Tallijs

Tallijs ir ķīmiskais elements ar simbolu Tl un atomskaitli 81, kas periodiskajā tabulā pieder pie 13. grupas un 6. perioda elementiem. Tallijs ir mīksts, sudrabaini balts, viegli kūstošs metāls, kas, saskaroties ar gaisu, ātri oksidējas un pārklājas ar pelēku oksīdu slāni. Savienojumos tallijam parasti oksidēšanas pakāpe ir +1, retāk +3. Vienvērtīgais tallija hidroksīds (TlOH) ir stiprs sārms, līdzīgs kālija hidroksīdam (KOH) vai nātrija hidroksīdam (NaOH). Ķīmiski tas ir līdzīgs svinam un alumīnijam, bet tā savienojumi ir ļoti toksiski. Dabā tallijs sastopams kā piemaisījums dažādos sulfīdu minerālos, piemēram, galenītā un sfalerītā, un to iegūst kā blakusproduktu cinka un vara rūdu pārstrādē. Tallijam ir plašs pielietojums elektronikā, optikā un medicīnā, taču tā toksicitātes dēļ daudzas agrākās pielietošanas jomas, piemēram, pesticīdos un grauzēju indēs, ir aizliegtas.fazilieg

 Vēsture 
Talliju 1861. gadā atklāja britu ķīmiķis Viljams Krokss (William Crookes), izmantojot liesmas spektroskopijas metodi, ko iepriekš bija attīstījis vācu fiziķis Roberts Bunzens un ķīmiķis Gustavs Roberts Kirhofs. Analizējot rūpnieciskos atkritumus no sērskābes ražošanas, Krokss spektrā novēroja spilgtu zaļu emisijas līniju, kas neatbilda nevienam zināmajam elementam. Šīs emisijas krāsas dēļ jaunajam elementam tika dots nosaukums ‘tallijs’ ( (thallos) – "zaļš dzinums" vai "jauns zars").

Neatkarīgi no Kroksa talliju 1862. gadā izolēja un identificēja arī franču ķīmiķis Klods Ogists Lamī (Claude-Auguste Lamy). Lami, kurš strādāja ar svina rūdām, spēja iegūt tīrāku tallija metālu un noteica dažas tā fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Tallija atklāšanas sākumposmā tas tika izmantots dažādiem eksperimentāliem un praktiskiem mērķiem. 19. gadsimtā to pielietoja medicīnā un kosmētiskās procedūrās, galvenokārt nevēlamo matiņu un matu noņemšanai, taču vēlāk tika konstatēts tā augstais toksiskums, un šāda lietošana tika pārtraukta. 20. gadsimtā tallijs kļuva nozīmīgs elektronu vakuuma ierīcēs, optikā un pesticīdu ražošanā. Tomēr tā toksiskās īpašības izraisīja aizliegumus daudzās valstīs, un mūsdienās tā lietojums ir stingri reglamentēts.

 Fizikālās un ķīmiskās īpašības 
Tallijs (Tl) ir mīksts, sudrabaini balts metāls, kas pēc izskata atgādina svinu. Svaigi griezts tallijs ir spīdīgs, taču saskarē ar gaisu tas ātri oksidējas, pārklājoties ar pelēku oksīdu slāni, kas pasargā metālu no turpmākas oksidācijas. Tallijs ir ievērojami mīkstāks nekā citi 13. grupas metāli, piemēram, alumīnijs un gallijs, un tam ir salīdzinoši zema kušanas temperatūra. Tas padara talliju ķīmiski aktīvāku un vieglāk pakļautu oksidācijai.

Tallijs parasti sastopams divos oksidācijas stāvokļos: +1 un +3. Tā ķīmiskās īpašības ievērojami atšķiras atkarībā no oksidēšanas pakāpes. Tallijs(I) savienojumos (Tl⁺) ķīmiski līdzinās kālijam (K⁺) un sudrabam (Ag⁺), piemēram, tallija(I) hlorīds (TlCl) un tallija(I) nitrāts (TlNO₃) ir labi šķīstoši ūdenī un izskatās līdzīgi kālija savienojumiem. Tallijs(III) savienojumos (Tl³⁺) līdzīgs alumīnijam (Al³⁺) un indijam (In³⁺), taču tie ir nestabilāki un viegli reducējas līdz tallijs(I) stāvoklim, piemēram, tallija(III) oksīds (Tl₂O₃) ir oksidētājs. Tallijs reaģē ar skābekli (O₂), veidojot tallija(I) oksīdu (Tl₂O) un tallija(III) oksīdu (Tl₂O₃). Tallijs reaģējot ar halogēniem (F₂, Cl₂, Br₂, I₂), veido tallija halogenīdus, piemēram, tallija(I) jodīdu (TlI), kas ir fotosensitīvs. Tas reaģē arī ar skābēm, piemēram, sālsskābi (HCl) un slāpekļskābi (HNO₃), veidojot atbilstošos tallija sāļus. Tallija(I) savienojumi ir ķīmiski līdzīgi kālija savienojumiem un var viegli aizvietot kālija jonu bioloģiskos procesos, kas padara tos ļoti toksiskus.

Tallijs pieder pie 13. grupas elementiem, kurā ietilpst bors (B), alumīnijs (Al), gallijs (Ga), indijs (In) un tallijs (Tl). Šīs grupas elementiem raksturīgi trīsvērtīgi (M³⁺) savienojumi, tomēr, virzoties grupā uz leju, stabilāki kļūst vienvērtīgie (M⁺) savienojumi.

+ 13. grupas ķīmisko elementu salīdzinājums Elements  Oksidēšanas pakāpe  Kušanas temperatūra (°C)  Blīvums (g/cm³)  Cietība pēc Mosa skalas  Raksturīgās īpašības Bors (B)  +3  2076  2,34  9,3  Nemetāls, ciets un trausls Alumīnijs (Al)  +3  660  2,70  2,75  Viegls, oksīdu pārklājums pasargā no korozijas Gallijs (Ga)  +1, +3  30  5,91  1,5  Kušanas temperatūra zemāka par cilvēka ķermeņa temperatūru Indijs (In)  +1, +3  157  7,31  1,2  Mīksts un kaļams Tallijs (Tl)  +1, +3  304  11,85  1,2  Toksisks, viegli oksidējas

No šīs grupas tallijs ir visreaktīvākais un toksiskākais elements. Atšķirībā no alumīnija un gallija, kas galvenokārt veido trīsvērtīgus savienojumus (+3), tallijam vienvērtīgā forma (+1) ir stabilāka, kas ir līdzīga kālija un svina ķīmiskajām īpašībām. Tas izskaidro tā spēju aizstāt kāliju bioloģiskos procesos, padarot to īpaši bīstamu dzīvajiem organismiem.

 Izmantošana 

Tallijs ir metāls ar specifiskām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, kas padara to noderīgu vairākās specializētās nozarēs, taču tā toksiskums ierobežo plašu pielietojumu. Elektronikas rūpniecībā tallijs tiek izmantots pusvadītājos un fotovadītājos, jo tā savienojumi, piemēram, tallija(I) sulfīds un tallija selenīds, ir jutīgi pret infrasarkano starojumu. Tas talliju padara par vērtīgu materiālu siltuma detektoru un nakts redzamības sistēmu izstrādē. Turklāt dažas tallija bāzes keramikas tiek izmantotas supravadītājos, jo tās spēj nodrošināt augstas temperatūras supravadāmību. Talliju izmanto arī speciālu svina sakausējumu komponentos, kā arī luminoforu aktivēšanai un fotoelementos.

Optikas jomā tallijs tiek izmantots, lai uzlabotu stikla gaismas caurlaidību infrasarkanajā spektrā. Tallija bromīda-jodīda kristāli tiek pielietoti infrasarkanās optikas ierīcēs, piemēram, termokamerās un lāzera sensoros, savukārt optiskajās šķiedrās tallija oksīdu saturošs stikls nodrošina labāku gaismas pārraidi, kas ir īpaši noderīgi telesakaros un medicīnas attēlveidošanas tehnoloģijās.

Medicīnā tallija radioaktīvais izotops tallijs-201 tiek plaši izmantots diagnostikā, it īpaši miokarda perfūzijas scintigrāfijā, kas palīdz novērtēt sirds asinsapgādi un atklāt koronāro artēriju slimības. Tas tiek pielietots arī vēža diagnostikā, jo tā uzkrāšanās audos palīdz identificēt ļaundabīgus veidojumus. Agrāk tallija savienojumi tika izmantoti arī medicīniskiem nolūkiem, piemēram, matu izkrišanas ārstēšanai, taču saindēšanās risku dēļ šāds pielietojums tika aizliegts.

Tallija savienojumi ir ārkārtīgi toksiski, un tie tiek uzskatīti par vieniem no indīgākajiem smago metālu savienojumiem. Tallija sulfātu agrāk plaši izmantoja kā žurku indi un pesticīdu sastāvdaļu, taču vēlāk tā lietošana tika aizliegta. Tāpat tallija savienojumi tika izmantoti arī kosmētiskajos līdzekļos, piemēram, depilatoros, bet šis pielietojums arī tika pārtraukts toksiskuma dēļ. Saindēšanos ar talliju ir grūti diagnosticēt, jo tās simptomi sākotnēji līdzinās gripai vai pneimonijai. Hroniskas saindēšanās pazīme ir matu izkrišana, jo tallijs bojā matu folikulus. Maksimāli pieļaujamā tallija koncentrācija ūdenī ir tikai 0,0002 mg uz litru.

Tallijs ir pazīstams arī ar savu nelikumīgo izmantošanu indēšanā. 2006. gadā sākotnēji tika uzskatīts, ka Krievijas bijušais izlūkdienesta darbinieks Aleksandrs Ļitviņenko tika noindēts ar talliju, lai gan vēlāk tika pierādīts, ka izmantots bija polonijs. Tallijs ir pieminēts arī daiļliteratūrā, piemēram, Agatas Kristi romānā “Villa “Palsais zirgs”” galvenais notikums ir saistīts ar indēšanu, izmantojot talliju. Lai gan mūsdienās tā pielietojums ir stingri reglamentēts, tas joprojām ir nozīmīgs elements modernajās tehnoloģijās, optikā un medicīnā.

 Atsauces 

 Ārējās saites 

Kategorija:Ķīmiskie elementi
Kategorija:Metāli