Большая Советская энциклопедия - таллий

(лат. Thallium)

Tl, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 81, атомная масса 204,37; на свежем разрезе серый блестящий металл; относится к редким рассеянным элементам. В природе элемент представлен двумя стабильными изотопами ²⁰³Tl (29,5%) и ²⁰⁵Tl (70,5%) и радиоактивными изотопами ²⁰⁷Tl— ²¹⁰Tl — членами радиоактивных рядов (См. Радиоактивные ряды). Искусственно получены радиоактивные изотопы ²⁰²Tl (T1/2 = 12,5 сут), ²⁰⁴Tl (T1/2 = 4,26 года) и ²⁰⁶Tl (T1/2 = 4,19 мин). Т. открыт в 1861 У. Круксом в шламе сернокислотного производства спектроскопическим методом по характерной зелёной линии в спектре (отсюда название: от греч. thallós — молодая, зелёная ветка). В 1862 французский химик К. О. Лами впервые выделил Т. и установил его металлическую природу.

Распространение в природе. Среднее содержание Т. в земной коре (кларк) 4,5․10^-5% по массе, но благодаря крайнему рассеянию его роль в природных процессах невелика. В природе встречаются преимущественно соединения одновалентного и реже трёхвалентного Т. Как и щелочные металлы, Т. концентрируется в верхней части земной коры — в гранитном слое (среднее содержание 1,5․10^–4%), в основных породах его меньше (2․10^–5%), а в ультраосновных лишь 1․10^–6%. Известно лишь семь минералов Т. (например, круксит, лорандит, врбаит и др.), все они крайне редкие. Наибольшее геохимическое сходство Т. имеет с К, Rb, Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi (см. Рассеянные элементы, Рассеянных элементов руды). Т. легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроокислами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш до 5․10^–8 г/л).

Физические и химические свойства. Т. мягкий металл, на воздухе легко окисляется и быстро тускнеет. Т. при давлении 0,1 Мн/м² (1 кгс/см²) и температуре ниже 233 °С имеет гексагональную плотноупакованную решётку (а = 3,4496 Å; с = 5,5137 Å), выше 233 °С — объёмноцентрированную кубическую (а = 4,841 Å), при высоких давлениях 3,9 Гн/м² (39000 кгс/см²) — гранецентрированную кубическую; плотность 11,85г/см³; атомный радиус 1,71 Å, ионные радиусы: Tl⁺ 1,49 Å, Tl³⁺ 1,05 Å; tпл 303,6 °С; tкип 1457 °С, удельная теплоёмкость 0,130 кджl (кг․K) [0,031 кал/г․С)} при 20—100 °С; температурный коэффициент линейного расширения 28․10^–6 при 20 °С и 41,5․10^–6 при 240—280 °С; теплопроводность 38,94 вт/(м․К) [0,093 кал/(см ․сек ․ °С)]. Удельное электросопротивление при 0°С (18․10^–6ом ․см); температурный коэффициент электросопротивления 5,177․10^–3 — 3,98 ․10^–3 (0—100 °С). Температура перехода в сверхпроводящее состояние 2,39 К. Т. диамагнитен, его удельная магнитная восприимчивость —0,249․10^–6 (30 °С).

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Tl 6s²6p¹; в соединениях имеет степень окисления +1 [Tl (I)] и + 3 [Tl (III)]. Т. взаимодействует с кислородом и галогенами уже при комнатной температуре, с серой и фосфором при нагревании. Хорошо растворяется в азотной, хуже в серной кислотах, не растворяется в галогенводородных, муравьиной, щавелевой и уксусной кислотах. Не взаимодействует с растворами щелочей; свежеперегнанная вода, не содержащая кислорода, не действует на Т. Основные соединения с кислородом: закись Tl2O и окись Tl2O3.

Закись Т. и соли Tl (I) нитрат, сульфат, карбонат — растворимы; хромат, бихромат, галогениды (за исключением фторида), а также окись Т. — малорастворимы в воде. Tl (III) образует большое число комплексных соединений с неорганическими и органическими лигандами. Галогениды Tl (III) хорошо растворимы в воде. Наибольшее практическое значение имеют соединения Tl (I).

Получение. В промышленных масштабах технический Т. получают попутно при переработке сульфидных руд цветных металлов и железа. Его извлекают из полупродуктов свинцового, цинкового и медного производств. Выбор способа переработки сырья зависит от его состава. Например, для извлечения Т. и др. ценных компонентов из пылей свинцового производства проводится сульфатизация материала в кипящем слое при 300—350 °С. Полученную сульфатную массу выщелачивают водой, и из раствора экстрагируют Т. 50%-ным раствором трибутилфосфата в керосине, содержащим йод, а затем реэкстрагируют серной кислотой (300 г/л) с добавкой 3%-ной перекиси водорода. Из реэкстрактов металл выделяют цементацией на цинковых листах. После переплавки под слоем едкого натра получают Т. чистотой 99,99%. Для более глубокой очистки металла применяют электролитические рафинирование и кристаллизационную очистку.

Применение. В технике Т. применяется, главным образом, в виде соединений. Монокристаллы твёрдых растворов галогенидов TIBr — TlI и TlCl — TlBr (известные в технике как КРС-5 и КРС-6) используют для изготовления оптических деталей в приборах инфракрасной техники; кристаллы TlCl и TlCl—TlBr — в качестве радиаторов счётчиков Черенкова. Tl2O входит в состав некоторых оптических стекол; сульфиды, оксисульфиды, селениды, теллуриды — компоненты полупроводниковых материалов, использующихся при изготовлении фотосопротивлений, полупроводниковых выпрямителей, видиконов. Водный раствор смеси муравьинои малоновокислого Т. (тяжёлая жидкость Клеричи) широко применяют для разделения минералов по плотности. Амальгама Т., затвердевающая при –59 °С, применяется в низкотемпературных термометрах. Металлический Т. используют для получения подшипниковых и легкоплавких сплавов, а также в кислородомерах для определения кислорода в воде. 204Tl в качестве источника β-излучении применяют в радиоизотопных приборах.

Т. И. Дарвойд.

Таллий в организме. Т. постоянно присутствует в тканях растений и животных. В почвах его среднее содержание составляет 10^–5%, в морской воде 10^–9%, в организмах животных 4․10^–5%. У млекопитающих Т. хорошо всасывается из желудочно-кишечного тракта, накапливаясь главным образом в селезёнке и мышцах. У человека ежесуточное поступление Т. с продуктами питания и водой составляет около 1,6 мкг, с воздухом — 0,05 мкг. Биологическая роль Т. в организме не выяснена. Умеренно токсичен для растений и высоко токсичен для млекопитающих и человека.

Отравления Т. и его соединениями возможны при их получении и практическом использовании. Т. проникает в организм через органы дыхания, неповрежденную кожу и пищеварительный тракт. Выводится из организма в течение длительного времени, преимущественно с мочой и калом. Острые, подострые и хронические отравления имеют сходную клиническую картину, различаясь выраженностью и быстротой возникновения симптомов. В острых случаях через 1—2 сут появляются признаки поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, боли в животе, понос, запор) и дыхательных путей. Через 2—3 нед наблюдаются выпадение волос, явления авитаминоза (сглаживание слизистой оболочки языка, трещины в углах рта и т. д.). В тяжёлых случаях могут развиться полиневриты, психические расстройства, поражения зрения и др. Профилактика профессиональных отравлений: механизация производственных процессов, герметизация оборудования, вентиляция, использование средств индивидуальной защиты.

Л. П. Шабалика.

Лит.: Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 1, [М., 1965]; 3еликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Таллий и его применение в современной технике, М., 1968; Тихова Г. С., Дарвойд Т. И., Рекомендации по промышленной санитарии и технике безопасности при работе с таллием и его соединениями, в сборнике: Редкие металлы, в. 2, М., 1964; Воwen Н. Y. М., Trace elements in biochemistry, L.—N. Y., 1966.

Израэльсон З. И., Могилевская О. Я., Суворове. В. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами, М., 1973.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978