Таллий (Tl)
Постпереходный металлТвердое вещество
Стандартная относительная атомная масса
204,38 u [204,382, 204,385]Электронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1Температура плавления
303,85 °CТемпература кипения
1472,85 °CПлотность
1,18e+4 kg/m³Степени окисления
−5, −2, −1, +1, +2, +3Электроотрицательность (по Полингу)
1,62Энергия ионизации (1-я)
6,108287 eVГод открытия
1861Атомный радиус
190 pmПодробные сведения
Таллий — мягкий постпереходный металл группы 13. Для него химически примечательна устойчивость степени окисления +1, что отражает инертную парную реакцию и делает многие соли таллия(I) похожими на соли щелочных металлов по размерам и растворимости. Элемент редко встречается в рудах и обычно извлекается как побочный продукт переработки сульфидных минералов. Его высокая токсичность значительно сократила прежние потребительские и сельскохозяйственные применения.
При свежем контакте с воздухом таллий обладает металлическим блеском, но вскоре приобретает синевато-серый оттенок, напоминая по виду свинец. Если таллий оставить на воздухе, на нём образуется толстый оксидный слой, а в присутствии воды образуется гидрид. Металл очень мягок и ковок. Его можно резать ножом. Известны двадцать пять изотопных форм таллия с атомными массами от 184 до 210. Природный таллий представляет собой смесь двух изотопов. Сообщается, что ртутно-таллиевый сплав, образующий эвтектику при 8.5% таллия, замерзает при -60C, примерно на 20 градусов ниже температуры замерзания ртути.
Название происходит от греческого thallos — «зелёный побег» или «веточка» из-за ярко-зелёной линии в его спектре. Таллий был открыт английским физиком и химиком Уильямом Круксом в 1861 году. Металлический таллий впервые был выделен французским химиком Клодом-Огюстом Лами в 1862 году.
Таллий был открыт спектроскопически сэром Уильямом Круксом, английским химиком, в 1861 году. Крукс получил ил, оставшийся после производства серной кислоты (H2SO4), от друга. После удаления из ила всего селена он исследовал его с помощью прибора, известного как спектроскоп, в поисках признаков теллура. Вместо жёлтых спектральных линий, создаваемых теллуром, он наблюдал яркую зелёную линию, которой никто прежде не видел. Он назвал новый элемент, дававший зелёную линию, талием, по греческому слову, означающему «зелёная веточка», thallos. Образцы таллия он выделил в следующем году. Таллий встречается в минералах крукезите (CuThSe), лорандите (TlAsS2) и хутчинсоните ((Pb, Tl)2As5S9), но обычно его получают как побочный продукт производства серной кислоты или как побочный продукт переработки цинка или свинца.
От греческого thallos, означающего зелёный побег или веточку. Таллий был открыт спектроскопически в 1861 году Круксом. Элемент был назван по красивой зелёной спектральной линии, которая его идентифицировала. Металл был выделен как Круксом, так и Лами в 1862 году почти одновременно.
Чистый таллий — очень мягкий, тяжелый металл со свежим серебристым блеском. Он легко тускнеет на воздухе, покрываясь матовым серым оксидным слоем. Он достаточно ковок, чтобы его можно было резать ножом, и имеет относительно низкую для металла температуру плавления.
Текущее применение ограничено токсичностью и нормативным регулированием. Таллий используется в некоторых специальных инфракрасно-оптических материалах, низкоплавких стеклах и исследованиях полупроводников или детекторов. Таллий-201 является важным медицинским радиоизотопом для диагностической визуализации перфузии сердца. Исторические применения включали родентициды, инсектициды и депиляционные средства, но во многих странах они были прекращены или строго ограничены из-за риска отравления.
У металлического таллия нет применения, поскольку чистый таллий быстро соединяется с кислородом и водяным паром из атмосферы, образуя чёрное порошкообразное вещество. Таллий, используемый совместно с серой или селеном и мышьяком, образует легкоплавкое стекло. Сульфат таллия (Tl2SO4), не имеющее запаха и вкуса соединение таллия, когда-то использовался как яд для крыс и муравьёв, хотя с 1974 года его использование в быту в США запрещено. Сульфид таллия (Tl2S), иодид таллия (TlI) и бромид таллия (TlBr) — это соединения, используемые в устройствах для обнаружения инфракрасного излучения.
Сульфат таллия широко применялся как родентицид и средство для уничтожения муравьёв. Он не имеет запаха и вкуса и не предупреждает о своём присутствии. Однако его использование в США с 1975 года запрещено в качестве бытового инсектицида и родентицида. Электропроводность сульфида таллия изменяется при воздействии инфракрасного света, и это соединение используется в фотоэлементах. Кристаллы бромида-иодида таллия использовались как инфракрасные оптические материалы. Таллий использовался вместе с серой или селеном и мышьяком для получения легкоплавких стёкол, которые становятся текучими при 125–150C. Эти стёкла обладают при комнатной температуре свойствами, аналогичными обычному стеклу, и, как говорят, являются прочными и нерастворимыми в воде. Оксид таллия использовался для получения стёкол с высоким показателем преломления и применяется в изготовлении фотоэлементов. Таллий использовался при лечении стригущего лишая и других кожных инфекций; однако его применение было ограничено из-за узкого интервала между токсичностью и терапевтической пользой.
Изотопы в науках о Земле и планетах
Поскольку молекулы, атомы и ионы стабильных изотопов таллия обладают несколько различающимися физическими и химическими свойствами, они обычно фракционируются в ходе физических, химических и биологических процессов, что приводит к вариациям изотопных распространенностей и атомных масс. В природных земных материалах наблюдаются значительные вариации изотопных распространенностей таллия (рис. IUPAC.81.1). Эти вариации полезны для изучения происхождения веществ и исследования экологических, гидрологических и геологических процессов [538] M. Rehkamper, M. Frank, J. R. Hein, D. Porcelli, A. Halliday, J. Ingri, V. Liebetrau. Earth. Planet. Sci. Lett.197, 65 (2002).. Отношение количеств изотопов n(205Tl)/n(203Tl) использовалось для изучения того, как следовые металлы переносятся и распределяются в гидротермальных флюидах [538] M. Rehkamper, M. Frank, J. R. Hein, D. Porcelli, A. Halliday, J. Ingri, V. Liebetrau. Earth. Planet. Sci. Lett.197, 65 (2002).. Отношение n(205Tl)/n(203Tl) также использовалось для изучения круговорота, распределения и поведения таллия в морской среде [538] M. Rehkamper, M. Frank, J. R. Hein, D. Porcelli, A. Halliday, J. Ingri, V. Liebetrau. Earth. Planet. Sci. Lett.197, 65 (2002)..
Изотопы в медицине
Сцинтиграфия с 201Tl используется для выявления коронарной болезни сердца [539] G. A. Beller, B. L. Zaret. Circulation101, 1465 (2000).. Визуализация 201Tl (с периодом полураспада 3 дня) может использоваться для нагрузочных перфузионных тестов миокарда (мышечной ткани сердца), которые определяют повреждение сердца, вызванное сердечным приступом или заболеванием сердца (рис. IUPAC.81.2) [539] G. A. Beller, B. L. Zaret. Circulation101, 1465 (2000)..
Изотопы, используемые как источник радиоактивного изотопа(-ов)
203Tl используется при получении 201Tl посредством реакции 203Tl (p, 3 n) 201Pb, за которой следует последующий распад 201Pb с электронным захватом, в результате чего в конечном счете образуется 201Tl. 205Tl используется в качестве альтернативной мишени при получении 201Tl.
Химия таллия определяется таллием(I), Tl⁺, и талием(III), Tl³⁺, причём Tl⁺ обычно более стабилен в водных и многих твёрдофазных соединениях. К представительным соединениям таллия(I) относятся сульфат таллия(I), Tl₂SO₄, нитрат таллия(I), TlNO₃, и хлорид таллия(I), TlCl. Оксид таллия(III), Tl₂O₃, и хлорид таллия(III), TlCl₃, являются более сильными окислителями или менее стабильными частицами. Смешанные соединения таллия встречаются в халькогенидных и галогенидных материалах, используемых для оптических и электронных исследований.
See more information at the Thallium compound page.
Таллий и растворимые соединения таллия чрезвычайно токсичны при проглатывании, вдыхании или контакте с кожей. Tl⁺ может нарушать биологические процессы, зависящие от калия, а отравление может иметь отсроченные неврологические, желудочно-кишечные симптомы и выпадение волос. Пыли, пары и растворимые соли являются основными профессиональными опасностями. Радиоизотопы, такие как таллий-201, добавляют внешнюю и внутреннюю радиационную опасность, зависящую от изотопа и активности.
Элемент и его соединения токсичны, и с ними следует обращаться осторожно. Контакт металла с кожей опасен, а при плавлении металла следует обеспечить надлежащую вентиляцию. Воздействие таллия (растворимые соединения) — кожа, как Tl, не должно превышать 0.1 mg/m3 (8-часовое средневзвешенное за 40-часовую рабочую неделю). Таллий подозревается как канцерогенный для человека.
Таллий встречается в природе в низких концентрациях, обычно в ассоциации с калиевыми минералами, сульфидными рудами и некоторыми углями. Добыча, плавка, производство цемента и сжигание угля могут локально его мобилизовать. В окружающей среде Tl⁺ относительно подвижен в некоторых водах и может поглощаться растениями из-за химического сходства с K⁺. Он не имеет известной полезной биологической роли и может представлять проблему вблизи загрязнённых промышленных площадок.
Таллий не добывается как основной продукт. Его получают главным образом из пылей газоходов, остатков и побочных потоков, образующихся при рафинировании цинковых, свинцовых, медных и других сульфидных руд. Спрос невелик и специализирован, а токсичность ограничивает более широкие применения и стимулирует замещение. Поэтому предложение может в большей степени зависеть от практики переработки основных металлов, нормативного контроля и мощности очистки, чем от специализированной добычи таллия. Переработка ограничивается отдельными промышленными или исследовательскими материалами.
Таллий встречается в кроксите, лорандите и хатчинсоните. Он также присутствует в пирите и извлекается из обжига этой руды в связи с производством серной кислоты. Его также получают при выплавке свинцовых и цинковых руд. Извлечение несколько сложно и зависит от источника таллия. Марганцевые конкреции, найденные на дне океана, содержат таллий.
Таллий — тяжёлый, редкий в космическом отношении элемент. Его стабильные изотопы, ²⁰³Tl и ²⁰⁵Tl, образуются в результате процессов захвата нейтронов в более ранних поколениях звёзд, при участии как медленного, так и быстрого путей захвата нейтронов. Он не является крупным породообразующим элементом, однако на планетах может концентрироваться в сульфидных фазах и обогащённых летучими веществами геохимических резервуарах.
- Таллий был открыт по его яркой зелёной спектральной линии, что вдохновило его название от греческого слова, обозначающего зелёный побег
- Свежий таллий легко режется, но открытая поверхность быстро тускнеет на воздухе
- Tl⁺ по поведению достаточно близок к K⁺, чтобы входить в некоторые биологические калиевые пути
- Сульфат таллия(I), Tl₂SO₄, когда-то использовался как родентицид, прежде чем его токсичность привела к строгим ограничениям
- Природный таллий состоит главным образом из двух стабильных изотопов, ²⁰³Tl и ²⁰⁵Tl
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 190 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Ковалентный радиус
- 145 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 196 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Металлический радиус
- 144 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
- Плотность
- 1,18 × 104 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Молярный объём
- 0,0172 L/mol
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 303,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- 1472,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 46,1 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 0,129 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 26,32 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Гексагональная плотноупакованная Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Полингу)
- 1,62 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 1,789
- Сродство к электрону
- 0,377 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 6,108287 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 20,42837 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 29,852103 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 51,140176 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 62,600215 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- −5, −2, −1, +1, +2, +3 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 3 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1
Термодинамические свойства
- Теплота плавления
- 0,04290822 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 1,71011 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота сублимации
- 1,888376 eV
- Теплота атомизации
- 1,888376 eV
- Энтальпия атомизации
- 1,888376 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 81 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 124 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 43 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 2 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Наиболее стабильный изотоп
- Tl-205
- Год открытия
- 1861
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 0,85 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 1,9 × 10−5 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 346 pm
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 32, 18, 3 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7440-28-0 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 2P°1/2
- InChI
- InChI=1S/Tl
- Ключ InChI
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
Tl: 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 203 Стабильный | 202,9723446 ± 0,0000014 | 29,5200% | Стабильный |
| 205 Стабильный | 204,9744278 ± 0,0000014 | 70,4800% | Стабильный |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 278,9 °C ниже температуры плавления (303,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 81. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Tl I | 0 | 65 | 25 | 11 |
| Tl II | +1 | 82 | 3 | 7 |
| Tl III | +2 | 22 | 0 | 0 |
| Tl IV | +3 | 35 | 0 | 0 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Tl I | 0 | 70 |
| Tl II | +1 | 82 |
| Tl III | +2 | 109 |
| Tl IV | +3 | 44 |
| Tl V | +4 | 2 |
| Tl VI | +5 | 2 |
| Tl VII | +6 | 2 |
| Tl VIII | +7 | 2 |
| Tl IX | +8 | 2 |
| Tl X | +9 | 2 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +1 | 6 | Нет данных | 150 пм |
| +1 | 8 | Нет данных | 159 пм |
| +1 | 12 | Нет данных | 170 пм |
| +3 | 4 | Нет данных | 75 пм |
| +3 | 6 | Нет данных | 88.5 пм |
| +3 | 8 | Нет данных | 98 пм |
Соединения
Изотопы (2)
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 203 Стабильный | 202,9723446 ± 0,0000014 | 29,5200% ± 0,0100% | Стабильный | stable | |
| 205 Стабильный | 204,9744278 ± 0,0000014 | 70,4800% ± 0,0100% | Стабильный | stable |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 144 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 142 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 150 pm
- Ковалентный радиус (по Брэггу)
- 190 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Bondi
- 196 pm
- Batsanov
- 220 pm
- Alvarez
- 247 pm
- UFF
- 434,7 pm
- MM3
- 259 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 242 pm
- Металлический радиус (КЧ 12)
- 160 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 85
- Pettifor
- 78
- Glawe
- 81
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 4
- Gunnarsson–Lundqvist
- 3
- Robles–Bartolotti
- 2
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 50 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 2 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 509 Ha·Bohr6
Параметры Мидемы
- Молярный объём по Мидеме
- 17,23 cm3/mol
- Электронная плотность по Мидеме
- 1
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 577,15 K |
| Температура кипения | 1746,15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (15)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,5591 |
| 2 | p | 4,5138 |
| 2 | s | 21,3158 |
| 3 | d | 13,4658 |
| 3 | p | 22,6335 |
| 3 | s | 23,5809 |
| 4 | d | 37,6112 |
| 4 | f | 38,1324 |
| 4 | p | 35,7832 |
| 4 | s | 34,9212 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (6)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VI | 164 | from r^3 vs V plots, | |
| 1 | VIII | 173 | from r^3 vs V plots, | |
| 1 | XII | 184 | from r^3 vs V plots, estimated, | |
| 3 | IV | 89 | ||
| 3 | VI | 102,5 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VIII | 112 | calculated, |
Типы распада изотопов (69)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 176 | p | 100% |
| 176 | A | — |
| 176 | B+ | — |
| 177 | A | 73% |
| 177 | p | — |
| 178 | A | 62% |
| 178 | B+ | 38% |
| 178 | B+SF | 0,1% |
| 179 | A | 60% |
| 179 | B+ | — |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (516)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 1,80392 |
| 10,1617 | — | 1,75555 |
| 10,3261 | — | 1,69589 |
| 10,4931 | — | 1,59546 |
| 10,6628 | — | 1,46625 |
| 10,8353 | — | 1,39341 |
| 11,0106 | — | 1,31349 |
| 11,1886 | — | 1,20783 |
| 11,3696 | — | 1,13261 |
| 11,5535 | — | 1,07387 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
8.5×10-1 milligrams per kilogram
Источники (1)
- [5] Thallium https://education.jlab.org/itselemental/ele081.html
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
1.9×10-5 milligrams per liter
Источники (1)
- [5] Thallium https://education.jlab.org/itselemental/ele081.html
Источники
Sources of this element.
Thallium occurs in crooksite, lorandite, and hutchinsonite. It is also present in pyrites and is recovered from the roasting of this ore in connection with the production of sulfuric acid. It is also obtained from the smelting of lead and zinc ores. Extraction is somewhat complex and depends on the source of the thallium. Manganese nodules, found on the ocean floor, contain thallium.
Источники (1)
- [6] Thallium https://periodic.lanl.gov/81.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Thallium.
The element property data was retrieved from publications.