»   »  Thallium

Thallium

český názevThallium
latinský názevThallium
anglický názevThallium
chemická značkaTl
protonové číslo81
relativní atomová hmotnost204,3833
perioda6
skupinaIII.A
zařazeníkovy
rok objevu1861
objevitelW. Crookes
teplota tání [°C]303,5
teplota varu [°C]1457
hustota [g cm-3]11,85
hustota při teplotě tání [g cm-3]11,22
elektronegativita2,04
standardní el. potenciál [V]-0,34
oxidační stavyI, III
elektronová konfigurace[Xe]4f14 5d10 6s2 6p1
atomový poloměr [pm]196
specifické teplo [J g-1K-1]0,13
slučovací teplo [kJ mol-1]4,142
tepelná vodivost [W m-1 K-1]46,1
elektrická vodivost [S m-1]5,6.106
1. ionizační potenciál [eV]6,1083
2. ionizační potenciál [eV]20,428
3. ionizační potenciál [eV]29,829
tvrdost podle Mohse1,2
modul pružnosti ve smyku [GPa]2,8
modul pružnosti v tahu [GPa]8
bod supravodivosti [K]2,39
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce thallia

Chemický prvek thallium je stříbřitě bílý, lesklý a velmi měkký kov. Patří mezi supravodiče I. typu. Na vzduchu se povrch kovu samovolně pokrývá tmavě šedou vrstvou oxidu thallného Tl2O a oxidu tkallitéhoTl2O3, ze kterých působením vzdušné vlhkosti postupně vzniká žlutý hydroxid thallný TlOH. S halogeny ochotně reaguje již za normální teploty, s křemíkem, fosforem, sírou, selenem a tellurem se slučuje až po zahřátí. S uhlíkem se slučuje na karbid TlC až při teplotě okolo 2400°C.

Kompaktní kovové thallium se dobře rozpouští ve zředěné i koncentrované kyselině dusičné, méně ochotně ve zředěné i koncentrované kyselině sírové:

3Tl + 4HNO3 → 3TlNO3 + NO + 2H2O
Tl + 6HNO3 → Tl(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
2Tl + H2SO4 → Tl2SO4 + H2
2Tl + 6H2SO4 → Tl2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Kovové thallium reaguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou sycenou chlorem za vzniku kyseliny tetrachlorothallité:

2Tl + 2HCl + 3Cl2 → 2H[TlCl4]

Práškové thallium reaguje i s hydroxidy, jeho reakce s koncentrovanou kyselinou dusičnou probíhá odlišně od kovového thallia:

Tl + 2NaOH + H2O → Na2TlO3 + 2H2
Tl + 4HNO3 → TlO(OH)2 + 4NO2 + H2O

Za laboratorní teploty reaguje s koncentrovaným roztokem peroxidu vodíku, při teplotě přes 800°C reaguje s vodní párou:

2Tl + 3H2O2 → Tl2O3 + 3H2O
Tl + 2H2O → TlO2 + 2H2

Velice zvolna se rozpouští v ethanolu. Thallium tvoří četné, většinou dobře rozpustné a toxické sloučeniny. Sloučeniny jednomocného thallia zbarvují plamen intenzivní zelenou barvou.

Ve sloučeninách vystupuje thallium převážně v oxidačním stupni I, chemické vlastnosti thalných sloučenin se nejvíce podobají vlastnostem a chování sloučenin alkalických kovů. Sloučeniny trojmocného thallia se snadno redukují a jsou nestále, používají se jako silná oxidační činidla.

Analytické stanovení thalia se provádí v kyselém prostředí (pH=2-3) komplexometricky, indikátorem je 0,1% roztok pyridylazonaftolu (PAN) v ethanolu. Ekvivalentní bod je dosažen při barevném přechodu indikátoru z červené na žlutou.

Výskyt thallia v přírodě

Průměrný obsah thallia v zemské kůře je 0,7 ppm. V přírodě thallium často doprovází železo, zinek, měď a draslík. Přírodní thallium je směsí izotopů 203Tl a 205Tl, uměle bylo připraveno dalších 30 radioaktivních izotopů.

Mezi minerály thalia patří např. avicennit Tl2O3, carlinit Tl2S, christit TlHgAsS3, sabatierit Cu6TlSe4, picotpaulit TlFe2S3, weissbergit TlSbS2, lorandit TlAsS2 a celá řada dalších nerostů. Nejvyšší obsah thallia ze všech nerostů (92,74 % Tl) má avicenit.

V roce 2012 byla světová produkce thallia pouhých 10 t. Ověřené světové zásoby thallia jsou 380 t. Největším světovým producentem rafinovaného thallia je Kazachstán.

Na území ČR nejsou evidována žádná ložiska thallia, v roce 2010 byl dovezeno 1 kg surového thaliia za průměrnou dovozní cenu 4000 Kč/kg.

Výroba a využití thallia

Surovinou pro výrobu thalia jsou odpadní prachy z výroby olova a zinku. Tyto prachy ze šachtových pecí, obsahují kromě thallia i indium, galium a kadmium.

Odpadní prach se nejprve louží kyselinou sírovou, získaný výluh se neutralizuje oxidem zinečnatým a ochladí se, tím dojde k vyloučení chloridu TlCl·CdCl2. Podvojný chlorid se promývá horkou vodou. Chlorid kademnatý se přitom rozpustí a zbývající sraženina chloridu thallného se s přídavkem sody a kyanidu sodného taví na surový kov.

Surové thallium se rafinuje rozpouštěním v kyselině sírové a cementuje zinkem. Výsledným produktem je čisté houbovité thallium, které se podle potřeby briketuje a přetavuje na kovové thallium. V současnosti se se při izolaci thallia stále častěji používají organická extrakční činidla a měniče iontů.

V technické praxi se používají speciální slitiny thallia, např. slitiny odolávající silným minerálním kyselinám. Thallium se používá k výrobě polovodičů a supravodičů. Oxid thallný TlO se používá k výrobě speciálních skel s vysokým indexem lomu, s přídavkem thallia, síry, arsenu a selenu se vyrábějí skla s extrémně nízkou teplotou tání skloviny. Bromid thallný TlBr se používá k výrobě fotografických materiálů citlivých k infračervenému světlu. Jodid thallný TlI slouží jako luminofor v halogenidových výbojkách. Uhličitan thallný Tl2CO3 se používal jako fungicid, sulfid thallný Tl2S se používal ke konstrukci fotonásobičů v přístrojích pro noční vidění, výbušný azid thallný TlN3 se experimentálně používal v pyrotechnice, octan thallný CH3COOTl se využívá v mikrobiologii jako selektivní živná půda. Mravenčan thallný TlCOOH se používá k přípravě roztoků o velmi vysoké hustotě (až 4,3 g·cm-3) a pod názvem Clericiho roztok se využívá v mineralogii ke stanovení hustoty nerostů. Přídavek 8,5% thallia ke rtuti snižuje její teplotu tání až na -60°C (teploměry pro měření nízkých teplot).

Radionuklid 201Tl se připravuje v cyklotronu a využívá se v medicíně např. k zátěžové scintigrafi při vyšetření ischemie myokardu.

Toxické účinky

Thallium i všechny jeho sloučeniny jsou prudce toxické. Velmi nebezpečnou sloučeninou thallia je síran thalný Tl2SO4, který i v malých dávkách způsobuje závažná poškození plodu (teratogenní účinky), smrtelná dávka pro dospělého člověka činí 1 g. Pro svou značnou toxicitu byly sloučeniny thallia používány jako součást přípravků k hubení hlodavců - rodenticidy.

Zdroje

rtuť ← thallium → olovo