Thallium

Thallium
81 Tl
En ↑ Tl ↓ Uut Tableau p??riodique mercure ← → thallium plomb
Apparence
blanc argent??
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	thallium, Tl, 81
Prononciation	/ θ ?? l Je ə m / -Əm de THAL
??l??ment Cat??gorie	post-m??tal de transition
Groupe, p??riode, bloc	13, 6, p
Poids atomique standard	204,38 (1)
Configuration ??lectronique	[ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 6p 2 1 2, 8, 18, 32, 18, 3
Histoire
D??couverte	William Crookes (1861)
Premier isolement	Claude-Auguste Lamy (1862)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	11,85 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	11,22 g ?? cm -3
Point de fusion	577 K , 304 ?? C, 579 ?? F
Point d'??bullition	1746 K, 1473 ?? C, 2683 ?? F
La chaleur de fusion	4.14 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	165 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	26,32 J ?? mol -1 .K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 882 977 1097 1252 1461 1758
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	3, 2, 1 (L??g??rement oxyde de base)
??lectron??gativit??	1,62 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 589,4 kJ ?? mol -1
	2??me: 1971 kJ ?? mol -1
	3??me: 2878 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	170 h
Rayon covalente	145 ?? 19 heures
Rayon de Van der Waals	196 h
Miscellan??es
Crystal structure	hexagonale compacte
Ordre magn??tique	diamagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) 0,18 μΩ ?? m
Conductivit?? thermique	46,1 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	(25 ?? C) 29,9 um ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 818 m ?? s -1
Le module d'Young	8 GPa
Module de cisaillement	2,8 GPa
Module Bulk	43 GPa
Coefficient de Poisson	0,45
Duret?? Mohs	1.2
Duret?? Brinell	26,4 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-28-0
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de thallium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 203 Tl 29,524% 203 Tl est stable avec 122 neutrons 204 Tl syn 3,78 y β - 0,764 204 Pb ε 0,347 204 Hg 205 Tl 70,476% 205 Tl est stable avec 124 neutrons

Le thallium est un ??l??ment chimique de symbole Tl et de num??ro atomique 81. Ce gris doux post-m??tal de transition ne est pas trouv?? libre dans la nature. Lorsque isol??, il ressemble ?? l'??tain , mais se d??colore lorsqu'il est expos?? ?? l'air. Chimistes William Crookes et Claude-Auguste Lamy d??couvert thallium ind??pendamment en 1861, dans les r??sidus de l'acide sulfurique production. Les deux ont utilis?? la m??thode de la nouvellement d??velopp?? spectroscopie de flamme, dans lequel le thallium produit une gamme spectrale verte notable. Thallium, du grec θαλλός, thallos, ce qui signifie ??une pousse verte ou une brindille," a ??t?? nomm?? par Crookes. Il a ??t?? isol?? par ??lectrolyse un an plus tard, par Lamy.

Thallium tendance ?? se oxyder aux Etats 3 et une oxydation que les sels ioniques. L'??tat 3 ressemble ?? celle des autres ??l??ments dans le groupe de thallium (bore, l'aluminium, le gallium, l'indium). Cependant, l'??tat 1, ce qui est beaucoup plus important dans le thallium que les ??l??ments ci-dessus, il rappelle la chimie des m??taux alcalins et le thallium (I) des ions se trouvent principalement dans g??ologiquement minerais ?? base de potassium, et (lorsqu'il est ing??r??) sont trait??es de nombreuses mani??res comme des ions potassium (K ⁺⁾ par des pompes ioniques dans les cellules vivantes.

Commercialement, cependant, le thallium ne est pas produit ?? partir de minerais de potassium, mais en tant que sous-produit du raffinage des minerais sulfur??s de m??taux lourds. Environ 60 ?? 70% de la production de thallium est utilis?? dans le industrie de l'??lectronique, et le reste est utilis?? dans le l'industrie pharmaceutique et dans la fabrication du verre . Il est ??galement utilis?? dans des d??tecteurs ?? infrarouge. Le radio-isotope du thallium-201 (comme le chlorure soluble TlCl) est utilis?? en petites quantit??s, non toxiques en tant qu'agent de analyse de la m??decine nucl??aire, au cours d'un type de nucl??aire ??preuve d'effort.

Sels de thallium solubles (dont beaucoup sont presque insipide) sont tr??s toxiques en quantit??, et ont ??t?? historiquement utilis?? dans poisons rat et insecticides. L'utilisation de ces compos??s a ??t?? limit?? ou interdit dans de nombreux pays en raison de leur toxicit?? non s??lective. empoisonnement au thallium r??sulte notamment de la perte de cheveux. En raison de sa popularit?? historique en tant que assassiner arme, le thallium a acquis une certaine notori??t?? comme ??poison de l'empoisonneur?? et ??poudre de succession?? (aux c??t??s de l'arsenic ).

Caract??ristiques

Le thallium est extr??mement doux, mall??able et assez s??cable ?? d??couper avec un couteau ?? la temp??rature ambiante. Il a un ??clat m??tallique qui, lorsqu'il est expos?? ?? l'air, ternit rapidement ?? une teinte gris bleut??, ressemblant ?? plomb. Elle peut ??tre conserv??e par immersion dans l'huile. Une ??paisse couche d'oxyde se accumule sur le thallium se il est laiss?? dans l'air. En pr??sence d'eau, le thallium hydroxyde est form??. Sulfurique et l'acide nitrique se dissoudre rapidement pour rendre le thallium sulfate et sels de nitrate, tandis acide chlorhydrique forme un insoluble thallium (I) couche de chlorure. Son potentiel d'??lectrode standard est -0,34, l??g??rement sup??rieur au potentiel de fer (?? -0,44).

Isotopes

Le thallium a 25 isotopes qui ont masses atomiques allant de 184 ?? 210. ²⁰³ et ²⁰⁵ Tl Tl sont les seuls isotopes stables, et ²⁰⁴ Tl est le plus stable radio-isotope, avec une demi-vie de 3,78 ans.

²⁰² Tl (demi-vie 12,23 jours) peut ??tre faite dans un cyclotron, tandis que ²⁰⁴ Tl est faite par le activation neutronique de thallium stable dans un r??acteur nucl??aire.

²⁰¹ Tl (demi-vie de 73 heures), se d??sint??gre par capture d'??lectrons, ??mettant des rayons X Hg (~ 70-80 keV), et des photons de 135 et 167 keV dans 10% abondance totale; par cons??quent, il a de bonnes caract??ristiques d'imagerie sans dose excessive de rayonnement patient. Ce est l'isotope le plus couramment utilis?? pour le nucl??aire thallium tests de stress cardiaque.

Tl ²⁰⁸ (demi-vie 3,05 minutes) est g??n??r?? dans le naturelle thorium cha??ne de d??sint??gration. Son ??minent 2615 keV rayons gamma est la caract??ristique dominante de haute ??nergie observ??e dans naturelle rayonnement de fond.

Chimie

Les deux principaux ??tats d'oxydation de thallium sont 1 et 3. Dans l'??tat d'oxydation 1 la plupart des compos??s ressemblent ??troitement aux correspondants de potassium ou d'argent compos??s (la rayon ionique de thallium (I) est de 1,47 ?? tandis que celle de potassium est de 1,33 ?? et celle de l'argent est de 1,26 A), qui ??tait la raison pour laquelle le thallium ??tait parfois consid??r?? comme un m??tal alcalin dans l'Europe (mais pas dans l'Angleterre ) dans les ann??es imm??diatement apr??s sa d??couverte. Par exemple, le soluble dans l'eau et tr??s rudimentaire thallium (I) r??agit avec de l'hydroxyde de dioxyde de carbone soluble dans l'eau formant le carbonate de thallium. Ce carbonate est le seul carbonate de m??tal lourd soluble dans l'eau. La similitude avec des compos??s d'argent est observ??e avec les compos??s halog??nures, oxydes, sulfures et. Le thallium (I) de bromure est un compos?? photosensible jaune tr??s similaire ?? la bromure d'argent, tandis que le noir thallium (I) de l'oxyde et thallium (I) sulfure sont tr??s similaires ?? la l'oxyde d'argent et sulfure d'argent.

Les compos??s ?? l'??tat d'oxydation +3 ressemblent compos??s de l'aluminium (III) correspondant. Ce sont des agents oxydants mod??r??ment forts, comme l'illustre le potentiel de r??duction de 0,72 volts pour Tl ³⁺ + 3 e ^- → Tl (s). L'oxyde de thallium (III) est un solide noir qui se d??compose au-dessus de 800 ?? C, formant le thallium (I) de l'oxyde et de l'oxyg??ne.

Histoire

Thallium ( grec θαλλός, thallos, ce qui signifie ??une pousse verte ou une brindille") a ??t?? d??couvert par spectroscopie de flamme en 1861. Le nom vient de thallium de lumineux spectrale verte raies d'??mission.

Apr??s la publication du proc??d?? perfectionn?? de la spectroscopie de flamme par Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff et la d??couverte de c??sium et le rubidium dans les ann??es 1859-1860, la spectroscopie de flamme est devenu une m??thode approuv??e pour d??terminer la composition des min??raux et des produits chimiques. William Crookes et Claude-Auguste Lamy fois commenc?? ?? utiliser la nouvelle m??thode. William Crookes a utilis?? pour faire des d??terminations spectroscopiques pour le tellure de compos??s du s??l??nium d??pos??s dans le chambre plomb d'une usine de production d'acide sulfurique ?? proximit?? Tilkerode dans le Montagnes du Harz. Il avait obtenu les ??chantillons pour ses recherches sur le s??l??nium cyanure provenant Ao??t Hofmann ans plus t??t. En 1862, Crookes a pu isoler de petites quantit??s de nouvel ??l??ment et d??terminer les propri??t??s de quelques compos??s. Claude-Auguste Lamy a utilis?? un spectrom??tre qui ??tait similaire ?? Crookes ??pour d??terminer la composition d'une substance contenant du s??l??nium qui a ??t?? d??pos?? lors de la fabrication de l'acide sulfurique ?? partir de la pyrite . Il a ??galement remarqu?? la nouvelle ligne verte dans les spectres et a conclu qu'un nouvel ??l??ment ??tait pr??sent. Lamy avait re??u ce mat??riel de l'usine d'acide sulfurique de son ami Fr??d Kuhlmann et ce sous-produit est disponible en grandes quantit??s. Lamy a commenc?? ?? isoler l'??l??ment nouveau de cette source. Le fait que Lamy a pu travailler de larges quantit??s de thallium lui a permis de d??terminer les propri??t??s de plusieurs compos??s et en plus il a pr??par?? un petit lingot d'thallium m??tallique qui il a pr??par?? par refusion thallium il avait obtenu par ??lectrolyse de sels de thallium.

Comme les deux scientifiques ont d??couvert le thallium ind??pendamment et une grande partie du travail, en particulier l'isolement du thallium m??tallique a ??t?? faite par M. Lamy, Crookes a essay?? de s??curiser sa priorit?? sur le travail. Lamy a re??u une m??daille ?? l'Exposition internationale de Londres 1862: Pour la d??couverte d'une nouvelle et abondante source de thallium et apr??s des protestations lourde Crookes a ??galement re??u une m??daille:. Thallium, pour la d??couverte du nouvel ??l??ment La controverse entre les deux scientifiques a continu?? 1862 et 1863. travers plus de la discussion se est termin??e apr??s Crookes a ??t?? ??lu Fellow de la Royal Society en Juin 1863.

L'utilisation dominante du thallium ??tait l'utilisation de poison pour rongeurs. Apr??s plusieurs accidents l'utilisation de poison a ??t?? interdit aux ??tats-Unis par le D??cret pr??sidentiel 11643 en F??vrier 1972. Dans les ann??es suivantes plusieurs autres pays ont ??galement interdit l'utilisation.

Pr??sence et la production

Bien que le thallium est un ??l??ment modeste abondant dans la cro??te de la Terre, avec une concentration estim??e ?? environ 0,7 mg / kg, la plupart du temps en association avec potassium ?? base de min??raux dans les argiles , sols et granites , le thallium ne est g??n??ralement pas ??conomiquement r??cup??rables ?? partir de ces sources. La principale source de thallium ?? des fins pratiques est le montant de la trace qui se trouve dans le cuivre , le plomb , le zinc , et d'autres lourds-m??tal sulfure minerais.

Cristaux de hutchinsonite (TlPbAs ₅ S ₉₎

Le thallium se trouve dans les minerais crooksite TlCu ₇ Se _4, hutchinsonite TlPbAs ₅ S _9, et lorandite Tlass _2. Le thallium se produit ??galement comme un oligo-??l??ment dans la pyrite de fer , et du thallium est extrait en tant que sous-produit de la torr??faction de ce min??ral pour la production d' acide sulfurique .

Le thallium peuvent ??galement ??tre obtenus ?? partir de la fusion de plomb et de zinc minerais. Les nodules de mangan??se trouv??s sur le fond de l'oc??an contient aussi quelques thallium, mais la collection de ces nodules a ??t?? et continue d'??tre prohibitif. Il ya aussi le potentiel de nuire ?? l'environnement des oc??ans. En outre, plusieurs autres min??raux contenant du thallium, de 16% ?? 60% de thallium, se produisent dans la nature sous forme de complexes de sulfures ou s??l??niures contenant essentiellement de l'antimoine , l'arsenic , le cuivre, le plomb et / ou argent . Cependant, ces min??raux sont rares, et ils ne ont eu aucune importance commerciale comme sources de thallium. Le Allchar d??p??t dans le sud de la Mac??doine ??tait le seul domaine o?? le thallium n'a jamais ??t?? exploit??e activement. Ce d??p??t contient encore un l??che estim??s ?? 500 tonnes de thallium, et ce est une source de plusieurs min??raux rares thallium, par exemple lorandite.

Le United States Geological Survey (USGS) estime que la production mondiale annuelle de thallium est d'environ 10 tonnes m??triques en tant que sous-produit de la fusion de cuivre, de zinc, et les minerais de plomb. Le thallium est soit extraite des poussi??res des chemin??es de la fonderie ou de r??sidus tels que scories, qui sont collect??es ?? la fin du processus de fusion. Les mati??res premi??res utilis??es pour la production thallium contiennent de grandes quantit??s d'autres mati??res et par cons??quent, une purification est la premi??re ??tape. Le thallium est lixivi?? soit par l'utilisation d'une base ou de l'acide sulfurique ?? partir du mat??riau. Le thallium est plusieurs fois pr??cipit?? de la solution et pour ??liminer d'autres impuret??s. A la fin il est converti en sulfate de thallium et le thallium est extrait par ??lectrolyse sur platine ou plaques d'acier inoxydable. La production de thallium a diminu?? d'environ 33% dans la p??riode 1995 ?? 2009 - d'environ 15 m??trique tonnes ?? environ 10 tonnes. Comme il existe plusieurs petits d??p??ts de minerais ou de thallium ?? teneur relativement ??lev??e, il serait possible d'augmenter la production de celui-ci si une nouvelle application, tel qu'un hypoth??tique contenant du thallium supraconducteur ?? haute temp??rature, devient pratique pour une utilisation r??pandue ?? l'ext??rieur du laboratoire.

Applications

Utilisations historiques

Le et inodore insipide le sulfate de thallium a ??t?? autrefois largement utilis?? comme le poison ?? rat et la fourmi tueur. Depuis 1972, cette utilisation a ??t?? interdite dans le ??tats-Unis en raison de probl??mes de s??curit??. Beaucoup d'autres pays ont suivi cet exemple dans les ann??es suivantes. les sels de thallium ont ??t?? utilis??s dans le traitement de la teigne, autre infections de la peau et de r??duire le transpiration nocturne de tuberculose patients. Toutefois, cette utilisation a ??t?? limit??e en raison de leur ??troite index th??rapeutique, et le d??veloppement de m??dicaments plus avanc??s pour ces conditions.

Optique

Le thallium (I) et le bromure de de thallium (I) d'iodure cristaux ont ??t?? utilis??s comme mat??riaux optiques infrarouges, car ils sont plus durs que d'autres optiques infrarouges communs, et parce qu'ils ont sensiblement la transmission ?? des longueurs d'onde plus longues. Le nom commercial KRS-5 se r??f??re ?? ce mat??riau. Le thallium (I) de l'oxyde a ??t?? utilis?? pour fabriquer des verres qui ont une forte indice de r??fraction. Combin?? avec du soufre ou du s??l??nium et arsenic , le thallium a ??t?? utilis?? dans la production de haute densit?? verres qui ont de faibles points de fusion dans la gamme de 125 et 150 ?? C . Ces verres ont des propri??t??s de temp??rature ambiante qui sont semblables ?? des lunettes ordinaires et sont durables, insoluble dans l'eau et ont uniques indices de r??fraction.

??lectronique

Tige de thallium corrod??

Le thallium (I) de sulfure conductivit?? ??lectrique varie avec l'exposition ?? lumi??re infrarouge rendant ainsi ce compos?? utile dans photor??sistances. Le s??l??niure de thallium a ??t?? utilis?? dans un bolom??tre pour la d??tection infrarouge. Le dopage des semi-conducteurs de s??l??nium au thallium am??liore leurs performances, et il est donc utilis?? en quantit??s infimes dans les redresseurs de s??l??nium. Une autre application de dopage est le thallium cristaux d'iodure de sodium dans dispositifs gamma de d??tection de rayonnement. Dans ces derniers, les cristaux d'iodure de sodium sont dop??es avec une petite quantit?? de thallium d'am??liorer leur efficacit?? en tant que g??n??rateurs de scintillation. Certaines des ??lectrodes dans analyseurs d'oxyg??ne dissous contiennent thallium.

La supraconductivit?? ?? haute temp??rature

L'activit?? de recherche au thallium est en cours pour d??velopper ?? haute temp??rature supraconducteurs mat??riaux pour des applications telles que imagerie par r??sonance magn??tique, le stockage de l'??nergie magn??tique, propulsion magn??tique, et la production d'??nergie ??lectrique et de transmission. La recherche dans les applications commenc?? apr??s la d??couverte du premier thallium calcium baryum supraconducteur ?? base d'oxyde de cuivre en 1988.

M??dical

Avant l'application g??n??ralis??e de techn??tium-99m en la m??decine nucl??aire, la isotope radioactif le thallium-201, avec une demi-vie de 73 heures, a ??t?? la principale substance pour la cardiographie nucl??aire. Le nucl??ide est encore utilis?? pour les tests de stress pour la stratification du risque chez les patients atteints la maladie coronarienne (CAD). Cet isotope du thallium peut ??tre g??n??r?? en utilisant un g??n??rateur transportable qui est similaire ?? la G??n??rateur de techn??tium-99m. Le g??n??rateur contient plomb-201 (demi-vie 9,33 heures) qui se d??sint??gre par capture d'??lectrons au thallium-201. Le plomb-201 peut ??tre produit dans un cyclotron par le bombardement du thallium avec protons ou deut??rons par le (p, 3n) et (D), 4n r??actions.

Thallium stress test

Un test de stress au thallium est une forme de scintigraphie, o?? la quantit?? de thallium dans les tissus est en corr??lation avec l'approvisionnement en sang des tissus. Cellules cardiaques viables ont normale Na ⁺ / K ⁺ des pompes ioniques de change. Le cation se lie pompes Tl ⁺ K ⁺ et est transport?? dans les cellules. Exercice ou induit de dipyridamole (??largissement vasodilatation) des art??res coronaires normales. Ce produit coronarienne voler dans des zones o?? les art??res sont dilat??es au maximum. Domaines d'infarctus ou tissu isch??mique restera ???? froid??. Thallium pr??- et post-stress peuvent indiquer les domaines qui b??n??ficieront de l'infarctus revascularisation. Redistribution indique l'existence de vol coronaire et la pr??sence de isch??mique maladie de l'art??re coronaire.

D'autres utilisations

Un alliage mercure-thallium, qui forme un eutectique ?? 8,5% thallium, est rapport?? ?? geler ?? -60 ?? C, environ 20 ?? C en dessous du point de cong??lation du mercure. Cet alliage est utilis?? dans les thermom??tres et les interrupteurs ?? basse temp??rature. En synth??se organique, thallium (III) des sels, comme le trinitrate de thallium ou de triac??tate, sont des r??actifs utiles dans la sc??ne diff??rentes transformations aromatiques, les c??tones, les ol??fines, entre autres. Le thallium est un constituant de l'alliage dans le plaques d'anode dans les batteries d'eau de mer de magn??sium. Sels de thallium solubles sont ajout??s ?? bains de placage or pour augmenter la vitesse de placage et de r??duire la taille des grains dans la couche d'or.

La solution satur??e de parties ??gales de thallium (I) formiate (Tl (CHO ₂₎₎ et de thallium (I) malonate (Tl (C ₃ H ₃ O ₄₎₎ dans l'eau est connu sous le nom Solution Clerici. Ce est un liquide inodore mobile dont les changements de couleur jaun??tre ?? effacer sur la r??duction de la concentration des sels de thallium. Avec la masse volumique de 4,25 g / cm ³ ?? 20 ?? C une solution, Clerici est l'un des plus lourds de solutions aqueuses connues. Il a ??t?? utilis?? dans le 20??me si??cle pour mesurer la densit?? des min??raux par la m??thode de flottation, mais l'utilisation est interrompu en raison de la toxicit?? ??lev??e et la corrosivit?? de la solution.

L'iodure de thallium est utilis?? comme additif ?? lampes aux halog??nures de m??tal, souvent en compagnie d'une ?? deux halog??nures d'autres m??taux. Il permet d'optimiser le rendu de la temp??rature de la lampe et la couleur, et de d??caler la sortie spectrale dans la r??gion verte, qui est utile pour l'??clairage sous-marin.

Toxicit??

Thallium et ses compos??s sont extr??mement toxiques, et doivent ??tre manipul??s avec beaucoup de soin. Il ya de nombreux cas enregistr??s d'empoisonnement au thallium fatale. Contact avec la peau est dangereux, et une ventilation ad??quate doit ??tre fournie lors de la fusion de ce m??tal. Thallium (I) compos??s ont une solubilit?? aqueuse ??lev??e et sont facilement absorb??s par la peau. L'exposition ?? ces doit pas d??passer 0,1 mg par m ² de peau dans une moyenne pond??r??e sur 8 heures (40 heures-semaine de travail). Thallium est un suspect humaine canc??rog??ne. Pendant longtemps, les compos??s du thallium ??taient facilement disponibles comme poison ?? rat. Ce fait et qu'il est soluble dans l'eau et presque insipide conduit ?? des intoxications fr??quentes caus??es par accident ou intention criminelle.

Le traitement de d??contamination interne et

L'une des principales m??thodes d'??limination du thallium (?? la fois radioactifs et normale) de l'homme est d'utiliser Bleu de Prusse, un mat??riau qui absorbe le thallium. Jusqu'?? 20 g par jour de bleu de Prusse est aliment?? par la bouche de la personne, et il passe par leur syst??me digestif et sort dans la selles. L'h??modialyse et h??moperfusion sont ??galement utilis??s pour ??liminer le thallium ?? partir du s??rum du sang. Au stade ult??rieur du traitement potassium suppl??mentaire est utilis?? pour mobiliser le thallium ?? partir du tissu.

la pollution de thallium

Selon le United States Environmental Protection Agency (EPA), les sources de pollution de thallium artificielles comprennent des ??missions gazeuses cimenteries, la combustion du charbon des centrales ??lectriques, des ??gouts et de m??tal. La principale source de concentrations ??lev??es de thallium dans l'eau est la lixiviation du thallium d'op??rations de traitement de minerai.