Талій

Талій (Tl)
Атомний номер	81
Зовнішній вигляд простої речовини	м'який метал сірого кольору
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	204,3833 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	171 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	588,9(6,10) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Xe] 4f^14 5d^10 6s^2 6p^1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	148 пм
Радіус іона	(+3e) 95 (+1e) 147 пм
Електронегативність (за Полінгом)	1,62
Електродний потенціал	Tl←Tl^+ -0,338В Tl←Tl^3+ 0,71В
Ступені окиснення	+3, +1
Термодинамічні властивості
Густина	11,85 г/см³
Молярна теплоємність	0,128 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	46,1 Вт/(м·К)
Температура плавлення	576,6 К
Теплота плавлення	4,31 кДж/моль
Температура кипіння	1730 К
Теплота випаровування	162,4 кДж/моль
Молярний об'єм	17,2 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	гексагональна
Період ґратки	3,460 Å
Відношення с/а	1,599
Температура Дебая	96,00 К
Інші властовості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Талій у Вікісховищі

Талій — хімічний елемент із атомним номером 81 та відповідна проста речовина, перехідний метал. Електронна конфігурація [Xe]4f¹⁴6s²5d¹⁰6p¹; група 13, період 6, p-блок. Природний Tl складається з двох стабільних ізотопів ²⁰³Tl і ²⁰⁵Tl (основний). Ступені окиснення: +3 (оксидант), +1 (стабільний). Сполуки, які мають стехіометрію іншу, ніж та, що відповідає Tl(І) і Tl(ІІІ), містять змішані ступені окиснення (пр., TlBr₂ = Tl^І[ Tl^IIIBr₄]). Tl(І) слабо-, а Tl(ІІІ) — сильнокомплексотворні. Оксиди: оксид талію(І) Tl₂О, оксид талію(ІІІ) Tl₂О₃. Талійорганічні сполуки: TlMe₃ (спалахують на повітрі), TlC₅Н₅, TlOR — полімерні.

Проста речовина — талій, є металом, з температурою плавлення 303,5 ºC, температурою кипіння 1457 °С, густиною 11,85 г см^–3. Талій взаємодіє з сіркою, галогенами, слабо розчинний у розведених кислотах, легко — у HNO₃.

Історія

Відкритий у 1861 р. англ. фізиком і хіміком Вільямом Круксом за допомогою за характерною зеленою лінією в спектрі (звідси назва: від грецьк. thallós — молода, зелена гілка). Чистий металічний талій незалежно одержаний Круксом і франц. хіміком Клодом-Огюстом Ламі в 1862 р.

Назву елемент отримав за характерними зеленими лініями свого спектру і зеленим забарвленням полум'я. Від грец. θαλλος — молода зелена галузка.

Властивості

Атомна маса 204,37. У природі існує два стабільних ізотопи — ²⁰³Tl і ²⁰⁵Tl. Радіоактивні ізотопи: ²⁰⁷Tl — ²¹⁰Tl. Оксиди: Tl₂O, Tl₂O₃.

Подібно до лужних металів (Li-Fr) талій є одновалентним Tl⁺. TlOH є сильною основою (луг), жовтого кольору. Також утворює (подібні до лужних меалів) політіосульфіди, алкоголяти. Tl₂CO₃, Tl₂SO₄, Tl₄[Fe(CN)⁶] — розчинні у воді сполуки, а Tl₂[PtCl₆] — нерозчинна у воді сіль подібно до K₂[PtCl₆]. Подібно до калію, рубідію, амонію талій утворює галуни: TlAl(SO₄)·12H₂O, TlU(SO₄)·12H₂O. В ряду галогенідів TlF→TlI та AgF→AgI розчинність солей падає (фториди обох металів добре розчиняються у воді).

Деякими своїми властивостями (фізичними та хімічними) талій нагадує свинець. Він важкий, м'який та легкоплавний метал. Хромат та йодид талію — жовтого кольору, нерозчинні у воді солі. Tl³⁺ подібний до своїх аналогів — індію, галію, алюмінію. Проте тривалентний талій не утворює галуни. Tl³⁺ — активний окисник, на відміну від своїх аналогів по групі. Цим він подібний до свинцю (IV) та золота (III).

Проста речовина — талій. Блакитно-сірий, важкий, м'який та легкоплавний метал. При температурі нижче 233 °C має щільноупаковану гексагональну кристалічну ґратку, вище 233 °С — об'ємноцентровану кубічну ґратку. При тиску 3,9 ГПа ґратка гранецентрована кубічна. Густина 11849 кг/м³. t_плав 303,6 °C, t_кип 1457 °C. За своїми фізичними та хімічними властивостями талій нагадує свинець. На повітрі легко окиснюється і швидко тьмяніє; з галогенами і киснем взаємодіє при нормальних умовах, з сіркою і фосфором — при нагріванні.

Отримання

У промислових масштабах талій попутно вилучають при переробці сульфідних руд кольорових металів (Pb, Zn, Cu). Його вилучають з промпродуктів свинцевого, цинкового і мідного виробництв. Технічно чистий талій очищають від інших елементів, що містяться в колошниковому пилу (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te), розчиненням в теплій розведеній кислоті з наступним осадженням нерозчинного сульфату свинцю і додаванням HCl для осадження хлориду талію (TlCl). Подальше очищення досягається електролізом сульфату талію у розбавленій сірчаній кислоті з використанням платинового дроту та виділенням талію в атмосфері водню при 350–400 °С.

Поширення

Середній вміст талію в земній корі (кларк) 4,5·10⁻⁵ % (мас), зокрема в ультраосновних породах 10⁻⁶ %, в основних породах 2×10⁻⁵ %, у морській воді 0,01 мкг/л. Як і лужні метали, талій концентрується у верхній частині земної кори — в гранітному шарі, в якому його вміст 1,5×10^–4 %.

Талій належить до розсіяних елементів. Міститься у обманках і колчеданах цинку, міді й заліза, у калійних солях і слюдах. Відомо лише 7 мінералів талію (круксит (Cu, Tl, Ag)₂Se, лорандит TlAsS₂, врбаїт Tl₄Hg₃Sb₂As₈S₂0 (або TlSbAs₂S₅), гутчинсоніт (Pb, Tl)S• Ag₂S•5As₂S₅, авіценіт Tl₂O₃ і ін.), усі вони вкрай рідкісні.

Талій як ізоморфна домішка входить до кристалічної ґратки ґаленіту, сфалериту, марказиту. Головна маса талію пов'язана із сульфідами й насамперед з дисульфідами заліза. У піриті він установлений в 25 % проаналізованих зразків. Його вміст у дисульфідах заліза нерідко становить 0,1–0,2 %, а іноді досягає 0,5 %. У галеніті вміст талію становить 0,003–0,1 %. Високі концентрації талію в дисульфідах і галенітах характерні для низькотемпературних свинцево-цинкових родовищ у вапняках. У деяких сульфосолях вміст талію сягає 0,5 %. Невелика кількість талію зустрічається в багатьох інших сульфідах, наприклад у сфалеритах і халькопіритах деяких мідноколчеданних родовищ його вміст коливається від 25 до 50 г/т.

Найбільша геохімічна подібність талію спостерігається до К, Rb, Cs, Pb, Ag, Cu, Bi. Талій легко мігрує в біосфері. Із природних вод він сорбується вугіллям, глинами, гідроксидами марганцю, накопичується при випаровуваннях води (напр., в озері Сиваш до 5×10−8 г/л). Виявлений у калієвих мінералах (слюді, польових шпатах), сульфідних рудах: галеніті, сфалериті, марказиті (до 0,5 %), кіноварі.

Ізотопи

Природній талій складається з двох різних ізотопів. Обидва вони стабільні.

Масове число	Частка у природному талії	Період напіврозпаду
203	29,524 %	∞
205	70,48 %	∞

Загалом відомо 66 ізотопів талію з масовими числами від 176 до 217, 24 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають ²⁰⁴Tl (3,8 років) і ²⁰²Tl (12,3 днів)^[1].

Застосування

Талій і його сполуки мають невелике за обсягом, але різноманітне застосування.

Сполуки талію використовують у виробництві оптичного скла, фотоелементів, як компонент легкоплавких і підшипникових сплавів, у приладах для визначення кисню у воді тощо.

Галогеніди талію добре пропускають інфрачервоне проміння. Тому їх використовують в оптичних приладах, що працюють в інфрачервоній ділянці спектра. Монокристали твердих розчинів галогенідів TlBr — TlI і TlCl — TlBr (технічні марки КРС-5 і КРС-6) використовують для виготовлення оптичних деталей у приладах інфрачервоної техніки.

Карбонат талію застосовують для виготовлення скла, що має високу здатність до заломлення. Талій входить до складу речовини електрода селенового випрямляча, є активатором багатьох люмінофорів. Сульфід талію використовують у фотоелементах. Металічний талій — компонент багатьох свинцевих сплавів: підшипникових, кислототривких, легкоплавких.

Кристали TlCl і TlCl-TlBr — як радіатори лічильників Черенкова. Оксид Tl₂O входить до складу деяких оптичних стекол. Сульфіди, оксисульфіди, селеніди, телуриди — компоненти напівпровідникових матеріалів, що використовуються при виготовленні фотоопорів, напівпровідникових випрямлячів, відіконів. Водний розчин суміші мурашиної кислоти і малоновокислого талію (важка рідина Клерічі) застосовують для розділення мінералів за щільністю. Амальґама талію, яка твердне при -59 °С, застосовується в низькотемпературних термометрах. Металевий талій використовують для одержання підшипникових і легкоплавких сплавів, а також у кисне-витратомірах для визначення кисню у воді. Ізотоп ²⁰⁴Tl використовують як джерело β-випромінювання у радіоізотопних приладах.

Біологічна роль

Сполуки талію дуже отруйні, чим подібні до ртуті та свинцю. Так, сульфат талію використовують як ефективний засіб у боротьбі з гризунами. Токсичний, ГДК 0,1 мг/м³.

Див. також

• Гідроксид талію
• Рідина Клерічі
• Талювання

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії імені Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.

Посилання

• ТАЛІЙ [Архівовано 1 квітня 2016 у Wayback Machine.] //Фармацевтична енциклопедія
• Талій // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.

Примітки

1. Isotopes of the Element Thallium [Архівовано 22 квітня 2021 у Wayback Machine.](англ.)