Thallium

Obsah

Thallium je bílý, měkký, silně toxický kov. Získává se popílků ze sulfidického pražení při výrobě kyseliny sírové a při tavení Zn/Pb rud. Jeho využití není velké, světová produkce činí cca 10 t/rok. Sloučeniny thallia se využívají při konstrukci detektorů infračerveného záření.

Atomové číslo	81	Počet stabilních izotopů	2
Atomová hmotnost	204,383	Elektronová konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹
Teplota tání [°C]	303,5	Teplota varu [°C]	1457
Hustota	11,85	Elektronegativita	1,8

Vlastnosti thallia

Kovové thallium v ampuli. Zdroj: W. Oelen/Commons

Výskyt a výroba

Thallium bylo objeveno roku 1861 pomocí plamenové fotometrie, pojmenováno bylo podle zelené emisní čáry. Objevili jej nezávisle na sobě W. Crookes a C.A. Lamy. Nacházíme jej ve třech minerálech – crookesitu (TlCu₇Se₄), hutchinsonitu (TlPbAs₅S₉) a loránditu (TlAsS₂). Z těchto minerálů se však nezískává, hlavním zdrojem jsou popílky po pražení sulfidických rud při výrobě kyseliny sírové.

Izotopy

Thallium má dva stabilní izotopy – ²⁰³Tl a ²⁰⁵Tl, dále známe 39 radioizotopů.

Izotop	Zastoupení [%]
²⁰³Tl	29,5
²⁰⁵Tl	70,5

Stabilní izotopy thallia

Nejdelší poločas rozpadu má ²⁰⁴Tl – 3,78 roku.

²⁰¹Tl

²⁰¹Tl má poločas přeměny 72,91 hodin, elektronovým záchytem se přeměňuje na ²⁰¹Hg.

Připravuje se ozařováním ²⁰³Tl protony a následnou přeměnou ²⁰¹Pb.[4,5]

$$^{203}_{\ \ 81}\textrm{Tl}\ +\ ^1_1\textrm{p}\ \rightarrow\ ^{201}_{\ \ 82}\textrm{Pb}\ +\ 3\ ^1_0\textrm{n} \\
^{201}_{\ \ 82}\textrm{Pb}\ \rightarrow\ ^{201}_{\ \ 81}\textrm{Tl}\ +\ ^0_1\textrm{e}^+$$

Roztok ²⁰¹TlCl se využívá v nukleární medicíně pro zobrazení prokrvení srdce, metoda je založena na podobném chování thallného a draselného iontu.[8] Jelikož se draselné ionty kumulují v srdečním svalu, chovají se podobně i ionty thallné.

Využití

V minulosti se sloučeniny thallia používaly jako jedy na mravence a krysy, ale v současnosti se od nich již upustilo.

Směsné halogenidy thallné se používají jako optická skla pro infračervenou spektroskopii (KRS-5, KRS-6), jsou dobře propustná pro IR záření a nerozpustná ve vodě.

Thallné sloučeniny jsou silně toxické, jako protijed se využívá berlínská modř, KFe[Fe(CN)₆]. Ta funguje jako iontoměnič, má větší afinitu k iontům Tl⁺ než K⁺ a dokáže je proto z organismu odstranit.

Chemické vlastnosti

Při styku se vzduchem se thallium oxiduje, tomu lze zabránit skladováním v oleji. V přítomnosti vody vytváří hydroxid. V kyselině chlorovodíkové se pasivuje, díky vzniku nerozpustné chloridu thallného, ale v sírové a dusičné kyselině se rozpouští za vzniku příslušných solí.

Sloučeniny thallné (oxidační stav I) jsou stabilní, naproti tomu sloučeniny thallité (III) jsou středně silné oxidační činidla.

Thallan

Thallan, TlH₃, nebyl dosud připraven v makroskopickém množství. Zatím byl připraven pouze pomocí matricové izolace.[7]

Halogenidy thallité

Jsou méně stabilní než trihalogenidy lehčích prvků 13. skupiny.

Fluorid thallitý, TlF₃, je pevná látka s teplotou tání 550 °C, ve vodném roztoku hydrolyzuje:

TlF₃ + 3 H₂O → Tl(OH)₃ + 3 HF

Chlorid thallitý, TlCl₃, je nestabilní a při 40 °C uvolňuje chlor za vzniku TlCl.

Bromid thallitý, TlBr₃, se rozkládá při ještě nižší teplotách.

Jodid thallitý neexistuje, sloučenina se vzorcem TlI₃ je trijodid thallný. Aniontem je trijodid, lineární ion I₃^–.

Halogenidy thallné

Fluorid thallný, TlF, je krystalická látka s teplotou tání 322 °C, dobře rozpustná ve vodě. Můžeme jej připravit reakcí uhličitanu s kyselinou fluorovodíkovou:

Tl₂CO₃ + 2 HF → 2 TlF + CO₂ + H₂O

Chlorid thallný, TlCl, je bílá krystalická látka, citlivá na světlo.

Bromid thallný, TlBr, je žlutá krystalická látka, citlivá na světlo.

Jodid thallný, TlI, je žlutá krystalická látka, při 175 °C přechází na metastabilní červenou modifikaci.

Směsné halogenidy thallné (bromojodidy a bromochloridy) se označují jako KRS a využívají se v IR spektroskopii jako optické prvky.

Supravodivost

Kovové thallium je supravodivé pod teplotou 2,38 K. Thallium je součástí některých vysokoteplotních supravodičů, např. TBCCO. Jejich obecný vzorec je Tl_mBa₂Ca_n-1Cu_nO_2n+m+2.[6]

Struktura TBCCO supravodiče, zdroj: Winiar/Commons

NMR

Přírodní thallium je tvořen směsí dvou málo citlivých izotopů se spinem 1/2. Standardem je TlNO₃.

	²⁰³Tl	²⁰⁵Tl
Spin	1/2	1/2
Zastoupení v přírodě [%]	29,524	70,476
Citlivost vzhledem k ¹H	0,0578	0,142
Citlivost vzhledem k ¹³C	331	813
Rezonanční frekvence v poli 1 T	24,7316	24,9749
Jaderný magnetický moment	+1,6222579	+1,6382146

Chemické posuny

Látka	Rozpouštědlo	Posun [ppm]
Me₃Tl	pentan	5093
Et₃Tl	pentan	4693
Ph₃Tl	ether	3814
Me₂TlNO₃	n-butylamin	3586
Me₂TlNO₃	voda	3514
Me₂TlNO₃	formamid	3477
Me₂TlNO₃	DMSO	3450
Me₂TlNO₃	DMF	3386
Me₂TlNO₃	HMPA	3346
PhTlCl₂	pyridin	3087
PhTlCl₂	methanol	2989
TlCl₃	pevný	2220
TlCl₃	tavenina	2515
TlCl₃	voda	2307
TlF	pevný	1300
TlF	tavenina	1380
TlCl	pevný	325
TlCl	tavenina	1250
TlBr	pevný	1100
TlBr	tavenina	1620
TlNO₃	voda	0

Interakční konstanty

Sloučenina	Interakční konstanty [Hz]
Me₃Tl	²J_Tl-H = -268,8
	¹J_Tl-C = 1930
Et₃Tl	²J_Tl-H = -198,2
	³J_Tl-H = 396,1
Me₂TlN(SiMe₃)₂	³J_Tl-H = -324
Me₂TlOAc₂	²J_Tl-H = -408
	³J_Tl-C = 2513
TlH₄^–	¹J_Tl-H = 6144
(TlOEt)₄	²J_Tl-Tl = 2560
Sn₈Tl^5-	¹J_Tl-¹¹⁹Sn = 795
	¹J_Tl-¹¹⁷Sn = 760
P₂(TlMe₂)₂(Ph)₄	¹J_Tl-P = 3203
P₂(TlMe₂)₂(Ph)₄	¹J_Tl-P = 3203
Tl(I)/2,2,2-cryptand	¹J_Tl-¹⁵N = 850
Tl(I)/valinomycin	¹J_Tl-¹³C = 96

Odkazy

Thallium na české wikipedii
Thallium na anglické wikipedii
Thallium NMR Spectroscopy, J. F. Hinton; Bull. Magn. Reson., 13 (3-4) 90-108 (1992)
HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum, 2013. ISBN 978-80-7323-248-1.
Isotopes of thallium
Bulk superconductivity at 120 K in the Tl–Ca/Ba–Cu–O system
Infrared Spectra of Thallium Hydrides in Solid Neon, Hydrogen, and Argon
Non-invasive diagnosis of coronary artery disease by 123I-BMIPP/201TlCl dual myocardial SPECT in patients with heart failure

Výskyt a výroba