Thallium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Tl und Atomnummer 81. Dieses weiche graue schlechte Metall ähnelt Dose, aber verfärbt sich wenn ausgestellt, zu lüften. Chemiker William Crookes und Claude-Auguste Lamy haben Thallium unabhängig 1861 durch die kürzlich entwickelte Methode der Flamme-Spektroskopie entdeckt. Jeder hat das neue Element in Rückständen der Schwefelsäure-Produktion entdeckt.

Etwa 60-70 % der Thallium-Produktion werden in der Elektronikindustrie verwendet, und der Rest wird in der pharmazeutischen Industrie und in der Glasherstellung verwendet. Es wird auch in Infrarotentdeckern verwendet. Thallium ist hoch toxisch und wurde in Rattengiften und Insektiziden verwendet. Sein Gebrauch ist reduziert oder in vielen Ländern wegen seiner nichtauswählenden Giftigkeit beseitigt worden. Wegen seines Gebrauches für den Mord hat Thallium die Spitznamen "das Gift des Giftmörders" und "Erbe-Puder" (neben Arsen) gewonnen.

Eigenschaften

Thallium ist äußerst weich und verformbar und kann mit einem Messer bei der Raumtemperatur geschnitten werden. Es hat einen metallischen Schimmer, aber wenn ausgestellt, zu lüften, wird es schnell mit einer blaugrauen Tönung trübe, die Leitung ähnelt. Es kann durch das Untertauchen davon in Öl bewahrt werden. Eine schwere Schicht von Oxyd entwickelt sich auf dem Thallium, wenn verlassen, in Luft. In Gegenwart von Wasser wird Thallium-Hydroxyd gebildet. Schwefel- und Stickstoffsäure löst Thallium schnell auf, um das Sulfat und die Nitrat-Salze zu machen, während Salzsäure ein unlösliches Thallium (I) Chlorid-Schicht bildet. Sein Standardelektrode-Potenzial ist-0.34, ein bisschen höher als das Potenzial für Eisen (an-0.44).

Isotope

Thallium hat 25 Isotope, die Atommassen diese Reihe von 184 bis 210 haben. Tl und Tl sind die einzigen stabilen Isotope, und Tl ist das stabilste Radioisotop mit einer Halbwertzeit von 3.78 Jahren.

Tl (Halbwertzeit 12.23 Tage) kann in einem Zyklotron gemacht werden, während Tl durch die Neutronaktivierung des stabilen Thalliums in einem Kernreaktoren gemacht wird.

Tl (Halbwertzeit 73 Stunden), Zerfall durch die Elektronfestnahme, Hg Röntgenstrahlen (~70-80 keV), und Fotonen von 135 und 167 keV in 10-%-Gesamtüberfluss ausstrahlend; deshalb hat es gute Bildaufbereitungseigenschaften ohne übermäßige geduldige Strahlendosis. Es ist das populärste Isotop, das für das Thallium Kernherzbetonungstests verwendet ist.

Tl (Halbwertzeit 3.05 Minuten) wird in der natürlich vorkommenden Thorium-Zerfall-Kette erzeugt. Es ist prominent 2615 keV Gammastrahl ist die dominierende energiereiche in der natürlichen Hintergrundradiation beobachtete Eigenschaft.

Chemie

Die zwei Hauptoxydationsstaaten des Thalliums sind +1 und +3. In der Oxydation setzen +1 fest die meisten Zusammensetzungen ähneln nah dem entsprechenden Kalium, oder Silberzusammensetzungen (der ionische Radius des Thalliums ist (I) 1.47 Å, während dieses des Kaliums 1.33 Å ist und dieses von Silber 1.26 Å) ist, der der Grund war, warum, wie man manchmal betrachtete, Thallium ein alkalisches Metall in Europa (aber nicht in England) in den Jahren sofort im Anschluss an seine Entdeckung war. Zum Beispiel reagiert das wasserlösliche und sehr grundlegende Thallium (I) Hydroxyd mit dem Kohlendioxyd, das wasserlösliches Thallium-Karbonat bildet, Dieses Karbonat ist das einzige schwere auflösbare Wassermetallkarbonat. Die Ähnlichkeit mit Silberzusammensetzungen wird mit dem Halogenid, dem Oxyd und den Sulfid-Zusammensetzungen beobachtet. Thallium (I) Bromid ist eine lichtempfindliche gelbe dem Silberbromid sehr ähnliche Zusammensetzung, während das schwarze Thallium (I) Oxyd und Thallium (I) Sulfid dem silbernen Oxyd- und Silbersulfid sehr ähnlich ist.

Die Zusammensetzungen mit der Oxydation setzen +3 fest ähneln dem entsprechenden Aluminium (III) Zusammensetzungen. Sie sind gemäßigt starke Oxidieren-Agenten, wie illustriert, durch das Verminderungspotenzial von +0.72 Volt für Tl + 3 e  Tl (s). Das Thallium (III) ist Oxyd ein schwarzer Festkörper, der sich über 800 °C zersetzt, das Thallium (I) Oxyd und Sauerstoff bildend.

Geschichte

Thallium (Griechisch, "einen grünen Schuss oder Zweig" bedeutend), wurde durch die Flamme-Spektroskopie 1861 entdeckt. Der Name kommt aus den hellgrünen geisterhaften Emissionslinien des Thalliums.

Nach der Veröffentlichung der verbesserten Methode der Flamme-Spektroskopie durch Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff und die Entdeckung von Cäsium und Rubidium in den Jahren 1859 bis 1860 ist Flamme-Spektroskopie eine genehmigte Methode geworden, die Zusammensetzung von Mineralen und chemischen Produkten zu bestimmen. William Crookes und Claude-Auguste Lamy beide haben angefangen, die neue Methode zu verwenden. William Crookes hat es verwendet, um spektroskopische Entschlüsse für das Tellur auf Selen-Zusammensetzungen abgelegt im Leitungsraum einer Schwefelsäure-Produktionsstätte in der Nähe von Tilkerode in den Bergen von Harz zu machen. Er hatte die Proben für seine Forschung über Selen-Zyanid vom August Hofmann einige Jahre früher erhalten. Vor 1862 ist Crookes im Stande gewesen, kleine Mengen des neuen Elements zu isolieren und die Eigenschaften von einigen Zusammensetzungen zu bestimmen. Claude-Auguste Lamy ist ein ähnliches Spektrometer an Crookes verwendet, um die Zusammensetzung einer Selen enthaltenden Substanz zu bestimmen, die während der Produktion von Schwefelsäure vom Pyrit abgelegt wurde. Er hat auch die neue grüne Linie in den Spektren bemerkt und hat beschlossen, dass ein neues Element da gewesen ist. Lamy hatte dieses Material vom Schwefelsäure-Werk seines Freunds Fréd Kuhlmann erhalten, und dieses Nebenprodukt war in großen Mengen verfügbar. Lamy hat angefangen, das neue Element von dieser Quelle zu isolieren. Die Tatsache, dass Lamy große Mengen des Thalliums arbeitsfähig war, hat ihm ermöglicht, die Eigenschaften von mehreren Zusammensetzungen zu bestimmen, und außerdem hat er einen kleinen Barren des metallischen Thalliums vorbereitet, das er vorbereitet hat, indem er Thallium wiedergeschmolzen hat, das er durch die Elektrolyse von Thallium-Salzen erhalten hatte.

Da beide Wissenschaftler Thallium unabhängig und einen großen Teil der Arbeit entdeckt haben, besonders wurde die Isolierung des metallischen Thalliums von Lamy getan, Crookes hat versucht, seinen Vorrang auf der Arbeit zu sichern. Lamy wurde einem Orden auf der Internationalen Ausstellung in London 1862 verliehen: Für die Entdeckung einer neuen und reichlichen Quelle des Thalliums und nach dem schweren Protest hat Crookes auch eine Medaille erhalten: Thallium, für die Entdeckung des neuen Elements. Die Meinungsverschiedenheit zwischen beiden Wissenschaftlern hat im Laufe 1862 und 1863 weitergegangen. Der grösste Teil der Diskussion hat geendet, nachdem Crookes zu Gefährten der Königlichen Gesellschaft im Juni 1863 gewählt wurde.

Der dominierende Gebrauch des Thalliums war der Gebrauch als Gift für Nagetiere. Nach mehreren Unfällen der Gebrauch weil wurde Gift in den Vereinigten Staaten durch die Präsidentendurchführungsverordnung 11643 im Februar 1972 verboten. In den nachfolgenden Jahren haben mehrere andere Länder auch den Gebrauch verboten.

Ereignis und Produktion

Obwohl Thallium ein bescheiden reichliches Element in der Kruste der Erde mit einer Konzentration ist, die geschätzt ist, ungefähr 0.7 Mg/Kg, größtenteils in Verbindung mit Kalium-basierten Mineralen in Tönen, Böden und Granit zu sein, ist Thallium von diesen Quellen nicht allgemein wirtschaftlich wiedergutzumachend. Die Hauptquelle des Thalliums zu praktischen Zwecken ist der Spur-Betrag, der in Kupfer, Leitung, Zink und anderen Erzen des schweren Metallsulfids gefunden wird.

Thallium wird in den Mineralen crookesite TlCuSe, hutchinsonite TlPbAsS und lorandite TlAsS gefunden. Thallium kommt auch als ein Spurenelement im Eisenpyrit vor, und Thallium wird als ein Nebenprodukt herausgezogen, dieses Mineral für die Produktion von Schwefelsäure zu rösten.

Thallium kann auch bei der Verhüttung der Leitung und Zinkerze erhalten werden. Mangan-Knötchen, die auf dem Ozeanboden auch gefunden sind, enthalten ein Thallium, aber die Sammlung dieser Knötchen ist gewesen und setzt fort, untersagend teuer zu sein. Es gibt auch das Potenzial, für die Umgebung der Ozeane zu beschädigen. Außerdem kommen mehrere andere Thallium-Minerale, Thallium von 16 % bis 60 % enthaltend, in der Natur als Komplexe von Sulfiden oder selenides vor, die in erster Linie Antimon, Arsen, Kupfer, Leitung und/oder Silber enthalten. Jedoch sind diese Minerale selten, und sie haben keine kommerzielle Wichtigkeit als Quellen des Thalliums gehabt. Die Allchar-Ablagerung im südlichen Mazedonien war das einzige Gebiet, wo Thallium jemals aktiv abgebaut wurde. Diese Ablagerung enthält noch lose ungefähr 500 Tonnen des Thalliums, und es ist eine Quelle für mehrere seltene Thallium-Minerale, zum Beispiel lorandite.

United States Geological Survey (USGS) schätzt ein, dass die jährliche Weltproduktion des Thalliums ungefähr 10 metrische Tonnen als ein Nebenprodukt von der Verhüttung von Kupfer, Zink und Leitungserzen ist. Thallium wird entweder aus dem Staub von den Schmelzer-Flusen oder von Rückständen wie Schlacke herausgezogen, die am Ende des Verhüttungsprozesses gesammelt werden. Die für die Thallium-Produktion verwendeten Rohstoffe enthalten große Beträge anderer Materialien, und deshalb ist eine Reinigung der erste Schritt. Das Thallium wird entweder durch den Gebrauch von Grund- oder Schwefelsäure vom Material durchgefiltert. Das Thallium wird mehrere Male von der Lösung hinabgestürzt und weitere Unreinheiten zu entfernen. Am Ende wird es zum Thallium-Sulfat umgewandelt, und das Thallium wird durch die Elektrolyse auf Tellern des Platins oder rostfreien Stahls herausgezogen. Die Produktion des Thalliums hat um ungefähr 33 % in der Periode von 1995 bis 2009 - von ungefähr 15 metrischen Tonnen bis ungefähr 10 Tonnen abgenommen. Da es mehrere kleine Ablagerungen oder Erze mit dem relativ hohen Thallium-Inhalt gibt, würde es möglich sein, die Produktion davon zu vergrößern, wenn eine neue Anwendung, wie ein hypothetischer Thallium enthaltender Hoch-Temperatursupraleiter, praktisch für den weit verbreiteten Gebrauch außerhalb des Laboratoriums wird.

Anwendungen

Historischer Gebrauch

Das geruchlose und geschmacklose Thallium-Sulfat wurde einmal als Rattengift und Ameise-Mörder weit verwendet. Seit 1972 ist dieser Gebrauch in den Vereinigten Staaten wegen Sicherheitssorgen verboten worden. Viele andere Länder sind diesem Beispiel in den folgenden Jahren gefolgt. Thallium-Salze wurden in der Behandlung des Flechtengrinds, der anderen Hautinfektionen verwendet und das Nachtschwitzen von Tuberkulose-Patienten zu reduzieren. Jedoch ist dieser Gebrauch wegen ihres schmalen therapeutischen Index und der Entwicklung mehr fortgeschrittener Arzneimittel für diese Bedingungen beschränkt worden.

Optik

Thallium (I) Bromid und Thallium (I) iodide Kristalle ist als optische Infrarotmaterialien verwendet worden, weil sie härter sind als andere allgemeine Infrarotoptik, und weil sie Übertragung an bedeutsam längeren Wellenlängen haben. Der Handelsname KRS-5 bezieht sich auf dieses Material. Thallium-Oxyd ist verwendet worden, um Brille zu verfertigen, die einen hohen Index der Brechung hat. Verbunden mit dem Schwefel oder Selen und Arsen ist Thallium in der Produktion der dichten Brille verwendet worden, die niedrige Schmelzpunkte im Rahmen 125 und 150 °C hat. Diese Brille hat Raumtemperatureigenschaften, die der gewöhnlichen Brille ähnlich sind und haltbar, in Wasser unlöslich sind und einzigartige Refraktionsindizes haben.

Elektronik

Thallium (I) das elektrische Leitvermögen des Sulfids ändert sich mit der Aussetzung vom Infrarotlicht, das deshalb diese in Photowiderständen nützliche Zusammensetzung macht. Thallium selenide ist in einem bolometer für die Infrarotentdeckung verwendet worden. Doping von Selen-Halbleitern mit dem Thallium verbessert ihre Leistung, und deshalb wird es in Spur-Beträgen in Selen-Berichtigern verwendet. Eine andere Anwendung des Thallium-Dopings ist das Natrium iodide Kristalle in Gammastrahlungsentdeckungsgeräten. In diesen wird das Natrium iodide Kristalle mit einem kleinen Betrag des Thalliums lackiert, um ihre Leistungsfähigkeit als Funkeln-Generatoren zu verbessern. Einige der Elektroden in aufgelöstem Sauerstoff Analysatoren enthalten Thallium.

Hoch-Temperatursupraleitfähigkeit

Die Forschungstätigkeit mit dem Thallium ist andauernd, um Superleiten-Materialien der hohen Temperatur für solche Anwendungen wie Kernspinresonanz-Bildaufbereitung, Lagerung von magnetischer Energie, magnetischem Antrieb, und elektrischer Energieerzeugung und Übertragung zu entwickeln. Die Forschung in Anwendungen hat nach der Entdeckung des ersten Thallium-Barium-Kalzium-Kupferoxid-Supraleiters 1988 angefangen.

Medizinisch

Vor der weit verbreiteten Anwendung des Technetiums-99m in der Kernmedizin war das radioaktive Isotop-Thallium 201, mit einer Halbwertzeit von 73 Stunden, die Hauptsubstanz für die Kernkardiographie. Der nuclide wird noch für Betonungstests auf die Risikoschichtung in Patienten mit Kranzarterie-Krankheit (CAD) verwendet. Dieses Isotop des Thalliums kann mit einem transportfähigen Generator erzeugt werden, der dem Generator des Technetiums-99m ähnlich ist. Der Generator enthält Leitung 201 (Halbwertzeit 9.33 Stunden), der durch die Elektronfestnahme zum Thallium 201 verfällt. Die Leitung 201 kann in einem Zyklotron durch die Beschießung des Thalliums mit Protonen oder deuterons durch (p, 3n) und (d, 4n) Reaktionen erzeugt werden.

Thallium-Betonungstest

Ein Thallium-Betonungstest ist eine Form von scintigraphy, wo der Betrag des Thalliums in Geweben der Gewebeblutversorgung entspricht. Lebensfähige Herzzellen haben normale Na/K Ion-Austauschpumpen. Tl cation bindet die K-Pumpen und wird in die Zellen transportiert. Übung oder dipyridamole veranlassen das Verbreitern (vasodilation) normaler Kranzarterien. Das erzeugt kranzartigen Diebstahl von Gebieten, wo Arterien maximal ausgedehnt werden. Gebiete des Infarkts oder ischemic Gewebes werden "kalt" bleiben. Prä- und kann Postbetonungsthallium Gebiete anzeigen, die aus myocardial revascularization einen Nutzen ziehen werden. Neuverteilung zeigt die Existenz des kranzartigen Diebstahls und die Anwesenheit der ischemic Kranzarterie-Krankheit an.

Anderer Gebrauch

berichtet, friert eine Quecksilberthallium-Legierung, die ein Eutektikum an 8.5-%-Thallium bildet, an 60 °C, ungefähr 20 °C unter dem Gefrierpunkt von Quecksilber. Diese Legierung wird in Thermometern und Schaltern der niedrigen Temperatur verwendet. Im organischen Synthese-Thallium (III) sind Salze, als Thallium trinitrate oder triacetate, nützliche Reagenzien, die verschiedene Transformationen in aromatics, ketones, olefins, unter anderen durchführen. Thallium ist ein Bestandteil der Legierung in den Anode-Tellern in Magnesium-Meerwasser-Batterien. Auflösbare Thallium-Salze werden zu Goldüberzug-Bädern hinzugefügt, um die Geschwindigkeit des Überzugs zu vergrößern und Korn-Größe innerhalb der Goldschicht zu reduzieren.

Die gesättigte Lösung von gleichen Teilen des Thalliums (I) formate (Tl (CHO)) und Thalliums (I) malonate (Tl (CHO)) in Wasser ist als Lösung von Clerici bekannt. Es ist eine bewegliche geruchlose Flüssigkeit deren Farbwechsel von gelblich, um sich nach dem Reduzieren der Konzentration der Thallium-Salze zu klären. Mit der Dichte von 4.25 g/cm an 20 °C ist Lösung von Clerici eine der schwersten wässrigen bekannten Lösungen. Es wurde im 20. Jahrhundert verwendet, um Dichte von Mineralen durch die Schwimmen-Methode zu messen, aber der Gebrauch wird wegen der hohen Giftigkeit und Zerfressendkeit der Lösung unterbrochen.

Giftigkeit

Thallium und seine Zusammensetzungen sind äußerst toxisch, und sollten mit der großen Sorge behandelt werden. Es gibt zahlreiche registrierte Fälle der tödlichen Thallium-Vergiftung.

Der Kontakt mit der Haut ist gefährlich, und entsprechende Lüftung sollte zur Verfügung gestellt werden, wenn man dieses Metall schmilzt. Thallium (I) Zusammensetzungen hat eine hohe wässrige Löslichkeit und wird durch die Haut sogleich absorbiert. Die Aussetzung von ihnen sollte um 0.1 Mg pro M der Haut in einem 8-stündigen gewogenen Mittelwert des Zeit-(40-stündige Arbeitswoche) nicht zu weit gehen. Thallium ist ein verdächtigtes menschliches Karzinogen. Seit langem waren Thallium-Zusammensetzungen als Rattengift leicht verfügbar. Diese Tatsache, und dass es Wasser auflösbar und fast geschmacklos ist, hat zu häufigen Vergiftungen verursacht zufällig oder kriminelle Absicht geführt.

Behandlung und innere Entgiftung

Eine der Hauptmethoden, Thallium (sowohl radioaktiv als auch normal) von Menschen zu entfernen, soll preußisches Blau verwenden, das ein Material ist, das Thallium absorbiert. Bis zu 20 g pro Tag des preußischen Blaus werden durch den Mund der Person gefüttert, und es führt ihr Verdauungssystem durch und kommt im Stuhl heraus. Hemodialysis und hemoperfusion werden auch verwendet, um Thallium vom Blutserum zu entfernen. In der späteren Bühne der Behandlung wird zusätzliches Kalium verwendet, um Thallium vom Gewebe zu mobilisieren.

Thallium-Verschmutzung

Gemäß der USA-Umweltbundesbehörde (EPA) schließen künstliche Quellen der Thallium-Verschmutzung gasartige Emission von Zementfabriken, Kohle brennende Kraftwerke und Metallabwasserleitungen ein. Die Hauptquelle von Hochthallium-Konzentrationen in Wasser ist das Durchfiltern des Thalliums von Erzverarbeitungsoperationen.

Siehe auch

Links

• Giftigkeit, Thallium
• NLM gefährliche Substanzen databank - Thallium, elementarer
• ATSDR - ToxFAQs