Thallium (Tl), chemisches Element, Metall der Hauptgruppe 13 (IIIa oder Borgruppe) des Periodensystems, giftig und von begrenztem kommerziellen Wert. Thallium ist wie Blei ein weiches, niedrigschmelzendes Element mit geringer Zugfestigkeit. Frisch geschnittenes Thallium hat einen metallischen Glanz, der an der Luft matt bis bläulich grau wird. Das Metall oxidiert bei längerem Kontakt mit Luft weiter und erzeugt eine schwere nicht schützende Oxidkruste. Thallium löst sich langsam in Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure und schnell in Salpetersäure.
Borgruppenelement
(Ga), Indium (In), Thallium (Tl) und Nihonium (Nh). Sie werden als Gruppe charakterisiert, indem sie drei Elektronen in den äußersten Teilen haben
Thallium ist seltener als Zinn und konzentriert sich nur auf wenige Mineralien, die keinen kommerziellen Wert haben. Spurenmengen von Thallium sind in Sulfiderzen von Zink und Blei vorhanden; Beim Rösten dieser Erze konzentriert sich das Thallium in den Rauchstäuben, aus denen es gewonnen wird.
Der britische Chemiker Sir William Crookes entdeckte (1861) Thallium, indem er die markante grüne Spektrallinie beobachtete, die von selenhaltigen Pyriten erzeugt wurde, die bei der Herstellung von Schwefelsäure verwendet wurden. Crookes und der französische Chemiker Claude-Auguste Lamy isolierten unabhängig voneinander (1862) Thallium und zeigten, dass es sich um ein Metall handelt.
Es sind zwei kristalline Formen des Elements bekannt: dicht gepackt hexagonal unterhalb von etwa 230 ° C (450 ° F) und kubisch raumzentriert oben. Natürliches Thallium, das schwerste Element der Borgruppe, besteht fast ausschließlich aus einer Mischung zweier stabiler Isotope: Thallium-203 (29,5 Prozent) und Thallium-205 (70,5 Prozent). Spuren mehrerer kurzlebiger Isotope treten als Zerfallsprodukte in den drei natürlichen radioaktiven Zerfallsreihen auf: Thallium-206 und Thallium-210 (Uranreihe), Thallium-208 (Thoriumreihe) und Thallium-207 (Aktiniumreihe).
Thalliummetall hat keine kommerzielle Verwendung, und Thalliumverbindungen haben keine wesentliche kommerzielle Anwendung, da Thalliumsulfat in den 1960er Jahren als Rodentizid und Insektizid weitgehend ersetzt wurde. Thallous Verbindungen haben einige begrenzte Verwendungen. Beispielsweise wurden gemischte Bromid-Iodid-Kristalle (TlBr und TlI), die Infrarotlicht durchlassen, zu Linsen, Fenstern und Prismen für optische Infrarot-Systeme hergestellt. Das Sulfid (Tl 2 S) wurde als wesentliche Komponente in einer hochempfindlichen photoelektrischen Zelle und das Oxysulfid in einer infrarotempfindlichen Fotozelle (Thallofidzelle) eingesetzt. Thallium bildet seine Oxide in zwei verschiedenen Oxidationsstufen, +1 (Tl 2 O) und +3 (Tl 2 O 3). Tl 2 O wurde als Bestandteil in hochbrechenden optischen Gläsern und als Farbstoff in künstlichen Edelsteinen verwendet; Tl 2 O 3 ist ein n-Halbleiter. Alkalihalogenidkristalle wie Natriumiodid wurden durch Thalliumverbindungen dotiert oder aktiviert, um anorganische Leuchtstoffe zur Verwendung in Szintillationszählern zum Nachweis von Strahlung herzustellen.
Thallium verleiht einer Bunsenflamme eine leuchtend grüne Färbung. Thallous Chromat, Formel Tl 2 CrO 4, wird am besten bei der quantitativen Analyse von Thallium verwendet, nachdem jedes in der Probe vorhandene Thallion Tl 3+ auf den Thalluszustand Tl + reduziert wurde.
Thallium ist typisch für die Elemente der Gruppe 13, da es eine äußere Elektronenkonfiguration von s 2 p 1 aufweist. Durch die Förderung eines Elektrons von einem s- zu einem ap-Orbital kann das Element drei- oder vierkovalent sein. Bei Thallium ist jedoch die für die s → p-Förderung erforderliche Energie relativ zur kovalenten Tl-X-Bindungsenergie hoch, die bei der Bildung von TlX 3 zurückgewonnen wird. Daher ist ein Derivat mit einer Oxidationsstufe von +3 kein sehr energetisch bevorzugtes Reaktionsprodukt. Daher bildet Thallium im Gegensatz zu den anderen Elementen der Borgruppe überwiegend einfach geladene Thalliumsalze mit Thallium in der Oxidationsstufe +1 und nicht in der Oxidationsstufe +3 (die 6s 2 -Elektronen bleiben ungenutzt). Es ist das einzige Element, das mit der äußeren Elektronenkonfiguration (n-1) d 10 ns 2 ein stabiles einfach geladenes Kation bildet, was ungewöhnlich genug keine Inertgaskonfiguration ist. In Wasser ähnelt das farblose, stabilere Thallusion Tl + den schwereren Alkalimetallionen und Silber; Die Verbindungen von Thallium in seinem + 3-Zustand werden leicht zu Verbindungen des Metalls in seinem + 1-Zustand reduziert.
In seiner Oxidationsstufe von +3 ähnelt Thallium Aluminium, obwohl das Ion Tl 3+ zu groß zu sein scheint, um Alaune zu bilden. Die sehr enge Größenähnlichkeit des einfach geladenen Thalliumions Tl + und des Rubidiumions Rb + führt dazu, dass viele Tl + -Salze wie Chromat, Sulfat, Nitrat und Halogenide isomorph sind (dh einen identischen Kristall aufweisen) Struktur) zu den entsprechenden Rubidiumsalzen; Das Ion Tl + kann auch das Ion Rb + in den Alaunen ersetzen. Somit bildet Thallium zwar ein Alaun, ersetzt dabei jedoch eher das M + -Ion als das erwartete Metallatom M 3+ in M + M 3+ (SO 4) 2 ∙ 12H 2 O.
Lösliche Thalliumverbindungen sind toxisch. Das Metall selbst wird durch Kontakt mit feuchter Luft oder Haut in solche Verbindungen umgewandelt. Eine Thalliumvergiftung, die tödlich sein kann, führt zu nervösen und gastrointestinalen Störungen und schnellem Haarausfall.
Elementeigenschaften
| Ordnungszahl | 81 |
|---|---|
| atomares Gewicht | 204,37 |
| Schmelzpunkt | 303,5 ° C (578,3 ° F) |
| Siedepunkt | 1.457 ° C (2.655 ° F) |
| spezifisches Gewicht | 11,85 (bei 20 ° C) |
| Oxidationsstufen | +1, +3 |
| Elektronenkonfiguration | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 |
