№81 Таллий   

История открытия:

Таллий открыт английским химиком Уильямом Круксом в 1861 г. по интенсивной зеленой линии в спектре отходов сернокислотного производства. Позднее это открытие пдтвердил французский химик Лема, сумевший впервые получить металлический таллий.
Название элементу дал первооткрыватель Крукс, от латинского слова "thallus" - "зеленая ветвь".

Получение:

Таллий хотя и не относится к редким, но является рассеяным элементом, самостоятельных месторождений практически не образует, его получают обычно как попутный продукт при производстве свинца, цинка и ряда других металлов. Получаемый при этом раствор сульфата таллия подвергают электролизу.

Физические свойства:

Мягкий металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком. Температура плавления 577 K (304°C), кипит при 1746 K (1473°C). Плотность - 11,855 г/см3 (относится к группе тяжёлых металлов). При температуре 2,39 K таллий переходит в сверхпроводящее состояние.

Химические свойства:

На воздухе быстро тускнеет, покрываясь чёрной плёнкой оксида таллия Tl₂O. С галогенами таллий реагирует при комнатной температуре, с серой, селеном, теллуром, фосфором - при нагревании. Не реагирует с водородом, азотом, углеродом.
В воде в присутствии кислорода растворяется с образованием TlOH, в отсутствие кислорода не реагирует, поэтому таллий хранят под слоем прокипячённой дистиллированной воды (или парафина). Аналогично, с этанолом в присутствии растворённого кислорода образуется этилат таллия.

Легко растворяется в азотной кислоте, хуже - в серной. Соляная кислота на таллий действует слабо из-за пассивации плёнкой монохлорида таллия. Не реагирует со щелочами,
В соединениях проявляет степень окисления +1 и +3.

Важнейшие соединения:

Соединения таллия(I) более устойчивы, напоминая соединения калия, серебра, или свинца:
Оксид таллия(I), Tl₂O, черный порошок, может быть получен также разложением оксида таллия(III), или гидроксида таллия(I), термически устойчив, основной оксид, реагирует с водой, образуя гидроксид таллия(I) и с кислотами. При нагревании окисляется кислородом до оксида таллия(III).
Гидроксид таллия(I), TlOH, желтые кристаллы, растворим, сильное основание (щелочь). Кислородом (при нагревании) и сильными окислителями окисляется до соединений таллия(III): 2TlOH + O₂ = Tl₂O₃ + H₂O
Нитрат таллия(I), TlNO₃, бесцветные кристаллы, растворим, при нагревании разлагается:
4TlNO₃ = Tl₂O₃ + Tl₂O + 4NO₂ + O₂.
Сульфат таллия(I), Tl₂SO₄, бесцветные кристаллы, растворим, вступает в реакции обмена и ОВР
Хлорид таллия(I), TlCl - бесцветные кристаллы, малорастворим. Получают реакциями обмена или взаимодействием простых веществ. При повышенной температуре окисляется хлором далее до ТlCl₃
Соединения таллия(III) в большинстве случаев неустойчивы, легко разлагаются, восстанавливаются, гидролизуются:
Оксид таллия(III), Tl₂O₃, темнокоричневые кристаллы, амфотерный оксид, растворяясь в кислотах образует соли таллия(III), с водой не реагирует, с щелочами образует таллаты: Tl₂O₃ + 2NaOH = 2NaTlO₂ + H₂O
При нагревании выше 300°C разлагается.
гидроксид таллия(III), Tl(OH)₃, красновато-коричневый аморфный осадок, не растворимый в воде и в щелочах.
Нитрат таллия(III), Tl(NO₃)₃, бесцветные кристаллы, растворим, гидролизуется по катиону.
Хлорид таллия(III), TlCl₃ - бесцветные кристаллы, дымящиеся на воздухе, хорошо растворимые в воде, образует кристаллогидрат TlCl₃*4H₂O. Безводную соль получают высушиванием кристаллогидрата над P₂O₅.
C соляной кислотой образует тетрахлорталлиевую кислоту H[TlCl₄]*3H₂O, с хлоридами щелочных металлов - хлорталлаты различного состава, например K₃[TlCl₆].
При небольшом нагревании (40°C) разлагается, образуя хлорталлат таллия(I): 2TlCl₃ => Tl[TlCl₄] + Cl₂
При более высокой температуре разложение идет до хлорида таллия(I).

Применение:

Металлический таллий входит в состав некоторых сплавов, придавая им кислотостойкость, прочность, износоустойчивость. Примером может служить подшипниковый сплав - 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl. Сплав таллия со ртутью (амальгама таллия) имеет аномально низкую температуру плавления и остаётся жидким до -60°C - применяется в приборах работающих при низких температурах.
Соединения таллия применяются в производстве деталей приборов различного применения: фотоэлементы, линзы, окна, призмы, кюветы для оптических приборов, работающих в инфракрасной области спектра, сцинтилляционные счетчики.
Соединения таллия ядовиты и некоторые из них применяются как зооциды - яды для борьбы с грызунами и некоторыми насекомыми.
Как сам таллий, так и его соединения высокотоксичны (в особенности растворимые в воде - хлорид, нитрат, ацетат и т. д.). Соединения таллия относят к категории кумулятивных ядов - накапливающиеся патологические симптомы при хроническом отравлении. Один из первых признаков отравления таллием - выпадение волос (алопеция).

См. также: Таллий //Популярная библиотека химических элементов. Издательство "Наука", 1977.
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. "Молодая зеленая ветвь" (таллий)