеристика таллия – токсичное вещество номер один на планете.
- Однако плотен, поэтому относится к сегменту тяжелых металлов.
- По составу это два стабильных изотопа: 203 и 205 (массовое содержание 1:2).
Есть и радиоактивные изотопы. Для их полураспада хватает пяти минут, созданы лабораторно.
Международное обозначение – Thallium (Tl).
Как был обнаружен
История открытия металла связана с именами двух ученых, обнаруживших его одновременно (1861-1862 годы):
- Британец Вильям Крукс разглядел зеленые линии неизвестного элемента в спектре шламов с немецкого завода, расположенного в Гарцских горах.
- Через год он же и химик-француз Клод-Огюст Лами получили таллий в виде металла.
Металл назван благодаря зеленой окраске линий спектра и пламени. По этому параметру опознается среди других элементов.
Древнегреческий термин θαλλος означает «зеленая веточка».
Как представлен в природе
Месторождений таллия на планете не существует: элемент рассеян по толще других пород либо образует собственные минералы.
Его находят в разных локациях:
- Киноварь, галениты, марказиты, сфалериты, другие сульфидные руды (0,1-0,5%).
- Цинковые, колчедановые, медные обманки.
- Угли, глины, соединения марганца, впитавшие частицы металла из вод.
- Слюды, полевые шпаты, другие калиевые минералы.
- Осадочные скопления, образованные в результате испарения воды (например, озеро Сиваш).
Таллиевые минералы (семь наименований) – редкость.
Тонна земной коры содержит 0,7 г таллия.
Технология получения
Таллий как металл извлекают из пыли, выносимой доменными газами на металлургических комбинатах. Главные компоненты – железо и известняк. Плюс толика никеля, цинка, кадмия, индия. А также астата, теллура, свинца, других элементов.
Процесс производства многоступенчат:
- Пыль заливают теплой некрепкой кислотой.
- Нерастворившийся остаток обрабатывают соляной кислотой.
- В результате выпадает осадок из хлорида металла.
Далее применяют электролиз:
- Платиновую проволоку погружают в разбавленную серную кислоту, пропускают ток.
- На проволоке скапливается сульфат таллия.
Металл получают плавкой в печи, заполненной водородом, при 360-410°С.
Физико-химические характеристики
Таллий – не совсем типичный металл. Кристаллическая структура меняется в зависимости от температуры. Модификаций три, «рубиконом» служат температуры 234°C и 25°C.
При минус 270,7°C металл становится сверхпроводником.
Кубик таллия с ребром 1 см весит 11,85 грамма.
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Та́ллий / Thallium (Tl), 81 |
Атомная масса (молярная масса) |
[204,382; 204,385] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1 |
Радиус атома | 171 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 148 пм |
Радиус иона | (+3e) 95 (+1e) 147 пм |
Электроотрицательность | 1,62 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | Tl←Tl+ −0,338 В Tl←Tl3+ 0,71 В |
Степени окисления | 3, 1 |
Энергия ионизации (первый электрон) |
588,9 (6,10) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 11,849 г/см³ |
Температура плавления | 577 K (304 °C, 579 °F) |
Температура кипения | 1746 K (1473 °C, 2683 °F) |
Уд. теплота плавления | 4,31 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 162,4 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 26,3 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 17,2 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=3,456 c=5,525 |
Отношение c/a | 1,599 |
Температура Дебая | 96,00 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 38,9 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7440-28-0 |
Где используется
Металл нашел применение у промышленников, ученых, врачей:
- Это легирующая добавка к сплавам для подшипников.
- Иодидом вещества наполняют галогеновые лампы.
- Его амальгама (сплав со ртутью) служит теплоносителем.
- Ею же заполняют приборы для измерения низких температур.
- Из таллиевых соединений сделано стекло приборов ночного видения.
- Таллий-201 востребован врачами-кардиологами.
- Ученые используют металл как активатор регистраторов ионизирующих излучений.
Хранят таллий под слоем кипяченой воды, парафина либо в герметично закрываемой емкости.
До 1970-х годов на его основе изготавливали крысиный яд. Сегодня металл используют для производства инсектицидов и пестицидов, которыми изничтожают сельхозвредителей и болезни растений.
Таллий в истории отравлений
Историей зафиксировано два громких криминальных инцидента с таллием в «главной роли».
Таллиевое безумие в Австралии
К 50-м годам 20 века крысиный яд на континенте стал спасением от крыс, оккупировавших «спальные районы» мегаполисов. Его рекламировали и продавали повсеместно.
Внимание к себе привлекла жительница Сиднея Ивонна Флетчер. Эта мать двоих детей обрела репутацию «черной вдовы»: оба ее мужа умерли с одинаковыми симптомами. Вину и средство убийства (таллий из крысиного яда) доказали.
«Мститель» из Таганрога
Место и время действия – авиазавод в Таганроге (Ростовская область, Россия), 2017-2018 годы.
Инженер Шульга, «обидевшись», травил сослуживцев – 34 человека. Он добавлял к закупаемой бутилированной воде – 19-литровые емкости – изготовленное лично вещество.
Все остались живы, но пострадали.
Влияние на человека
Таллий, его соединения отнесены к первому классу опасности. То есть абсолютно токсичны.
По стандартам РФ, кубометр воды не должен содержать больше 0,0001 мг таллия. Кубометр воздуха на специализированных предприятиях – 0,01 мг.
В организм человека металл попадает с пищей, воздухом или через кожу.
Явный признак отравления – выпадение волос. Другие симптомы:
- Разлад нервной системы (бессонница, тревожность, ночные кошмары), икроножные судороги, расслабленность конечностей.
- Расстройство ЖКТ (рвота, диарея, боли в животе).
- Почечные колики.
Особо опасно попадание таллия в желудок: через час яд разойдется по организму.
Металл коварен. Лишенный аромата, вкуса, цвета, «трудится» не спеша, безболезненно. Но неотвратимо, аккумулируясь организмом человека. Если доза значительна, смерть наступает сразу – от отека мозга.
Для взрослого смертельная доза – 0,6 г таллия.