Има много парадокси в историята на откриването на химически елементи като талия. Случвало се е един изследовател да търси все още неизвестен елемент, а друг да го намира. Понякога няколко учени „следваха паралелен курс“ и след това след откритието (а някой винаги стига до него малко по-рано от другите) възникнаха приоритетни спорове. Понякога се случваше нов елемент да се появи внезапно, неочаквано. Така е открит елемент номер 81, талий.
През март 1861 г. английският учен Уилям Крукс изследва праха, събран в един от заводите за сярна киселина. Крукс смята, че този прах трябва да съдържа селен и телур - аналози на сярата. Той открива селен, но не може да открие телур с помощта на конвенционалните химични методи. Тогава Крукс решава да използва нов за това време и много чувствителен метод за спектрален анализ. В спектъра той неочаквано откри нова линия със светлозелен цвят, която не можеше да се припише на нито един от известните елементи. Тази ярка линия беше първата „новина“ на новия елемент. Благодарение на нея той е открит и благодарение на нея е наречен на латински thallus - „цъфтяща клонка“. Спектралната линия на цвета на младата зеленина се оказа „визитната картичка“ на талия.
На гръцки (и повечето имена на елементи произхождат от латински или гръцки), думата, която се превежда на руски като „старт“, звучи почти по същия начин. Той наистина се оказа новопостъпил - не го търсеха, но го намериха...
Странен елемент
Бяха изминали повече от 30 години от откритието на Крукс, а талият все още беше един от най-слабо изучаваните елементи. Търсено е в природата и е намерено, но по правило в минимални концентрации. Едва през 1896 г. руският учен И. А. Антипов открива повишено съдържание на талий в силезийските марказити.
По това време за талия се говори като за рядък, дифузен елемент, а също и като за елемент със странности. Почти всичко това е вярно днес. Само талият не е толкова рядък - съдържанието му в земната кора е 0,0003% - много повече от например златото, среброто или. Открити са и собствени минерали на този елемент - много редки минерали лорандит TlASS2, врбаит Tl(As, Sb) 3 S 5 и др. Но нито едно находище на талиеви минерали на Земята не представлява интерес за индустрията. Този елемент се получава от преработката на различни вещества и руди - като страничен продукт. Наистина се оказа много разсеян.
И както се казва, в свойствата му има повече от достатъчно странности. От една страна, талият е подобен на алкалните метали. И в същото време в някои отношения е подобен на среброто, а в някои отношения като оловото и калая. Преценете сами: подобно на калия и натрия, талият обикновено проявява валентност 1+; едновалентният талиев хидроксид TYUN е силна основа, силно разтворима във вода. Подобно на алкалните метали, талият е способен да образува полийодиди, полисулфиди, алкохолати... Но ниската разтворимост във вода на едновалентен талиев хлорид, бромид и йодид прави този елемент подобен на среброто. Но по външен вид, плътност, твърдост, точка на топене - в целия диапазон от физични свойства - талият най-много прилича на оловото.
И в същото време той заема място в III група на периодичната система, в същата подгрупа с галий и индий, и свойствата на елементите от тази подгрупа се променят съвсем естествено.
В допълнение към валентност 1+, той може също да проявява валентност 3+, което е естествено за елемент от група III. Като правило солите на тривалентния талий се разтварят по-трудно от подобните соли на едновалентен талий. Последните, между другото, са по-добре проучени и имат по-голямо практическо значение.
Но има съединения, които съдържат и талий. Например халогенидите на едно- и тривалентния талий са способни да реагират един с друг. И тогава възникват любопитни комплексни съединения, по-специално Tl1+ [Tl3+Cl 2 Br 2 ]~. В него едновалентният талий действа като катион, а тривалентният талий е част от комплексния анион.
Подчертавайки комбинацията от различни свойства в този елемент, френският химик Дюма пише: „Няма да бъде преувеличено, ако от гледна точка на общоприетата класификация на металите кажем, че но съчетава противоположни свойства, които ни позволяват да наречем това е парадоксален метал. По-нататък Дюма заявява, че сред металите спорният талий заема същото място, каквото птицечовката заема сред животните. И в същото време Дюма (и той беше един от първите изследователи на елемент № 81) вярваше, че „талият е предназначен да създаде ера в историята на химията“.
Той все още не е направил ера и вероятно няма да направи такава. Но той намери практическо приложение (макар и не веднага). За някои отрасли и наука този елемент е наистина важен.
Приложения на талий
Талият остава "безработен" в продължение на 60 години след откритието на Крукс. Но в началото на 20-те години на нашия век бяха открити специфичните свойства на талиевите лекарства и веднага се появи търсенето за тях.
През 1920 г. в Германия е получена патентована отрова срещу гризачи, която включва талиев сулфат Tl 2 S0 4. Това вещество без вкус и мирис понякога се включва в инсектициди и зооактивни вещества дори и днес.
Също през 1920 г. в списанието Physical Review се появява статия на Кейс, който открива, че електрическата проводимост на едно от талиевите съединения (неговия оксисулфид) се променя под въздействието на светлина. Скоро бяха произведени първите фотоклетки, чиято работна течност беше именно това вещество. Те се оказаха особено чувствителни към инфрачервените лъчи.
Други съединения на елемент № 81, по-специално смесени кристали от талиев бромид и йодид, пропускат добре инфрачервените лъчи. Такива кристали са получени за първи път по време на Втората световна война. Те се отглеждат в платинени тигли при 470°C и се използват в устройства за инфрачервена сигнализация, както и за откриване на вражески снайперисти. По-късно TlBr и TlI се използват в сцинтилационни броячи за запис на алфа и бета радиация...
Добре известно е, че тенът върху кожата ни се появява главно благодарение на ултравиолетовите лъчи и че тези лъчи имат и бактерициден ефект. Както е установено обаче, не всички лъчи от ултравиолетовата част на спектъра са еднакво ефективни. Лекарите разграничават еритемна радиация или еритема (от латински, aeritema - „зачервяване“), действията са истински „лъчи на тен“. И, разбира се, материалите, способни да преобразуват първичното ултравиолетово лъчение в лъчи с еритемно действие, са много важни за физиотерапията. Такива материали се оказаха някои силикати и фосфати на алкалоземни метали, активирани от талий.
В медицината се използват и други съединения на елемент № 81. Те се използват по-специално за обезкосмяване при трихофития - талиевите соли в подходящи дози водят до временно оплешивяване. Широкото използване на талиевите соли в медицината е затруднено от факта, че разликата между терапевтичните и токсичните дози на тези соли е малка. Токсичността на талия и неговите соли изисква с тях да се работи внимателно и предпазливо.
Досега, когато говорим за практическата полза от талия, ние засягахме само неговите съединения. Можем да добавим, че талиевият карбонат Tl 2 C0 3 се използва за производството на стъкло с висок индекс на пречупване на светлинните лъчи, но какво да кажем за самия талий? Той също се използва, макар и може би не толкова широко, колкото солите. Металният талий е компонент на някои сплави, което им придава киселинна устойчивост, здравина и устойчивост на износване. Най-често талият се въвежда в сплави на базата на свързаното с него олово. Лагерната сплав - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl ще превъзхожда най-добрите сплави, съдържащи калай. Сплавта от 70% Pb, 20% Sn и 10% T1 е устойчива на азотна и солна киселина.
Неговата сплав с живак стои малко отделно - талиева амалгама, съдържаща приблизително 8,5% елемент № 81. При нормални условия той е течен и, за разлика от чистия живак, остава в течно състояние при температури до -60 ° C. Сплавта се използва в приложения с течности. щори, превключватели, термометри, работещи в Далечния север, в експерименти с ниски температури.
В химическата промишленост металният талий, подобно на някои от неговите съединения, се използва като катализатор, по-специално при редукция на нитробензен с водород.
Радиоизотопите на талия също не останаха без работа. Талий-204 (период на полуразпад 3,56 години) е чист бета излъчвател. Използва се в контролно и измервателно оборудване, предназначено за измерване на дебелината на покрития и тънкостенни продукти. Подобни инсталации с радиоактивен талий премахват зарядите от статично електричество от готовите продукти в хартиената и текстилната промишленост.
Смятаме, че вече дадените примери са напълно достатъчни, за да считаме за безусловно доказана полезността на елемент № 81. Но не говорихме за факта, че талият ще направи ера в химията - това е всичко Дюма. Не Александър Дюма обаче (което би било съвсем разбираемо предвид въображението му), а Жан Батист Андре Дюма - съименникът на писателя, напълно сериозен химик.
Но нека отбележим, че и фантазията носи повече полза за химиците, отколкото вреда...
ОЩЕ МАЛКО ИСТОРИЯ. Френският химик Лами открива талия независимо от Крукс. Той открива зелената спектрална линия, докато изследва утайките от друг завод за сярна киселина. Той беше първият, който получи малко елементарен талий, установи неговата метална природа и проучи някои от неговите свойства. Крукс беше само няколко месеца пред Лами.
Минерали талия
В някои редки минерали – лорандит, врбаит, хътчинсонит, крукезит – съдържанието на елемент No 81 е много високо – от 16 до 80%. Единственото жалко е, че всички тези минерали са много редки. Последният талиев минерал, представляващ почти чист оксид на тривалентен талий TlO3 (79,52% Tl), е открит през 1956 г. на територията на Узбекистан. Този минерал е наречен авиценит – в чест на мъдреца, лекар и философ Авицена или по-правилно Абу Али ибн Сина.
Талий в дивата природа
Талият се намира в растителни и животински организми.Съдържа се в тютюна, корените от цикория, спанака, букова дървесина, грозде, цвекло и други растения. От животните най-много талий съдържат медузите, морските анемонии, морските звезди и други морски обитатели. Някои растения натрупват талий по време на жизнените си процеси. Талият е открит в цвекло, растящо върху почва, в която най-фините аналитични методи не могат да открият елемент № 81. По-късно се установява, че дори при минимална концентрация на талий в почвата, цвеклото е способно да го концентрира и натрупва.
НЕ САМО ОТ КОМИНИ. Откривателят на химичния елемент го е открил в остатъците от прах на завод за сярна киселина. Сега изглежда естествено, че талият по същество е открит в комин - в края на краищата, при температурата на топене на рудата, талиевите съединения стават летливи. В праха, пренасян в комина, те кондензират, обикновено под формата на оксиди и сулфати. Добрата разтворимост на повечето моновалентни талиеви съединения спомага за извличането на талий от смес (а прахът е смес от много вещества). Извличат се от праха с подкислена гореща вода. Повишената разтворимост спомага за успешното пречистване на талия от множество примеси. След това се получава метален талий. Методът за получаване на метален талий зависи от това кое съединение е крайният продукт от предишния производствен етап. Ако се получи талиев карбонат, сулфат или перхлорат, тогава елемент № 81 се извлича от тях чрез електролиза; ако се получи хлорид или оксалат, тогава те прибягват до обичайната редукция. Най-напредналият в технологично отношение е водоразтворимият талиев сулфат Tl 2 S0 4. Самият той служи като електролит, по време на електролизата на който гъбестият талий се отлага върху алуминиеви катоди. След това тази гъба се пресова, разтопява и се излива във форма. Трябва да се помни, че талият винаги се получава като страничен продукт: заедно с оловото и някои други елементи. Такава е съдбата на разпръснатите...
Най-лекият изотоп талия
Елемент № 81 има два стабилни и 19 радиоактивни изотопа (с масови числа в диапазона от 189 до 210). Най-лекият изотоп на този елемент, талий-189, е получен последно през 1972 г. в Лабораторията по ядрени проблеми на Обединения институт за ядрени изследвания в Дубна. Той е получен чрез облъчване на мишена от оловен дифлуорид с ускорени протони с енергия 660 MeV, последвано от отделяне на продуктите от ядрените реакции в масов сепаратор. Полуживотът на най-лекия изотоп на талий се оказа приблизително същият като този на най-тежкия, той е 1,4 ± 0,4 минути (за 210 Tl - 1,32 минути).
Талий(лат. Thallium), Tl, химичен елемент от група III на периодичната система на Менделеев, атомен номер 81, атомна маса 204,37; на пресен разрез има сив лъскав метал; се отнася до редки микроелементи. В природата елементът е представен от два стабилни изотопа 203 Tl (29,5%) и 205 Tl (70,5%) и радиоактивни изотопи 207 Tl - 210 Tl - членове на радиоактивния ред. Изкуствено са получени радиоактивните изотопи 202 Tl (T ½ = 12,5 дни), 204 Tl (T ½ = 4,26 години), 206 Tl (T ½ = 4,19 min) и др. Талият е открит през 1861 г. от У. Крукс в утайките от производството на сярна киселина по спектроскопски метод по протежение на характерната зелена линия в спектъра (оттук и името: от гръцкото thallos - млад, зелен клон). През 1862 г. френският химик К. О. Лами за първи път изолира талий и установява неговата метална природа.
Разпространение на талия в природата.Средното съдържание на талий в земната кора (кларк) е 4,5·10 -5% от масата, но поради изключителната дисперсност ролята му в природните процеси е малка. В природата се срещат предимно съединения на едновалентен и по-рядко тривалентен талий. Подобно на алкалните метали, талият е концентриран в горната част на земната кора - в гранитния слой (средно съдържание 1,5 10 -4%), в основните скали е по-малко (2 10 -5%), а в ултраосновните скали само 1 10 -6%. Известни са само седем талиеви минерала (например круксит, лорандит, врбаит и други), всички те са изключително редки. Талият има най-голямо геохимично сходство с K, Rb, Cs, както и с Pb, Ag, Cu, Bi. Талият лесно мигрира в биосферата. От естествените води се сорбира от въглища, глини, манганови хидроксиди и се натрупва при изпаряване на водата (например в езерото Сиваш до 5·10 -8 g/l).
Физични свойства на талия.Талият е мек метал, лесно се окислява във въздуха и бързо потъмнява. Талият при налягане 0,1 Mn/m 2 (1 kgf/cm 2) и температура под 233 ° C има хексагонална плътно опакована решетка (a = 3,4496 Å; c = 5,5137 Å), над 233 ° C - тяло -центрирана кубична (a = 4.841Å), при високи налягания 3.9 H/m 2 (39000 kgf/cm 2) - лицева центрирана кубична; плътност 11,85 g/cm 3 ; атомен радиус 1.71 Å, йонни радиуси: Tl + 1.49 Å, Tl 3+ 1.05 Å; Точка на топене 303,6 °C; Точка на кипене 1457 °C, специфичен топлинен капацитет 0,130 kJ/(kg K) при 20-100 °C; температурен коефициент на линейно разширение 28·10 -6 при 20 °C и 41,5·10 -6 при 240-280 °C; топлопроводимост 38,94 W/(m -K). Електрическо съпротивление при 0 °C (18·10 -6 ohm -cm); температурен коефициент на електрическо съпротивление 5.177·10 -3 - 3.98·10 -3 (0-100 °C). Температурата на преход към свръхпроводящо състояние е 2,39 K. Талият е диамагнитен, неговата специфична магнитна чувствителност е -0,249·10 -6 (30 °C).
Химични свойства на талия.Конфигурация на външната електронна обвивка на атома Tl 6s 2 6р 1 ; в съединения има степен на окисление +1 и +3. Талият реагира с кислород и халогени още при стайна температура и със сяра и фосфор при нагряване. Разтваря се добре в азотна киселина, по-малко в сярна киселина и не се разтваря в халогеноводороди, мравчена, оксалова и оцетна киселина. Не взаимодейства с алкални разтвори; прясно дестилирана вода, която не съдържа кислород, няма ефект върху талия. Основните съединения с кислорода са оксид (I) Tl 2 O и оксид (III) Tl 2 O 3. Талиев (I) оксид и Tl (I) соли (нитрат, сулфат, карбонат) са разтворими; хромат, дихромат, халогениди (с изключение на флуорид), както и талиев (III) оксид - са слабо разтворими във вода. Tl(III) образува голям брой комплексни съединения с неорганични и органични лиганди. Tl (III) халогенидите са силно разтворими във вода. Съединенията на Tl(I) са от най-голямо практическо значение.
Получаване на талий.В индустриален мащаб техническият талий се получава като страничен продукт от преработката на сулфидни руди от цветни метали и желязо. Извлича се от полупродукти от производството на олово, цинк и мед. Изборът на метод за обработка на суровината зависи от нейния състав. Например, за да се извлече талий и други ценни компоненти от прах от производството на олово, материалът се сулфатира в кипящ слой при 300-350 °C. Получената сулфатна маса се излугва с вода и талият се екстрахира от разтвора с 50% разтвор на трибутилфосфат в керосин, съдържащ йод, след което се екстрахира отново със сярна киселина (300 g/l) с добавяне на 3% водород кислородна вода. Металът се изолира от реекстрактите чрез циментиране върху цинкови листове. След разтопяване под слой сода каустик се получава талий с чистота 99,99%. За по-дълбоко пречистване на метала се използва електролитно рафиниране и кристализационно пречистване.
Приложение на талий.В техниката талият се използва главно под формата на съединения. Монокристали от твърди разтвори на халогениди TlBr - TlI и TlCl - TlBr (известни в техниката като KRS-5 и KRS-6) се използват за производството на оптични части в инфрачервени устройства; TlCl и TlCl-TlBr- кристали като радиатори за броячи на Черенков. Tl 2 O е компонент на някои оптични стъкла; сулфиди, оксисулфиди, селениди, телуриди - компоненти на полупроводникови материали, използвани в производството на фоторезистори, полупроводникови токоизправители, видикони. Воден разтвор на смес от мравчен и талиев малонат (тежка течност на Clerici) се използва широко за разделяне на минерали по плътност. В нискотемпературните термометри се използва талиева амалгама, която се втвърдява при -59°C. Металният талий се използва за производство на лагерни и нискотопими сплави, както и в кислородомери за определяне на кислород във водата. 204 Tl се използва като източник на β-лъчение в радиоизотопни устройства.
Талий в тялото.Талият постоянно присъства в тъканите на растенията и животните. В почвите средното му съдържание е 10 -5%, в морска вода 10 -9 в животинските организми е 4·10 -5%. При бозайниците талият се абсорбира добре от стомашно-чревния тракт, като се натрупва главно в далака и мускулите. При човека дневният прием на талий от храната и водата е около 1,6 μg, а от въздуха – 0,05 μg. Умерено токсичен за растенията и силно токсичен за бозайници и хора.
Възможно е отравяне с талий и неговите съединения при тяхното производство и практическа употреба. Талият навлиза в тялото през дихателната система, непокътнатата кожа и храносмилателния тракт. Екскретира се от тялото за дълъг период от време, главно чрез урината и изпражненията. Острите, подострите и хроничните отравяния имат подобна клинична картина, като се различават по тежестта и скоростта на проява на симптомите. При остри случаи след 1-2 дни се появяват признаци на увреждане на стомашно-чревния тракт (гадене, повръщане, коремна болка, диария, запек) и дихателните пътища. След 2-3 седмици се наблюдават косопад и симптоми на витаминен дефицит (изглаждане на лигавицата на езика, пукнатини в ъглите на устата и др.). В тежки случаи може да се развие полиневрит, психични разстройства, зрителни увреждания и др.
Талий
ТАЛИЙ-аз; м.[от гръцки талос - млада зелена клонка, издънка] Химичен елемент (Tl), сребристо-бял метал със сивкав оттенък, мек и топим (използва се като компонент на сплави, за амалгами).
◁ Талий, -ая, -о.
талий(лат. Thallium), химичен елемент от група III на периодичната таблица. Името идва от гръцкото thallós - зелен клон (по яркозелената линия на спектъра). Сребристо-бял метал със сивкав оттенък, мек и топим; плътност 11,849 g/cm3, T pl 303,6°С. Лесно се окислява на въздух. Той е разпръснат в природата и се извлича от сулфидни руди. Компонент на сплави, предимно с калай и олово (киселинноустойчиви, лагери и др.). Талиевата амалгама е течност за нискотемпературни термометри. Талиеви съединения (TlCl, TlBr, TlI) - оптични материали за IR технология.
ТАЛИЙТАЛИЙ (лат. Tallium, от гръцки "thallos" - зелен клон), Tl (чете се "талий"), химичен елемент с атомен номер 81, атомна маса 204.383. Естественият талий се състои от два стабилни изотопа: 205 Tl (съдържание 70,5% от теглото) и 203 Tl (29,5%). Радиоактивните изотопи на талия се намират в незначителни количества: 208 Tl ( T 1/2 3,1 мин, исторически символ ThC), 210 Tl ( T 1/2 1,32 мин, исторически символ RaC) и 206 Tl ( T 1/2 4,19 мин, исторически символ RaE) и 207 Tl ( T 1/2 4,78 мин, исторически символ AcC).
Намира се в група IIIA в 6-ия период на периодичната система. Конфигурация на външната електронна обвивка 6 с 2
стр 1
. Степените на окисление са +1 (най-типично) и +3 (валентност I, III).
Атомен радиус 0,171 nm. Tl йонен радиус + 0,164 nm (координационно число 6), 0,173 (8), 0,184 nm (12); Tl 3+ йон 0,089 nm (4), 0,103 nm (6), 0,112 nm (8). Последователните енергии на йонизация са 6,108, 20,428, 29,83 и 50,8 eV. Електроотрицателност според Полинг (см.ПОЛИНГ Линус) 1,8.
История на откритието
Талият е открит чрез спектрален метод през 1861 г. от английския учен У. Крукс (см.КРУКС Уилям)в утайките от оловни камери на завода за сярна киселина в град Харц. Елементът получава името си от характерните зелени линии на спектъра си и зеления цвят на пламъка.
Да бъдеш сред природата
Съдържанието на талий в земната кора е 3·10–4% от масата. Разпръснат елемент. Съдържа се във фалшификати (см.ФАЛШИТИ)и пирит (см.ЧИСТОТА)цинк (см.ЦИНК (химичен елемент),
мед (см.МЕД)и желязо (см.ЖЕЛЯЗО), в калиеви соли и слюда (см.Слюда). Талият е тежък метал и също принадлежи към алкалните метали.
Известни са около 30 от собствените минерали на талия, например: талиев арсеносулфид TlAsS 2 (лорандит), крукезит TlCu 7 Se 4, авиценит Tl 2 O 3 Съдържа се в калиеви минерали (слюда, фелдшпати (см. FELDSPARS)), сулфидни руди: галенит (см.ГАЛЕНА),
сфалерит (см.СФАЛЕРИТ)(до 0,1%), маркизит, (до 0,5%), цинобър (см.ЦИНАБЪР). Като примес присъства в естествените манганови оксиди (см.МАНГАН (химичен елемент))и желязо (см.ЖЕЛЯЗО).
Касова бележка
Основната суровина за производството на талий е прахът, образуван при изпичането на пирити или смеси, съдържащи талий. Прахът се измива с гореща вода и талият се утаява с цинк:
Tl2SO4 +Zn=ZnSO4 +2Tl.
или солна киселина:
Tl2SO4 +2NaCl=2TlCl+Na2SO4.
За да се пречисти, талият отново се превръща в сулфат и след многократно (или многократно) утаяване под формата на хлорид, металът се изолира електролитно от разтвор на сярна киселина.
Техническият талий се пречиства от оловни примеси (см.ВОДЯ)разтваряне на метала в азотна киселина, последвано от утаяване на олово със сероводород (см.Водороден сулфид).
Физични и химични свойства
Талият е бял метал със синкав оттенък. Съществува в три модификации. Нискотемпературна модификация Tl II с шестоъгълна решетка, а=0,34566 nm, ° С=0,55248 nm. Над 234°C има високотемпературна модификация на Tl I, с обемна центрирана кубична решетка от типа a-Fe, А=0,3882 nm. При 3,67 GPa и 25°C - модификация Tl III с кубична лицево-центрирана решетка, А=0,4778 nm.
Точка на топене 303°C, точка на кипене 1475°C. Плътност 11,849 g/cm3. Талият е диамагнитен. При температура 2,39 К преминава в свръхпроводящо състояние.
Стандартният електроден потенциал на двойката Tl 3+ / Tl 0 е +0,72 V, двойката Tl + / Tl 0 е –0,34 V.
Във въздуха талият е покрит с черен филм от Tl 2 O и Tl 2 O 3 оксиди. С безкислородна вода (см.КИСЛОРОД), талият не реагира. В присъствието на кислород се образува хидроксидът TlOH:
4T1+2H2O+O2 =4T1OH.
Озонът окислява талия до Tl 2 O 3.
С етанол (см.ЕТАНОЛ)Талият реагира, за да образува алкохолат:
2Tl+2C 2 H 5 OH=2C 2 H 5 OTl+H 2,
ако реакцията се проведе в поток от въздух, се образуват вода и алкохолат.
В солна киселина (см.СОЛНА КИСЕЛИНА)талият се пасивира като се образува неразтворим хлорид TlCl. Талият взаимодейства с азота (см.АЗОТНА КИСЕЛИНА)и сяра (см.СЯРНА КИСЕЛИНА)киселини.
Не взаимодейства с алкали без окислители.
Реагира с халогени при стайна температура (см.ХАЛОГЕН). С фосфор (см.ФОСФОР),
арсен (см.АРСЕНИК),
сиво (см.сяра)реагира при нагряване. С водород (см.ВОДОРОД), азот (см.АЗОТ), амоний (см.АМОНИЙ (в химията)),
въглерод (см.въглерод),
силиций (см.СИЛИКИЙ),
бор (см. BOR (химичен елемент)и сух въглероден окис (см.ВЪГЛЕРОДЕН ОКСИД)талият не реагира.
Съединенията на талия (I) по своето химично поведение наподобяват съединенията на калия и среброто (см.СРЕБЪРНО)и олово. Съединенията на Tl(III) са силни окислители, нестабилни са при нагряване и се подлагат на хидролиза. Те се получават чрез окисляване на Tl (I) съединения със силни окислители (калиев персулфат K 2 S 2 O 8, калиев бромат KBrO 3 или бромна вода).
Получават се талиеви трихалогениди с F2, Cl2 и Br2. TlI 3 е Tl(I) полийодид и съдържа трийодидния йон I 3 – .
Талиевият (III) оксид се образува по време на внимателно термично разлагане на нитрат Tl (NO 3) 3:
2Tl(NO 3)=Tl 2 O 3 +NO 2 +NO
Над 500°C във въздуха Tl 2 O 3 се трансформира в Tl 2 O.
Талиев(I) оксид се получава чрез дехидратиране на талиев(I) хидроксид:
2TlOH=Tl2O+H2O.
Този оксид проявява свойствата на оксидите на алкални метали.
Повечето съединения на Tl(I) са фоточувствителни.
В края на 20 век са синтезирани сложни слоести оксиди TlBa 2 Ca n–1 Cu n O 2n+3, притежаващи високотемпературна свръхпроводимост (температура на преход 100 K).
Приложение
Талият се използва при производството на лагери и киселинноустойчиви сплави (на базата на олово и калай). Талиевата амалгама се използва в термометри за измерване на ниски температури. Талиевите сулфиди, селениди и телуриди се използват в полупроводниковата технология. Съединенията на талия се използват във фотографията.
Физиологично действие
Талият и неговите съединения са силно токсични поради факта, че катионът Tl + образува силни съединения със съдържащи сяра лиганди:
Tl + +R–SH=R–S–TI+Н +
Следователно, Tl + съединенията инхибират активността на ензими, съдържащи SH тио групи.
Поради близостта на радиусите на K + и Tl +, тези йони имат подобни свойства и могат да се заменят взаимно в ензимите. Поглъщането дори на много малки количества Tl + съединения в тялото причинява загуба на коса, увреждане на нервната система, бъбреците и стомаха.
Максимално допустимата концентрация във водата е 0,0001 mg/l, за талиевите съединения във въздуха на работните помещения 0,01 mg/m 3, в атмосферния въздух 0,004 mg/m 3. Като антидот се използва съдържащата сяра аминокиселина цистеин HS–CH 2 CH (NH 2) COOH.
енциклопедичен речник. 2009 .
Синоними:Вижте какво е „талий“ в други речници:
Металът, открит чрез спектрален анализ, е подобен на намереното олово. в сив пирит и мед. руди. Речник на чуждите думи, включени в руския език. Chudinov A.N., 1910. Металът ТАЛИЙ, подобно на оловото, има... ... Речник на чуждите думи на руския език
- (символ Tl), лъскав метален елемент от група III на периодичната таблица. Открит през 1861 г. Мек и пластичен, добит като страничен продукт от преработката на оловни или цинкови руди. Използва се в електрониката, инфрачервени сензори, за... ... Научно-технически енциклопедичен речник
- (талий), Tl, химичен елемент от група III на периодичната таблица, атомен номер 81, атомна маса 204.283; метал. Открит през 1861 г. от W. Crookes (Великобритания), получен по същото време от C. Lamy (Франция) ... Съвременна енциклопедия
Талият е елемент от основната подгрупа на третата група от шестия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, атомен номер 81. Означава се със символа Tl (лат. Талий). Принадлежи към групата на тежките метали. Простото вещество талий е мек, бял метал със синкав оттенък.
История и произход на иметоТалият е открит чрез спектрален метод през 1861 г. от Уилям Крукс в утайките от оловните камери на завода за сярна киселина в Харц. Чистият метален талий е независимо получен от Крукс и френския химик Клод-Огюст Лами през 1862 г.
През март 1861 г. английският учен Уилям Крукс изследва праха, събран в едно от съоръженията за производство на сярна киселина. Крукс смята, че този прах трябва да съдържа селен и телур - аналози на сярата. Той открива селен, но не може да открие телур с помощта на конвенционалните химични методи. Тогава Крукс решава да използва нов за това време и много чувствителен метод за спектрален анализ. В спектъра той неочаквано откри нова линия със светлозелен цвят, която не можеше да се припише на нито един от известните елементи. Тази ярка линия беше първата „новина“ на новия елемент. Благодарение на нея той е открит и благодарение на нея е наречен на латински thallus - „цъфтяща клонка“. Спектралната линия на цвета на младата зеленина се оказа „визитната картичка“ на талия.
Намиране на талий в природатаБяха изминали повече от 30 години от откритието на Крукс, а талият все още беше един от най-слабо изучаваните елементи. Търсено е в природата и е намерено, но по правило в минимални концентрации. Едва през 1896 г. руският учен И.А. Антипов открива повишено съдържание на талий в силезийските марказити.
Талият е микроелемент. Съдържа се в смес и пирит от цинк, мед и желязо, в калиеви соли и слюда. Талият е тежък метал. Известни са само седем талиеви минерала (например круксит (Cu, Tl, Ag) 2 Se, лорандит TlAsS 2, врбаит Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20, гучинсонит (Pb, Tl) S Ag 2 S 5As 2 S 5, авиценит Tl 2 O 3 и други), всички те са изключително редки. Основната маса на талия е свързана със сулфиди и предимно с железни дисулфиди. В пирита той е открит в 25% от анализираните проби. Съдържанието му в железни дисулфиди често е 0,1–0,2%, а понякога достига 0,5%. В галенита съдържанието на талий варира от 0,003 до 0,1% и рядко повече. Високите концентрации на талий в дисулфидите и галените са характерни за нискотемпературните оловно-цинкови отлагания във варовиците. В някои сулфосоли се наблюдава съдържание на талий до 0,5%. Малки количества талий се намират в много други сулфиди, като сфалеритите и халкопиритите на някои находища на меден пирит. Съдържанието му варира от 25 до 50 g/t.
Но нито едно находище на талиеви минерали на Земята не представлява интерес за индустрията. Този елемент се получава от преработката на различни вещества и руди - като страничен продукт.
Талият има най-голямо геохимично сходство с K, Rb, Cs, както и с Pb, Ag, Cu, Bi. Талият лесно мигрира в биосферата. От естествените води се сорбира от въглища, глини, манганови хидроксиди и се натрупва при изпаряване на водата (например в езерото Сиваш до 5·10 -8 g/l). Съдържа се в калиеви минерали (слюда, фелдшпати), сулфидни руди: галенит, сфалерит, маркизит (до 0,5%), цинобър. Присъства като примес в естествените оксиди на манган и желязо.
Талият се намира в растителни и животински организми. Съдържа се в тютюна, корените от цикория, спанака, букова дървесина, грозде, цвекло и други растения. От животните най-много талий съдържат медузите, морските анемонии, морските звезди и други морски обитатели. Някои растения натрупват талий по време на жизнените си процеси. Талият е открит в цвекло, растящо върху почва, в която най-фините аналитични методи не могат да открият елемента.
Получаване на талийТехнически чистият талий се пречиства от други елементи, съдържащи се в димния прах (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te) чрез разтваряне в топла разредена киселина, последвано от утаяване на неразтворим оловен сулфат и добавяне на HCl за утаяване на талиев хлорид (TlCl). По-нататъшното пречистване се постига чрез електролиза на талиев сулфат в разредена сярна киселина с помощта на платинова жица, последвано от стопяване на освободения талий във водородна атмосфера при 350-400 ° C.
Откривателят на талий го открил в остатъците от прах на завод за сярна киселина. Сега изглежда естествено, че талият по същество е открит в комин - в края на краищата, при температурата на топене на рудата, талиевите съединения стават летливи. В праха, пренасян в комина, те кондензират, обикновено под формата на оксиди и сулфати. Добрата разтворимост на повечето моновалентни талиеви съединения спомага за извличането на талий от смес (а прахът е смес от много вещества). Извличат се от праха с подкислена гореща вода. Повишената разтворимост спомага за успешното пречистване на талия от множество примеси. След това се получава метален талий. Методът за получаване на метален талий зависи от това кое съединение е крайният продукт от предишния производствен етап. Ако се получи талиев карбонат, сулфат или перхлорат, тогава елемент № 81 се извлича от тях чрез електролиза; ако се получи хлорид или оксалат, тогава те прибягват до обичайната редукция. Най-технологичният е талиевият сулфат Tl 2 SO 4, разтворим във вода. Самият той служи като електролит, по време на електролизата на който гъбестият талий се отлага върху алуминиеви катоди. След това тази гъба се пресова, разтопява и се излива във форма. Трябва да се помни, че талият винаги се получава като страничен продукт: заедно с олово, цинк, кадмий и някои други елементи.
Физични и химични свойства на талия
От една страна, талият е подобен на алкалните метали. И в същото време в някои отношения е подобен на среброто, а в някои отношения като оловото и калая. Преценете сами: подобно на калия и натрия, талият обикновено проявява валентност 1+; едновалентният талиев хидроксид TlOH е силна основа, силно разтворима във вода. Подобно на алкалните метали, талият е способен да образува полийодиди, полисулфиди и алкохолати. Но лошата разтворимост във вода на едновалентен талиев хлорид, бромид и йодид прави този елемент подобен на среброто. И по външен вид, плътност, твърдост, точка на топене - в целия комплекс от физични свойства - талият най-много прилича на оловото.
И в същото време той заема място в III група на периодичната система, в същата подгрупа с галий и индий, и свойствата на елементите от тази подгрупа се променят съвсем естествено.
В допълнение към валентността 1+, талият може също да проявява валентност 34-, което е естествено за елемент от група III. Като цяло солите на тривалентния талий са по-трудни за разтваряне от подобни соли на едновалентен талий. Последните, между другото, са по-добре проучени и имат по-голямо практическо значение.
Но има съединения, които съдържат и талий. Например халогенидите на едно- и тривалентния талий са способни да реагират един с друг. И тогава възникват любопитни комплексни съединения, по-специално Tl 1+ –. В него едновалентният талий действа като катион, а тривалентният талий е част от комплексния анион.
Талият е бял метал със синкав оттенък. Съществува в три модификации.
Нискотемпературна модификация Tl II с шестоъгълна решетка, а=0,34566 nm, ° С=0,55248 nm. Над 234 °C има високотемпературна модификация на Tl I, с обемна центрирана кубична решетка от типа α-Fe, А=0,3882 nm. При 3,67 GPa и 25 °C - Tl III модификация с кубична лицево-центрирана решетка, А=0,4778 nm.
Талият е диамагнитен. При температура 2,39 К преминава в свръхпроводящо състояние.
Ефектът на талия върху човешкото тялоТалият е силно токсична отрова и отравянето с него често завършва със смърт. Възможно е отравяне с талий и неговите съединения при тяхното производство и практическа употреба. Талият навлиза в тялото през дихателната система, непокътнатата кожа и храносмилателния тракт. Елиминира се от тялото за дълъг период от време. Острите, подострите и хроничните отравяния имат подобна клинична картина, като се различават по тежестта и скоростта на проява на симптомите. При остри случаи след 1-2 дни се появяват признаци на увреждане на стомашно-чревния тракт (гадене, повръщане, коремна болка, диария, запек) и дихателните пътища. След 2-3 седмици се наблюдават косопад и симптоми на витаминен дефицит (изглаждане на лигавицата на езика, пукнатини в ъглите на устата и др.). В тежки случаи може да се развие полиневрит, психични разстройства, зрителни увреждания и др.
За талиев сулфат леталната доза при перорален прием за хора е около 1 г. Има случаи, когато дози от 8 mg/kg, както и 10-15 mg/kg са били фатални. Отравянето продължава няколко седмици (2-3) седмици и 3-4 дни след приема на отровата възниква въображаемо чувство на благополучие.
Максимално допустимата концентрация във вода за талий е само 0,0001 mg/m3, в атмосферния въздух - 0,004 mg/m3.
Талият също представлява значителна опасност за околната среда поради факта, че когато се извади от запечатан контейнер, той бързо се окислява на открито.
Приложения на талий
През 1920 г. в Германия е получена патентована отрова срещу гризачи, която включва талиев сулфат Tl 2 SO 4. Това вещество без вкус и мирис понякога се включва в инсектицидите и зооцидите дори и днес.
От него са направени първите слънчеви клетки, чийто работен флуид е именно това вещество. Те се оказаха особено чувствителни към инфрачервените лъчи.
Други съединения на този метал, по-специално смесени кристали от моновалентен талиев бромид и йодид, предават добре инфрачервените лъчи. Такива кристали са получени за първи път по време на Втората световна война. Те се отглеждат в платинени тигли при 470°C и се използват в устройства за инфрачервена сигнализация и за откриване на снайперисти по време на война.
Талиевите соли се използват по-специално за обезкосмяване при трихофития - талиевите соли в подходящи дози водят до временно оплешивяване. Широкото използване на този метал в медицината е затруднено от факта, че разликата между терапевтичните и токсичните дози на тези соли е малка. Токсичността на талия и неговите соли изисква с тях да се работи внимателно и предпазливо.
Металният талий е компонент на някои сплави, което им придава киселинна устойчивост, здравина и устойчивост на износване. Най-често талият се въвежда в сплави на базата на свързаното с него олово. Лагерна сплав – 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl превъзхожда най-добрите сплави, съдържащи калай. Сплавта от 70% Pb, 20% Sn и 10% Tl е устойчива на азотна и солна киселина.
Сплав от талий с живак стои малко отделно - талиева амалгама, съдържаща приблизително 8,5% елемент № 81. При нормални условия той е течен и за разлика от чистия живак остава течен при температури до –60°C. Сплавта се използва в течни уплътнения, ключове, термометри, работещи в Далечния север, в експерименти с ниски температури.
В химическата промишленост металният талий, подобно на някои от неговите съединения, се използва като катализатор, по-специално при редукция на нитробензен с водород.
Радиоизотопите на талия също не останаха без работа. Талий-204 (период на полуразпад 3,56 години) е чист бета излъчвател. Талий-204 се използва като източник на бета радиация в много инструменти за наблюдение и изследване на промишлени процеси. С помощта на такива устройства, например, дебелината на движеща се тъкан или хартия се измерва автоматично: веднага щом бета лъчите, преминаващи през слой материал, започнат да отслабват или укрепват (което означава, че дебелината на материала съответно се е увеличила или намалила) , автоматиката дава необходимата команда и възстановява „статуквото“, т.е. оптималния технологичен режим. Други устройства с радиоактивен талий елиминират вредния статичен заряд, който възниква в производствените зони на текстилната, хартиената и филмовата промишленост.
Изотопи на талий
Елементът има два стабилни и 19 радиоактивни изотопа (с масови числа от 189 до 210). Най-лекият изотоп на този елемент, талий-189, е получен последно през 1972 г. в Лабораторията по ядрени проблеми на Обединения институт за ядрени изследвания в Дубна. Той е получен чрез облъчване на мишена от оловен дифлуорид с ускорени протони с енергия 660 MeV, последвано от отделяне на продуктите от ядрените реакции в масов сепаратор. Полуживотът на най-лекия изотоп на талий се оказа приблизително същият като този на най-тежкия, той е равен на 1,4 ± 0,4 минути (за 210 Tl - 1,32 минути).
Запаси и производство на талий
Световните ресурси на талий, свързани с цинковите ресурси, възлизат на около 17 хиляди тона; най-голямата част от тях е съсредоточена в Канада, Европа и САЩ. Други 630 хиляди тона са свързани с глобалните въглищни ресурси. Средното съдържание на талий в земната кора се оценява на 0,7 части на милион. Геоложкият институт на САЩ оценява световните запаси и резервната база на талий, съдържащ се в цинковите руди, съответно на 380 и 650 тона, от които на Съединените щати се падат съответно 32 и 120 тона.
Световното производство на талий през 2006 г. се оценява на 10 тона, непроменено спрямо 2005 г. Талият се извлича като страничен продукт в редица страни от прах и отпадъци, генерирани по време на обработката на медни, цинкови и оловни руди. В Съединените щати този метал не се добива от 1981 г., въпреки наличието му в добитите или преработени руди.
В Русия и страните от ОНД има около 10 предприятия, които извличат талий по време на производствения процес.
Талий (на латински Thallium, обозначен със символа Tl) е елемент от главната подгрупа на третата група, шестия период от периодичната система на химичните елементи на Дмитрий Иванович Менделеев. IN периодичната таблицаТалият се намира под номер 81 с относителна атомна маса 204,38, този елемент принадлежи към групата на тежките метали. Простото вещество талий е мек, лъскав, бял метал със синкав оттенък (при пресен разрез) и е един от редките микроелементи.
В природата талият е представен от два стабилни изотопа 203Tl (29,5%) и 205Tl (70,5%). Общо са известни 35 изотопа на осемдесет и първия елемент с масови числа от 176 до 210. В допълнение към 203Tl и 205Tl, радиоактивните изотопи на талия се намират в незначителни количества в различни скали: 201Tl, 204Tl (с период на полуразпад T1/2 = 3,56 години), 206Tl (T1/2 = 4,19 минути), 207Tl (T1/2 = 4,78 минути), 208Tl (T1/2 = 3,1 минути) и 210Tl (T1/2 = 1,32 минути). ), като междинни членове на сериите на разпад на уран, торий и нептуний. Радиоактивните изотопи 202Tl (T1/2 = 12,5 дни), 204Tl и 206Tl са получени по изкуствен път.
Може да се каже, че осемдесет и първият елемент от периодичната таблица е открит случайно. Младият английски химик Уилям Крукс, изследвайки спектроскопичния метод на прахови отпадъци от производството на сярна киселина за наличие на селен и телур, открива яркозелена ивица в спектъра, която не може да принадлежи на нито един от известните по това време елементи. Крукс предложи да наречем новия елемент талий (от гръцки θαλλός - млад, зелен клон) за характерния зелен цвят на спектъра.
Няколко месеца по-късно, независимо от Крукс, талият е открит от френския химик Лами, който също изучава отпадъците от производството на сярна киселина. Лами получава малко количество от метала талий и доказва неговата метална природа, докато Крукс предполага, че талият е аналог на селена.
Почти половин век след откриването си, талият е представлявал интерес само като обект на научни изследвания. Едва в началото на двадесетте години на миналия век бяха открити специфичните свойства на талиевите лекарства и веднага се появи търсенето за тях. Така в Германия е получена патентована отрова срещу гризачи, която включва талиев сулфат Tl2SO4; необичайните свойства (вещество без вкус и мирис) на това съединение се използват и в съвременните инсектициди. Талиевият йодид се въвежда в металхалогенни осветителни лампи. Tl2O е компонент на някои оптични стъкла. Сулфидите, оксисулфидите, селенидите, телуридите са компоненти на полупроводникови материали, използвани в производството на фоторезистори, полупроводникови токоизправители и видикони. Съединенията на осемдесет и първия елемент са намерили широко приложение в различни области, а самият метал се използва в химическата промишленост като катализатор за редица реакции. Освен това металният талий е компонент на редица сплави, което им придава киселинна устойчивост, здравина и устойчивост на износване.
Талият се намира в растителни и животински организми, но биологичната роля на този елемент в организма не е установена. Въпреки че е умерено токсичен за растителните организми, талият е силно токсичен за бозайниците и хората. Възможно е отравяне с талий и неговите съединения при тяхното производство и практическа употреба. Осемдесет и първият елемент навлиза в тялото през дихателните органи, кожата, а също и през храносмилателния тракт. Максимално допустимата концентрация във вода за талий е 0,0001 mg/m3, за бромид, йодид, карбонат (по отношение на талий) във въздуха на работната зона (MPC r.z.) е 0,01 mg/m3, в атмосферния въздух 0,004 mg/m3 . Смъртоносната доза талий за хората е приблизително 600 mg.
Биологични свойства
Осемдесет и първият елемент постоянно присъства в тъканите на растенията, животните и хората. Почвите съдържат средно 10-5% талий, морската вода е по-малко богата на този метал - само 10-9%, но живите организми съдържат много повече талий - 4-10-5%. В тялото на бозайниците талият се абсорбира главно от стомашно-чревния тракт, като се концентрира главно в мускулите и далака. Около 1,6 mcg навлиза в човешкото тяло всеки ден с храна и вода и около 0,5 mcg с въздух (като талият прониква дори през непокътната кожа). Ако талият е умерено токсичен за растенията, тогава за животните и хората този елемент е наистина ужасна отрова. Токсичността на талия е свързана с дисбаланс на натриеви и калиеви йони - поради близостта на радиусите на K+ и Tl+, тези йони имат сходни свойства и могат да се заменят взаимно в ензимите. Катионът Tl+ образува силни съединения със съдържащи сяра протеини и инхибира активността на ензими, съдържащи тиолови групи. Талият нарушава функционирането на различни ензимни системи, инхибира ги и пречи на протеиновия синтез, токсичността на неговите съединения за хората е по-висока от тази на оловото и живака! Поглъщането дори на много малки количества Tl+ съединения в тялото причинява загуба на коса, увреждане на нервната система, бъбреците и стомаха. Също така е възможно отравяне с талий и неговите съединения по време на тяхното производство и практическа употреба. Металът се екскретира от тялото за дълъг период от време, главно чрез урината и изпражненията. Острите, подострите и хроничните отравяния имат сходна клинична картина, като се различават само по тежестта и скоростта на проява на симптомите. При остро отравяне след един, максимум два дни се появяват първите признаци на увреждане на стомашно-чревния тракт (гадене, повръщане, болки в корема, диария, запек) и дихателните пътища. След три до четири дни може да настъпи въображаемо подобрение. След две или три седмици започва загуба на коса (пълна алопеция), появяват се признаци на дефицит на витамин (изглаждане на лигавицата на езика, пукнатини в ъглите на устата и др.). При тежко отравяне може да се развие полиневрит, психични разстройства, зрителни увреждания и др. Смъртоносната доза на осемдесет и първия елемент зависи до голяма степен от индивидуалната поносимост (варира от 6 до 40 mg/kg тегло) и вида на съединението. Например, за талиев сулфат, леталната доза при перорален прием е около 1 g за хора, но има случаи, когато дози от 8 mg/kg, както и 10-15 mg/kg са били фатални. Отравянето с талий е още по-опасно, защото проявените признаци на отравяне наподобяват възпалителни процеси, с които човечеството се е научило да се бори - грип, някои стомашно-чревни инфекции, бронхопневмония. Антибиотиците, които обикновено се предписват в такива случаи, нямат терапевтичен ефект. Като антидот е необходимо да се използва съдържащата сяра аминокиселина цистеин HS–CH2CH(NH2)COOH. Пруското синьо (от KFe до Fe43) и ферацинът също се използват като антидот. Ефектът на последното лекарство се основава на сходството на поведението на алкалните метали и талия в тялото; ферацинът обикновено се използва за отстраняване на радиоактивен цезий от тялото.
Максимално допустимата концентрация във водата за талий е само 0,0001 mg/m3, в атмосферния въздух - 0,004 mg/m3, за съединенията на талия във въздуха на работните помещения - 0,01 mg/m3. В допълнение към факта, че талият е много токсичен за човешкото тяло, този метал също представлява значителна опасност за околната среда - когато се извади от запечатан контейнер, той бързо се окислява на открито.
Но въпреки всички горепосочени негативни аспекти, талият има дълга история на употреба в медицината. В началото на 20 век този метал се използва за лечение на туберкулоза и дизентерия. Талиевите соли се използват при лечението на трихофития. Радиоактивният изотоп 201Tl се използва за диагностика на заболявания на сърдечно-съдовата система и рак. Известно е, че в умерени дози ултравиолетовите лъчи са полезни за организма - те имат бактерициден ефект и насърчават производството на витамин D. Оказа се обаче, че не всички лъчи от ултравиолетовата част на спектъра са еднакво ефективни. Лекарите разграничават еритемно или еритемно излъчване (от латинското aeritema - „зачервяване“), действията са истински „лъчи на тен“. Естествено, материалите, способни да преобразуват първичното ултравиолетово лъчение в лъчи с еритемно действие, са много важни за физиотерапията. Такива материали се оказаха някои силикати и фосфати на алкалоземни метали, активирани от талий. И все пак токсичността на талия и неговите соли изисква внимателно и внимателно боравене, особено когато става въпрос за медицина.
Поради високата си токсичност талият и неговите соли, които нямат нито вкус, нито мирис, са се превърнали от вещества, използвани за борба с гризачи и насекоми, в смъртоносно оръжие за отровители. Съдебната медицина описва случаи на използване на талиеви соли с цел убийство или самоубийство, но преди половин век талият е бил широко използван от разузнавателните служби като отровно вещество - през ноември 1960 г. лидерът на националната партия „Съюз на Народите на Камерун”, Феликс Мумие, е отровен от агенти на френските колонизатори в Женева. Експертизата установила, че той се е отровил с талиеви съединения по време на обяд. В края на 60-те години разузнавателните служби разработиха план за отравяне на Нелсън Мандела (същият талий беше избран като отрова). Щази, Министерството на държавната сигурност на ГДР, се опита три пъти да елиминира Волфганг Велш, създателят и лидер на организация, която помага на жителите на ГДР нелегално да избягат на Запад. Един от опитите включваше отравяне с талий - отровата беше смесена в котлети. Уелш беше спасен от бързите действия на лекарите, които бързо разкриха естеството на отравянето. Известен е фактът за опит за отравяне на Фидел Кастро с осемдесет и първи елемент - трябваше да се налее талий в обувките му - което неизбежно ще доведе до загуба на коса, а това ще лиши кубинския лидер от известната му брада и лъвски пай от харизма. Друго известно умишлено отравяне с талий (според първоначалната версия) - което предизвика вълнение в целия свят - беше убийството в Лондон на бившия офицер от ФСБ А. В. Литвиненко, лекарите в болницата Барнет (северен Лондон) откриха следи от токсично вещество талий в тялото на подполковника, което беше потвърдено от токсикологичен тест в болницата на Гай. Вярно е, че по-късно е установено отравяне с радиоактивен полоний-210, следи от което са останали навсякъде, където е бил бившият офицер от ФСБ, но е възможно и „сложно облъчване“ - така да се каже, „за по-сигурно“. Талият беше любимият инструмент на Саддам Хюсеин за отмъщение. Бавното действие на отровата, маскирано като грип, позволява на отровителите да действат особено цинично - дисидентите са освобождавани от затвора и дори им е разрешено да емигрират, но преди това храната или напитките им са подправени със смъртоносна доза талий. Но не само специалните служби и агенциите за държавна сигурност на различни страни използваха талий за премахване на нежелани. Токсичните свойства на метала са предпочитани от много серийни убийци, един от които е Греъм Йънг. На петнадесетгодишна възраст той убива осиновителката си с помощта на различни отрови и се опитва да убие няколко други роднини. След освобождаването си от затвора Йънг получава работа във фотографско студио в Хартфортшър. Скоро двама служители на студиото се разболяха и починаха при много странни обстоятелства. Йънг е арестуван, а при обиск в апартамента му са открити талий и дневниците на отровителя, в които той описва дозите на отровното вещество и ефекта им върху колегите. За това престъпление Йънг получи четири доживотни присъди.
Въпреки това, парадоксално, криминалната история на талия понякога спасява хората! Преди няколко години момиченце на година и половина от Катар беше докарано в Лондон; детето беше в ужасно състояние - всеки ден кръвното налягане на бебето се повишаваше и дишането ставаше все по-трудно. Лондонските медицински светила бяха последната надежда на отчаяните родители - все пак лекарите в Катар не можаха да поставят диагноза. Но какво беше разочарованието на бедните родители, когато висококвалифицирани лондонски специалисти казаха, че не са запознати със симптомите на такова заболяване. Всеки час момичето се влошаваше, съзнанието почти не се връщаше към нея и лекарите все още нямаха нито една правдоподобна версия. И в най-критичния момент обикновена медицинска сестра, която беше дежурна до леглото на умиращо дете, се намеси в спора между „светилата“. Сестрата уверено заяви, че тялото на детето е отровено с талий. Както се оказа, съвсем наскоро момичето прочете детективската история на Агата Кристи „Славеевият кон“, която описва отравяне с талий. Симптомите на заболяването на малкия болничен пациент изненадващо съвпаднаха с това, което се случва на страниците на книгата. Клиниката не успя да потвърди или опровергае предположенията на медицинската сестра - необходимите инструменти и реактиви не бяха налични. Но в Скотланд Ярд всичко беше „под ръка“ - в крайна сметка съвсем наскоро полицията трябваше да разследва убийство, свързано с талий. Диагнозата беше потвърдена: оказа се, че родителите на момичето са използвали у дома химикали, съдържащи талиеви соли, за борба с плъхове и хлебарки. Лекарите предписаха подходящо лечение и скоро детето беше без опасност за живота.
Известно е, че талият се намира в тъканите на растенията и животните. Осемдесет и първият елемент се съдържа в тютюна, спанака, корените от цикория, гроздето, цвеклото и други растения. В животинския свят медузите, морските звезди, морските анемонии и някои други морски обитатели станаха концентратори на този метал. Интересното е, че има растения, които могат да натрупват талий по време на жизнените си процеси. Така талият е открит в цвеклото, което расте върху почви, съдържащи незначителни количества от този метал (талият не може да бъде открит с най-сложните аналитични методи). По-късно беше установено, че дори при минимална концентрация на талий в почвата, цвеклото е способно да го концентрира и натрупва.
Учените, изследвали различни продукти и вещества за тяхното съдържание на талий, установиха, че източниците на талий в тялото са растителният хлорофил и тютюнът за пушене (тютюнът съдържа от 24 до 100 нанограма талий на грам сухо тегло)! В допълнение, източникът на талий, влизащ в човешкото тяло, са сажди, промишлени аерозоли и вътрешен прах (от 100 до 500 ng). Анализите показват, че съдържанието на талий в организма на вегетарианци и пушачи е по-високо от това на нормално хранещи се и непушачи. В допълнение, авторите посочиха факта, че в белите дробове на миньорите има повече талий, отколкото в белите дробове на други хора, и повече, отколкото в косата. Това се дължи на вдишване на прахове, съдържащи талий, силикати и въглища.
История
През петдесетте години на 19-ти век млад химик от Англия Уилям Крукс работи върху проблемите на изолирането на селен от утайки - прахови отпадъци от производството на сярна киселина. Докато изследвал праха на завод в Тилкероде (Северна Германия), химикът се опитал да открие следи от телур в изследваните проби, но след извършване на химически анализ Крукс не успял да намери този метал. Поради редица причини експериментите трябваше да бъдат прекратени, но фабричните отпадъци бяха запазени в лабораторията „до по-добри времена“, както по-късно се оказа не напразно.
С появата на спектралния анализ в науката (1859 г.) химиците са въоръжени с нов мощен метод за дистанционно определяне химичен съставразлични вещества. Малко след откриването на цезия (1860) и рубидия (1861), Уилям Крукс се интересува от спектроскопията. Проучвайки възможностите на новия метод, Крукс го използва за изследване на огромен брой различни вещества: части от животински трупове, пепел от различни растения, морска вода, много видове малки насекоми, различни видове тютюн. В резултат на това, след като стигна до заключението, че спектроскопът е мощен инструмент за намиране на нови елементи, Уилям Крукс реши да се върне към търсенето на телур в праха на германския завод, който все още се съхраняваше в неговата лаборатория. След като постави пробата в пламъка на горелката и очакваше да види линии от телур, Крукс беше изумен да открие яркозелена линия, която никога преди не беше наблюдавал при спектроскопски изследвания. Наистина, зелената ивица изчезна доста бързо (поради летливостта на съединението, както се оказа по-късно), но се появи отново с всяка нова порция от изследвания материал. Осъзнавайки важността на своето откритие, англичанинът повтаря експеримента многократно и систематично изследва спектрите на елементите, които се съдържат в отпадъците от камерите със сярна киселина (арсен, антимон, селен, осмий). Едва след подробно изследване на колосален брой проби, Крукс се убеди, че има работа с все още неизвестен елемент. Поради малкия запас от прахови отпадъци, химикът успя да изолира само много малко количество от ново вещество, което нарече Талий (от древногръцки θαλλός - млад, зелен клон). Очевидно причината за избора на това име е зелената линия в спектроскопа, която отбелязва откриването на нов елемент. Любопитно е, че друга гръцка дума, чийто превод означава „старт“, звучи почти по същия начин. Съвпадението е естествено случайно, но не безсмислено - никой не е търсил талий, той сам е "декларирал" съществуването си.
Приблизително по същото време като Крукс, само няколко месеца по-късно, талият е открит от френския химик Клод Лами, използвайки същия спектроскопски метод за изследване на утайките от производството на сярна киселина в Лоос. Имайки голямо количество прахови отпадъци, Лами успява да изолира 14 грама талий и да опише подробно свойствата му. Френският химик доказа, че талият е метал, а не аналог на селена, както смята Крукс, описвайки открития елемент в статията си „За съществуването на нов елемент, принадлежащ към групата на сярата“. Въпреки това, поради факта, че съобщението на Лами се появява едва през 1862 г. - няколко месеца по-късно от това на откривателя (30 март 1861 г.), приоритетът на откритието остава за английския учен. Впоследствие Крукс има значителен принос за развитието на химията и физиката (изненадващо, той е твърд поддръжник на спиритизма и посвещава много време на сесии, призоваващи неземни същества), а в годините на упадък оглавява Лондонското кралско общество, но той дължи първия си научен успех на откритието си през 1861 г. метал.
Да бъдеш сред природата
Няма нищо изненадващо във факта, че талият е открит именно с помощта на спектроскоп - в повечето минерали този микроелемент присъства в толкова малки количества (в галенита съдържанието на талий варира от 0,003 до 0,1% и рядко повече), че е случайно да се открие следата му по химически път е почти невъзможно. Но благодарение на необичайно високата чувствителност на спектралния анализ, откриването на този елемент стана възможно и се случи напълно неочаквано. В същото време на Земята няма толкова малко талий - кларкът (средното съдържание в земната кора) на осемдесет и първия елемент е около 7 10–5%, което е повече от 100 пъти по-високо от съдържанието на злато и 10 пъти по-високо от съдържанието на сребро. Талий може да се намери в смес (например в сфалерит) и пирит на цинк (съдържание на Tl повече от 0,1%), мед и желязо, в слюда и калиеви соли. Няма толкова много собствени минерали на талия, но той е включен в голям брой други минерали като изоморфен примес, заместващ мед, сребро и арсен в сулфидни руди (Tl около 10–3%), и калий, рубидий и , по-рядко други алкални метали в алумосиликати и хлориди.
Нискотемпературните хидротермални марказитни находища (през 1896 г. руският учен И. А. Антипов открива повишено съдържание на талий в силезийските марказити) и пиритните находища се считат за благоприятни за натрупването на осемдесет и първия елемент. Именно в тях се намират такива малки и редки самородни талиеви минерали: лорандит TlAsS2 и хътчинсонит (Cu, Ag, Tl)PbAs4S8, които присъстват в някои арсенови руди; върбаит Tl(As, Sb)3S5; Талиев азид TlN3; талиев пикрат; крукезит Cu15Tl2Se9, открит през 1860 г. в Швеция и кръстен на откривателя на талия. Впоследствие крукезитът е открит в Башкирия и Урал. Съдържанието на талий в тези минерали е доста високо - от 16 до 80%. През 1956 г. в Узбекистан е открит нов талиев минерал - авиценит, който е почти чист тривалентен талиев оксид - Tl2O3 (79,52% Tl). Минералът получава името си в чест на мъдреца, лекар и философ Авицена, или по-правилно Абу Али ибн Сина. В природата всички тези минерали са толкова редки, че промишленото им използване като суровини за талий е изключено - този рядък метал се получава като страничен продукт при производството на цинк, олово и редица други елементи. Доста често осемдесет и първият елемент може да се намери в ортоклаза KAlSi3O8 и левцита KAlSi2O6. Талият се съдържа в малки количества в лепидолит K2Li1.5Al1.52 и цинвалдит KLiFeAl2 - съответно 10–3 и 10–1%. В полуцита (Cs, Na) съдържанието на талий е 10–2%. Възможността за изоморфно заместване, осигурена от близостта на йонния радиус на едновалентен талий (1,49 A) и йонните радиуси на калий (1,33 A) и рубидий (1,49 A), позволява на талиевия хлорид да кристализира заедно с рубидиевия хлорид. В резултат на това талият е често срещан спътник на рубидий в солни отлагания и минерални води. Следователно, за първи път след откриването на талия, изоморфизмът на неговите халогениди и халогенидите на калий и рубидий доведе до факта, че талият се счита за алкален метал. Подобно на алкалните метали, талият е концентриран в горната част на земната кора - в гранитния слой (средно съдържание 1,5 10-4%), в основните скали е по-малко (2 10-5%), а в ултраосновните скали само 1 10-6% и по-малко. Талият лесно мигрира в биосферата - в почвите средното му съдържание е 10-5%, в морската вода - 10-9%, в животинските организми - 4-10-5%. От естествените води талият се сорбира от въглища, глини, манганови хидроксиди и се натрупва по време на изпаряване на водата (например в езерото Сиваш до 5 10-8 g / l). Някои живи организми (медузи) и растения (грозде, цвекло, дъб) са концентратори на талий, натрупвайки този тежък метал от заобикаляща среда. Смята се, че това е причината за високото съдържание на осемдесет и първи елемент в пепелта от въглища (10–3–10–2%).
Световните запаси на осемдесет и първия елемент само в находищата на цинк (според Геоложките проучвания на Съединените щати) са около 17 хиляди тона. Освен това повечето от тези находища се намират в Канада и САЩ. Основните запаси от талий в световните въглищни ресурси обаче са 630 хиляди тона.
Приложение
Дълго време метал със специфични свойства не е бил използван, но през 1907 г. Клеричи предлага използването на воден разтвор на силно разтворими органични талиеви соли (смес от мравчен талий и малонова киселина), наречен тежка течност на Клеричи, за разделяне на минералите по плътност . Известно е, че повечето минерали, включително всички скалообразуващи минерали, имат плътност от 2 до 4 g/cm3, а много индустриално важни метални руди (пирит, галенит, злато, циркон) имат по-висока плътност. Използването на течност Clerici за отделянето й от отпадъчната скала не изисква специално оборудване, което е особено важно в полеви условия. След 13 години е намерено ново приложение на талия, по-точно неговия сулфат Tl2SO4. Това съединение е част от отрова срещу гризачи и някои видове насекоми, патентована в Германия през 1920 г. Дълго време талиевият сулфат Tl2SO4 - вещество без цвят и мирис - беше част от някои инсектициди и зооциди, докато през 1965 г. американското правителство забрани употребата му поради изключително високата му токсичност за хора и домашни животни. Също през 1920 г. е открито, че електрическата проводимост на талиевия оксисулфид (талофид) се променя под въздействието на светлина (особено инфрачервено лъчение). С течение на времето това свойство на талиевия оксисулфид намира приложение във фотоклетки, използвани в приемни устройства за алармени системи в тъмнина и мъгла, инфрачервени локатори, радиометри и фотоекспонометри за снимане в инфрачервени лъчи. В битките през Втората световна война талофидните фотоклетки са използвани за откриване на вражески снайперисти. По-късно монокристалите от твърди разтвори на халиди TlBr и TlI започват да се използват в сцинтилационни броячи за запис на α- и β-лъчение. Работата на такъв брояч се основава на взаимодействието на два компонента: луминесцентен сцинтилаторен кристал и фотоумножител - когато кванти на g-лъчение или йонизиращи частици ударят кристала, възниква светлинна светкавица, която във фотоумножителя се преобразува в електрически ток силата му служи като характеристика на интензитета на падащото върху кристала лъчение. Именно талиевите примеси създават центрове на луминесценция в кристалите. Използването на талиеви съединения в оптиката не се ограничава до инфрачервения спектър - аргон и талиеви пари запълват зелени газоразрядни лампи, които се използват в светлинна реклама и при калибриране на спектрални устройства. Талиевият йодид се въвежда в живачни газоразрядни лампи с високо налягане, за да се подобрят техните светлинни параметри и експлоатационен живот.
В химическата промишленост осемдесет и първият елемент, неговите оксиди и сулфиди се използват като ефективни катализатори за различни органични реакции (редукция на нитробензен с водород, окисляване на газообразен анилин). Редица талиеви съединения се използват успешно като горивни антидетонатори за двигатели. Талият традиционно се използва в производството на полупроводници - този метал е част от материали на основата на селен, от които се правят полупроводникови токоизправители. Съвременните полупроводникови материали са не само кристални, но и аморфни и стъклени. Съставът на стъкловидните полупроводници, заедно със селен, телур и арсен, включва талий (пример за химичния състав е TlAsSe2). Полупроводниците от този тип се използват предимно в оптични устройства: електрофотография, телевизионни предавателни тръби, светлинни носители за холография, фоторезистентни материали и фотомаски. Талиевият карбонат Tl2CO3 се използва за производство на стъкло с висок индекс на пречупване на светлинните лъчи; талиевият оксид Tl2O също е компонент на някои оптични стъкла.
Въпреки това, не само талиевите съединения са намерили широко приложение, но самият метал се използва в различни области на промишлеността. Осемдесет и първият елемент се въвежда в сплави (най-често на основата на олово), придавайки им киселинна устойчивост, здравина и устойчивост на износване. Сплавта от 70% Pb, 20% Sn и 10% Tl е устойчива на азотна и солна киселина. Лагерната сплав е 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl, превъзхождаща най-добрите сплави, съдържащи калай. Докато тези лагери работят, талият се топи, образувайки смазка, която удължава живота на лагерите. Подобно на самия талий, много от неговите сплави имат ниска точка на топене, например талиева амалгама (сплав с живак), съдържаща 8,5% Tl, се втвърдява само при –59 °C, така че се използва в нискотемпературни термометри, течни уплътнения и превключватели, работещи в Далечния север, Антарктика или стратосферни изследвания. Талият се използва в медицината доста дълго време - от 1912 до 1930 г. Съединенията на талия се използват широко за лечение на туберкулоза и дизентерия. Въпреки това, поради високата токсичност на талиевите съединения (разликата между терапевтичните и токсичните дози е малка), обхватът на употреба на този метал беше ограничен до епилация при лечение на трихофития - талиевите соли в малки дози водят до временна плешивост. От началото на 80-те години употребата на радиоактивния изотоп 201Tl (период на полуразпад 72,912 часа) за диагностициране на заболявания непрекъснато се увеличава. на сърдечно-съдовата системаи онкологични заболявания. Друг радиоизотоп на талия, β-излъчвателят 204Tl (период на полуразпад 3,78 години), се използва в апаратурата за наблюдение на дебелината на различни материали. 204Tl β-лъчи се използват и за премахване на статично електричество от готови хартиени, текстилни и филмови продукти.
производство
Въпреки факта, че талият е открит през 1861 г. и много учени са изследвали свойствата му, този „противоречив“ елемент дълго време не може да заеме своята „ниша“ във всяка област на промишлеността. В резултат на това промишленото производство на метален талий започва едва през 20-те години на миналия век. Сега обаче, както и през миналия век, основният източник на осемдесет и първи елемент са сулфидните метални руди. Когато се обогатят, талият преминава в цинкови, медни и оловни (главно) концентрати. Въпреки това, дори в обогатените концентрати съдържанието на талий не надвишава 10-3%, естествено, такъв продукт не може да се счита за суровина за промишленото производство на осемдесет и първия елемент. Поради тази причина източниците на пряко производство на талий са отпадъците от производството на олово, сярна киселина, цинк и мед (димен прах), които се образуват по време на печенето на обогатени сулфидни руди. В допълнение, шлаката, събрана по време на топене на метал, също е суровина за производството на талий.
Обикновено изборът на метод за обработка на суровините зависи от неговия състав, тъй като талият се извлича в комбинация с редица други елементи. Реалните схеми за преработка на полиметални руди са много сложни и включват голям брой пиро- и хидрометалургични операции, а също така подлежат на постоянна корекция в зависимост от промените в състава на преработените суровини.
Концентратите, богати на осемдесет и първия елемент, се получават по метода на сублимация, при който талият по време на изпичане може да се изпари както в окислителна, така и в редуцираща среда, което прави възможно комбинирането на производството на обогатени с талий сублимати с процеси за извличане други ценни елементи. Максимално обогатяване с талий се постига чрез използване на хлориращо печене (с добавяне на натриев хлорид или силвинит). Натриевият хлорид, образуван по време на реакцията при температури над 600 ° C, има добра летливост и почти напълно сублимира. В резултат на окислителното печене, в допълнение към хлорида, талиевият оксид Tl2O се сублимира и прахообразните частици от талиев сулфат, сулфид и силикат се улавят механично от газовия поток. В прах и сублимати, получени по време на процесите на редукция, част от талия може да бъде под формата на метал. След това сублиматите се излугват с вода, като процесът трябва да се извършва при постоянно нагряване, тъй като разтворимостта на талия силно зависи от температурата. Понякога водното излугване се заменя с излугване със слаби разтвори на сода, което предотвратява прехода на хлориди на други метали, като кадмий, в разтвора. Ако по-голямата част от талия присъства под формата на слабо разтворими съединения, тогава се използва излугване с разредена сярна киселина. След излугване от водни разтвори талият (по различни технологични схеми) се освобождава под формата на сулфид, хлорид, йодид, хромат, тривалентен талиев хидроксид или метален талий чрез циментиране - утаяване с цинков прах или амалгама:
Tl2SO4 + Zn → ZnSO4 + 2Tl
В случай на утаяване на осемдесет и първия елемент под формата на сулфид (с горещ разтвор на натриев сулфид) се постига най-пълното извличане на метала от разтвора. Този метод обаче не е селективен - всички сателитни метали на талия образуват неразтворими сулфиди, така че този метод се използва само за суровини с малко количество примеси. Концентратът на талиев сулфид се излугва с разтвор на цинков сулфат и талиевият сулфат преминава в разтвора:
Tl2S + ZnSO4 → Tl2SO4 + ZnS
Металният талий се изолира от получения разтвор чрез циментиране.
Съвременното пречистване на талий се състои в екстрахирането му от сулфат-съдържащи разтвори с разтвор на йод, смесен с 50% разтвор на трибутил фосфат в керосин, последвано от повторна екстракция от органичната фаза със сярна киселина (300 g/l) с добавяне на 3% водороден прекис. Металът се изолира от реекстрактите чрез карбуризация върху цинкови листове, при което се получава метал с пореста структура, който се пресова в брикети и се разтопява под слой алкали при температура 350-400 °C. В редки случаи за получаване на метален талий се използва електролиза на разтвори на талиев сулфат върху алуминиев катод. Факт е, че металът, получен по този метод, съдържа доста голямо количество примеси (0,05%) от олово, кадмий, желязо, цинк и др. За да се получи метал с висока чистота, електролитното рафиниране се извършва с разтворим анод от груб талий и катод от пречистен талий; електролитите са талиеви соли: сулфат или перхлорат. Резултатът е талий с общо съдържание на чужди примеси по-малко от 10–4%. Най-чистият метал (99,9999%), който е необходим за полупроводниковата технология, се получава чрез пречистване с помощта на кристалофизични методи: зоново топене или метод на Чохралски.
Световното производство на редкия осемдесет и първи елемент се колебае незначително и е около 15 тона годишно. Не може да се каже същото за цената на този метал - поради развитието на новите технологии цената на талия се е увеличила значително в сравнение със средата на 20 век. Основните доставчици на талий на световния пазар са Белгия, Канада, Франция, Германия, Русия и Великобритания.
Физични свойства
Дори десетилетия след откриването си талият остава мистериозен елемент за минералозите, физиците и химиците по целия свят. Няма нищо изненадващо във факта, че учените от онова време наричат талий - метал със странности - все пак по свой начин химични свойстватой е подобен на алкалните метали (лесно се окислява, талиевият хидроксид е разтворим във вода и е силна основа) и в същото време има много общо със среброто (ниска разтворимост на хлорид, бромид и йодид във вода). Външен види по много физични свойства (плътност, твърдост, точка на топене) талият прилича на олово, което между другото е съсед на осемдесет и първия елемент в периодичната таблица. По този повод френският химик Жан Батист Дюма, един от пионерите в областта на изследването на свойствата на талия, пише: „Няма да бъде преувеличено, ако от гледна точка на общоприетата класификация на металите, казваме, че талият съчетава противоположни свойства, които ни позволяват да го наречем парадоксален метал.” . Известният химик също каза, че талият сред металите е същата „черна овца“ като птицечовката сред животните - това невероятно създание е бозайник, но като птици и земноводни снася яйца; тялото му е покрито с козина, но има патешки клюн и ципести крака. Въпреки това френският химик вярва, че металът, който изучава, въпреки всичките му „странности“, някой ден ще може да „направи ера в историята на химията“.
Елементите от основната подгрупа на третата група, включително талият, се характеризират с наличието на три електрона във външния електронен слой на атома. Конфигурацията на външните електрони на талия е 6s26p; атомен радиус 1,71 A, йонни радиуси: Tl+ 1,49 A, Tl3+ 1,05 A. Простото вещество талий е тежък (плътност 11,849 g/cm3) мек сиво-бял метал със синкав оттенък, но поради бързото окисление във въздуха бързо избледнява , придобиване на потъмнял цвят. Талият е много пластичен и мек (лесно се реже с нож). Това описание напомня физични свойстваолово (плътност 11,34 g/cm3) или някакъв алкален метал (например литият може лесно да се реже с нож). Талият съществува в три модификации: при налягане от 0,1 Mn/m2 (1 kgf/cm2) и температура под 233 °C има хексагонална плътно опакована решетка с параметри a = 3,4496 A и c = 5,5137 A, над 233 ° C - тялоцентричен кубичен (a = 4,841 A), при високи налягания 3,9 H/m2 (39 000 kgf/cm2) - лицевоцентриран кубичен. По отношение на точката на топене (за талий тя е 303,6 ° C), осемдесет и първият елемент също прилича на оловото, чиято температура на преход твърдо-течно е 327,4 ° C. Същото важи и за точките на кипене - за талия 1457 °C, за оловото - 1740 °C.
Специфичният топлинен капацитет на талия при температури от 20 до 100 °C е 0,13 KJ/(kg K) или 0,031 cal/(g °C). Температурният коефициент на линейно разширение за талия е 28 10-6 при 20 °C и 41,5 10-6 при 240-280 °C. Топлопроводимостта на осемдесет и първия елемент е 38,94 W/(m∙K), което е 0,093 cal/(cm sec °C). Електрическото съпротивление на талия при 0 °C е 18 10-6 ohm∙cm. Температурният коефициент на електрическо съпротивление на талия намалява с повишаване на температурата: 5,177 10-3 - 3,98 10-3 (0-100 °C). Талият е диамагнитен, неговата специфична магнитна чувствителност при 30 °C е -0,249 10-6. Температурата на преход към свръхпроводящо състояние за талий е 2,39 K. Напречното сечение за улавяне на топлинни неутрони от атом на талий е 3,4 ± 0,5 barn.
Химични свойства
В съединенията талият може да проявява степени на окисление +1 (Tl+) и +3 (Tl3+), като най-стабилните съединения са тези, в които осемдесет и първият елемент проявява положителна валентност от +1. Tl+ съединенията по своето химично поведение наподобяват съединения на калий, натрий, сребро и олово. Повечето съединения на Tl(I) са фоточувствителни. Едновалентният талий може да се окисли в разтвор само със силни окислители: водороден прекис, персулфати, калиев перманганат, бром или хлор (елементарните халогени окисляват талия само до едновалентно състояние). Талиевите съединения с по-характерна валентност (+3) за елемент от група III са по-малко стабилни. Tl3+ съединенията са силни окислители, нестабилни са при нагряване и се подлагат на хидролиза. Получават се чрез окисляване на Tl+ съединения със силни окислители (калиев персулфат K2S2O8, калиев бромат KBrO3 или бромна вода). Като цяло талиевите соли се разтварят по-трудно от подобни моновалентни талиеви соли. В допълнение, осемдесет и първият елемент се характеризира с образуването на съединения с формално междинно състояние на окисление, в което някои от талиевите атоми имат степен на окисление +1, а другата част - +3. Обикновено тривалентният талий е част от сложен анион в тях, например един от талиевите хлориди, Tl2Cl4, е талиев (I) тетрахлороталат (III): Tl+. Или друг пример: Tl+ –, където едновалентният талий действа като катион, а тривалентният талий е част от комплексния анион.
Във въздуха повърхността на металния талий бързо се окислява, става матова и се покрива с черен филм от нисш оксид Tl2O, който забавя по-нататъшното окисление:
4Tl + O2 → 2Tl2O
Талиев (I) оксид Tl2O е черно кристално вещество, което е лесно разтворимо във вода, за да образува хидроксид TlOH. Талиев (I) оксид може да се получи чрез дехидратиране на талиев (I) хидроксид:
2TlOH → Tl2O + H2O
При нагряване на Tl2O на въздух може да се получи талиев (III) оксид Tl2O3 - черно вещество със силна окислителна способност. Озонът също така окислява талия до Tl2O3. В допълнение, талиев (III) оксид се образува по време на внимателно термично разлагане на талиев нитрат Tl(NO3)3:
2Tl(NO3) → Tl2O3 + NO2 + NO
При температури над 500 °C във въздуха Tl2O3 се трансформира в Tl2O.
Талият не реагира с безкислородна вода. В присъствието на кислород талият се разтваря във вода, за да образува разтворим едновалентен талиев хидроксид:
4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH
TlOH е жълто кристално вещество, проявяващо свойствата на силна основа, подобно на хидроксидите на алкални метали. Когато CO2 действа върху разтвор на TlOH, може да се получи талиев карбонат:
2TlOH + CO2 → Tl2CO3 + H2O
Това съединение е силно разтворимо във вода и се използва при получаването на други талиеви съединения.
За да се избегне окисляването, талиевите блокове се съхраняват под слой дестилирана, преварена (съдържаща по-малко разтворен кислород) вода. Взаимодействайки с алкохоли, талият образува съответните алкохолати:
2Tl + 2C2H5OH → 2C2H5OTl + H2
Ако тази реакция се проведе в поток от въздух, се образуват вода и алкохолат:
4Tl + 4C2H5OH + O2 → 4TlOC2H5 + 2H2O
Талият не се разтваря в солна киселина поради пасивация, тъй като се образува неразтворимият хлорид TlCl. Но металът се разтваря добре в азотна киселина, реакцията протича много по-лошо със сярна киселина. Талият е неразтворим в халогеноводороди, мравчена, оксалова и оцетна киселина. Освен това осемдесет и първият елемент не взаимодейства с алкали (без окислители). Поради тази причина, съответните талати, MeTlO2, се получават само чрез сливане на Tl2O3 оксид с метални оксиди.
Вече при стайна температура талият взаимодейства с халогените. Известни са всички халогениди на едно- и тривалентен талий, както и няколко сложни халогениди с формално междинно окислително състояние на талия. Подобно на сребърните халиди, талиевият флуорид TlF е силно разтворим във вода, докато TlCl хлоридът, TlBr бромидът и TlI йодидът са слабо разтворими. Когато се съхраняват дълго време на светлина или когато се държат в разтопено състояние, TlCl, TlBr и TlI потъмняват поради частично разлагане:
2TlI → 2Tl + I2
Осемдесет и първият елемент реагира с фосфор, арсен и сяра при нагряване. Талият не взаимодейства с водород, азот, амоний, въглерод, силиций, бор и сух въглероден оксид.
В комбинация със сярата талият дава следните производни: талиев сулфид (I) Tl2S - черно кристално вещество, неразтворимо във вода, междинен продукт при производството на талий; Талиев (I) сулфат Tl2SO4 е бял прах, силно разтворим във вода и е междинен продукт в процеса на получаване на метален талий. Талиевият сулфид Tl2S се утаява почти количествено от разтвори на талиеви соли със сероводород или амониев сулфид в слабо кисела, неутрална и алкална среда. Може да се получи и чрез директен синтез от елементи при повишени температури. Химически чистият талиев сулфат Tl2SO4 се получава чрез разтваряне на металния талий в разредена сярна киселина.