Талий — химический элемент 81-го номера¶
Талий (лат. Thallium, обозначение Tl, от др.-греч. θαλλός — «зелёный росток») — химический элемент 13-й группы (по устаревшей классификации — III группы главной подгруппы) периодической таблицы Менделеева, с атомным номером 81. Относится к лёгким металлам, в природе находится в следовых количествах. Известен прежде всего как сильнейший яд, однако находит ограниченное применение в электронике, оптике и медицине.
¶Открытие и происхождение названия
Талий был открыт в 1861 году английскими физиками Уильямом Круксом и Уильямом Круксом (независимо — французским химиком Клодом-Огюстом Лами) при спектральном анализе селевых остатков сернокислотного производства. Крукс обнаружил в спектре неизвестной ранее яркую зелёную линию, по цвету которой и назвал элемент «таллий» — от греческого «таллос», росток. В 1862 году Крукс выделил чистый металл электролитическим способом. Менделеев предсказал свойства этого элемента как «эка-таллия» ещё в 1871 году.
¶Физические и химические свойства
Талий — мягкий, тягучий металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом, на воздухе быстро тускнеет. Легко режется ножом, природная изотопная смесь состоит из двух стабильных изотопов: ²⁰³Tl (29,5 %) и ²⁰⁵Tl (70,5 %).
Основные свойства:
- Температура плавления — 303 °C;
- Температура кипения — 1473 °C;
- Плотность — 11,85 г/см³;
- Степени окисления — +1 и +3 (устойчива +1, ионы Tl⁺ изоморфны ионам K⁺ и Rb⁺).
Химически талий проявляет амфотерные свойства, медленно растворяется в разбавленных кислотах, на воздухе покрывается оксидной плёнкой. С галогенами образует галогениды TlX, с серой — сульфид Tl₂S. Важной особенностью является то, что соли Tl⁺ биологически имитируют ионы калия, что объясняет их высокую токсичность.
¶Нахождение в природе
Талий не образует самостоятельных минералов и в земной коре содержится в среднем 0,3–0,8 г/т (ppm). Встречается в рудах цинка, свинца, меди и железа как примесь, извлекается попутно при переработке сульфидных руд. Основные страны добычи — Китай, Россия, Бразилия. Значительные количества талия содержатся в продуктах сжигания угля, что делает угольные ТЭС одним из антропогенных источников его распространения.
¶Получение
Промышленный талий получают как побочный продукт при переработке пиритовых и медно-цинковых руд. Наиболее распространённый способ извлечения — выщелачивание шламов сернокислотных производств с последующим электролизом или восстановлением. Чистота технического талия достигает 99,9 %.
¶Применение
Несмотря на токсичность, талий применяется в нескольких узких областях:
- Электроника и оптика. Сульфид талия (TlS) и селенид талия (TlSe) используются в инфракрасных оптических системах, детекторах излучения. Таллий-галогенидные кристаллы (KCl с добавкой Tl) применяются в сцинтилляционных счётчиках.
- Специальное стекло. Стекла с высоким содержанием талия обладают высоким показателем преломления и применяются в оптических системах.
- Высокотемпературные сверхпроводники. Сверхпроводящая керамика YBa₂Cu₃O₇ иногда легируется талием для повышения критической температуры.
- Медицина. Радиоактивный изотоп ²⁰¹Tl (период полураспада 73 часа) применяется в кардиологии для перфузионной сцинтиграфии миокарда.
- Пестициды. До 1970-х годов соли талия (ацетат, сульфат) применялись как родентициды, но были запрещены в большинстве стран из-за высокой токсичности и опасности для окружающей среды.
¶Токсичность
Талий и его соединения относятся к числу сильнейших ядов. Смертельная доза для человека оценивается в 10–15 мг/кг массы тела. Соли талия легко всасываются в желудочно-кишечном тракте, проникают через плацентарный барьер. Механизм отравления связан с блокадой ионных каналов и подменой калия в биохимических процессах.
Симптомы отравления: боли в животе, рвота, затем — полинейропатия, выпадение волос (алопеция — характерный признак, проявляется через 2–3 недели), поражение печени, почек, зрения вплоть до слепоты. Антидот — берлинская лазурь (железосинеродистый калий), связывающая талий в кишечнике, а также метод гемосорбции.
Талий неоднократно использовался в качестве оружия в криминальных убийствах. Наиболее известный случай — отравление писателя Александра Литвиненко в 2006 году в Лондоне, хотя там применялся радиоактивный полоний-210; талий же стал известен в криминалистике после ряда отравлений в XX веке, в том числе дела Глории Рамос (США, 1980-е) и ряда случаев в СССР.
¶Меры безопасности
Работы с соединениями талия требуют герметичных систем, вытяжных шкафов и индивидуальных средств защиты. Хранение — отдельно от пищевых продуктов, с точным учётом. В Российской Федерации талий и его соединения включены в список сильнодействующих и ядовитых веществ, обращение с ними регулируется соответствующими нормативными актами.
¶Интересные факты
- Талий дал название минералу таллину (TlFeS₂), а также спектральной линии, по которой элемент и был открыт.
- Из-за изоморфизма Tl⁺ и K⁺ растения активно поглощают талий из почвы, что используется в ботанических индикаторных методах поиска рудных месторождений.
- В 1970-е годы талий был одним из самых популярных ядов в криминалистической практике из-за трудности диагностики отравления.
¶Источники
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
- Г. Н. Казакова. «Талий», Металлургия, 1970
- Справочник «Химические элементы», под ред. И. Л. Кнунянца
- Encyclopaedia Britannica: Thallium
- PubChem: Thallium