Таллий: гарантированное облысение

Общие сведения и методы получения

Таллий (Т1)-рассеянный элемент, металл. Открыт в 1861 г. англий­ским ученым У. Круксом при спектроскопическом исследовании шла-мов сернокислотного производства. Название получил благодаря ха­рактерной зеленой линии спектра от латинского thallus - зеленый побег. Первым выделил новый элемент, а также установил его металли­ческий характер и основные свойства К. О. Лями в 1862 г.

Собственные минералы таллия практического значения не имеют. К ним относятся: лорандит TIAsS 2 (58,7-59,7 % Т1); врбаит Ti(As, Sb) 3 S 5 (29,2-32 % Т1); гутчинсонит P(Cu, Al, Tl) 2 AsS 8 (-25% Ti); крукезит (Ti, Cu, Ag) 2 Se (16-19% Ti); авицениит 7T1 2 0 3 -Fe 2 0 3 (-80 % TI).

Исходное сырье для производства таллия - отходы и полупродук­ты свинцово-цинкового, медеплавильного и сернокислотного производ­ства, а татсже медно-кадмиевые кекн, получаемые при гидрометаллурги­ческой переработке цинковых огарков. Содержание таллия в этом слу­чае колеблется от сотых до десятых долей процента, поэтому вначале получают концентрат таллия. Его выделяют из растворов, образующих­ся при непосредственном выщелачивании указанных выше продуктов водой или кислотами, или проводят пирометаллургическое обогаще­ние, основанное на летучести соединений Т! 2 0 и Т1С1. Продукты пиро-металлургического обогащения выщелачивают водой или серной кис­лотой, а из растворов осаждают таллиевый концентрат в виде хлорида, нодида, сульфида, хромата, бихромата или гидроксида таллия (в за­висимости от принятой технологии производства).

Другой довольно распространенный способ - цементация цинковой пылью; при этом получают губку, обогащенную таллием, которую за­тем растворяют в серной кислоте, а из раствора осаждают богатый таллием концентрат. Еще более полно таллий цементируется амальга-мой цинка.

В последнее время возросло значение экстракционных, сорбциоииых и ионообменных способов извлечения н концентрирования таллия.

Дальнейшая очистка концентратов таллня основана на неодинако­вой растворимости соединений таллия и сопутствующих ему металлов, а также различии других физико-химических свойств разделяемых элементов. Таллий выделяется в виде губки цементацией > на цинковых листах из слабокислых очищенных растворов. Нагревание н перемеши­вание ускоряют этот процесс. Цементировать можно не только из раст­вора, но и из суспензии Т1С1 в воде или в 1 %-ной H 2 S0 4 .

Таллиевую губку для получения компактного металла промывают, прессуют и переплавляют при 350 °С под слоем щелочи, канифолн или масла. Плавка под слоем щелочи позволяет одновременно очищать металл, так как ряд примесей (цинк, свинец, хром и др.) переходят в щелочной шлак. Более эффективно щелочное рафинирование идет в присутствии окислителей (KN0 3 ; NaN0 3). Таким образом получают металл, содержащий 5 -10- 2 -10~ 3 % примесей.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер таллия 81, атомная масса 204,37 а. е. м. Атомный объем 17,24х Х10~ 6 м 3 /моль, атомный радиус 0,171 нм, нонные радиусы Т1+ н Т1 3+ соответственно 0,149 и 0,105. Таллий состоит из двух стабильных изотопов 203 Т1(29,5 %) и 205 Т1 (70,5 %); имеет естественные радиоактивные изотопы 206 Т1, 207 Т|, 208 Т1, 21 °Т! с периодами полураспада 4,19; 4,79; 3,1; 1,32 мии соответственно. Получено 11 искусст­венных изотопов таллия, из которых наиболее важный 204 Т1 с периодом полураспада 3,56 года. Потенциалы ионизации атома / (эВ); 6,106; 20,42; 29,8.

Электронная конфигурация внеш­ней электронной оболочки атома 6 s 2 6 p . Электроотрицательность 1,8. Работа выхода электронов <р = 3,7эВ.

Прн атмосферном давлении и тем­пературе ниже 233 °С таллий имеет гексагональную плотноупакованную решетку (г. п. у.) с периодами а = = 0,34496 нм, с-0,55137 нм (при 18°С); выше 233°С кристаллическая

решетка становится объемноцентрированной кубической (о. ц. к.), а = =0,3871 нм (при 250 °С). Энергия кристаллической решетки таллия 182,8 мкДж/кмоль. При высоких давлениях образуется третья модифи­кация у, имеющая г. ц. к. решетку.

Тройная точка, отвечающая равновесию фаз а, В и у, лежит при тем­пературе 115 °С и давлении 3,9 ГПа. Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 3,4- Ю -28 м 2 .

Технологические свойства

Таллий - мягкий ковкий металл, его можно подвергать холодной про­катке на фольгу и прессованию на проволоку, однако при волочении он рвется из-за низкой своей прочности.

Химические свойства

Нормальный электродный потенциал реакции Т1-е^Т1+, фо=-0,335 В. Электрохимический эквивалент таллия равен 0,70601 мг/Кл. От своих аналогов галлня н индия Т1 сильно отличается по химическим свойствам.

В химических соединениях таллнй может проявлять степень окисле­ния + 1 и +3; возможно образование соединений, в состав которых он входит одновременно в двух степенях окисления. Однако соединения, в которых таллий одновалентен, более устойчивы по сравнению с трех­валентными, поэтому он имеет большое сходство со щелочными метал­лами, образуя аналогичные соединения, в частности хорошо раствори­мые в воде гидроксиды, растворимые нитраты, корбонаты; аналогично щелочным металлам таллий (при степени окисления +1) входит в сос­тав квасцов, шенитов, образует полисульфнды, полииоднды. Многие со­единения одновалентного таллия, как н щелочных металлов, изоморфны.

В то же время подобно Ag, Си, Аи, Hg, одновалентный таллий дает малорастворнмые в воде галогениды, сульфиды и др.; при этом галоге-ниды таллия подобно галогенидам серебра светочувствительны.

Для окисления одновалентных соединений таллия до трехвалентных используют очень сильные окислители: царскую водку, перманганат ка­лия, хлор, бром н др. Соединения трехвалентного таллня легко восста­навливаются в кислых растворах сероводородом, сульфатами и другими восстановителями,

На воздухе металлический таллий быстро темнеет и покрывается черной пленкой оксида Т1 2 0, которая замедляет процесс дальнейшего окисления.

Таллий хорошо растворяется в азотной, серной, хлорной кислотах с образованием солей. В соляной кислоте таллий растворяется с трудом, так как образуется пленка малорастворимого хлорида таллия. С щело­чами металлический таллий ие вступает в реакцию. Вода, не содержа­щая растворенного кислорода, на него ие действует; в присутствии кис­лорода таллий постепенно растворяется в воде с образованием гидрок­сида (ТЮН).

С водородом таллий реагирует только при определенных условиях (в дуге постоянного тока между Си - анодом и Т1 - катодом при давлении водорода, равном ~0,4 МПа) с образованием нестойкого гидрида Т!Н.

Таллий легко вступает в реакцию с галогенами.

Хлорид Т1С1 - белый кристаллический порошок, имеет о.ц.к. решетку или г. ц. к. решетку типа NaCl , температура плавления 450 °С, плотность 7,000 Мг/м 3 .

Бромид TIBr - светло-желтый порошок с о. ц. к. или г. ц. к. решет­кой, плотность 7,500 Мг/м 3 , температура плавления 460 °С.

Иодид ТП - ярко-желтый кристаллический порошок, ниже 174 °С имеет ромбическую решетку и плотность 7,290 Мг/м 3 , а выше этой тем­пературы- о.ц.к. решетку и плотность 7,450 Мг/м 3 , температура плав­ления ТП равна 440 °С.

Фторнд T 1 F - бесцветные кристаллы, плотность 8,360 Мг/м 3 , темпе­ратура плавления 327 °С, в отличие от других галогенидов хорошо раст­ворим в воде.

Легко взаимодействуя с кислородом, таллий образует два оксида: Т1 2 0 и Т1 2 0 3 . При температурах выше 100 °С Т1 2 0 3 заметно диссоцииру­ет Т1 2 0 3 -* Т1 2 0+0 2 .

Оксид (I) Т1 2 0 - черный гигроскопичный порошок, плотность 10,400 Мг/м 3 , температура плавления 580 "С, температура кипения ~1100°С. Оксид (III) Т1 2 0 3 - темно-коричневый кристаллический по­рошок с кубической о.ц.к. решеткой, плотность 10,200 Мг/м 3 , темпера­тура плавления 770 "С, но уже при 500 °С диссоциирует до закиси.

Гидроксид ТЮН - желтое кристаллическое вещество, плотность 7,440 Мг/м 3 . Плавится инконгруэнтно при 125 "С. Хорошо растворяется в воде и проявляет сильные щелочные свойства.

При нагревании таллий реагирует с серой и фосфором, образуя Tl 2 S и Т1 3 Р.

В твердом таллии значительной растворимостью обладают металлы In , Cd , Sn , Hg , Pb , Sb , Bi , Li , Na , Mg , Са, в жидком - ограниченной растворимостью Al , Ga , Cu , Zn . Переходные тугоплавкие металлы IV, V и VI групп вообще ие растворяются в жидком таллии.

Области применения

Примерно 75 % таллия используется в электронике, электротехнике и инфракрасной технике, 7% - в сельском хозяйстве, 3%- в формако-логни, в остальных областях 15 %.

Бромид или иодид таллия применяют в сцннтилляционных счетчиках для В- и у-излученнй как активатор щелочногалогенных кристаллофос-форов.

Монокристаллы твердого раствора бромида и иодида таллия, харак­теризующиеся широкой областью пропускания инфракрасного излучения, применяют для изготовления линз, призм н кювет оптических приборов, работающих в инфракрасной области спектра.

Сульфид и оксисульфид таллия используют для изготовления фото­элементов, чувствительных к воздействию инфракрасного излучения и широко применяемых в авиации.

Карбонат таллия вводят в шихту прн производстве стекла с высоко преломляющей способностью.

Водный раствор смеси таллневых солей, муравьиной и малоновой кислот - жидкость Клеричи используют в минералогических исследова­ниях, так как оиа отличается наиболее высокой плотностью по сравне­нию с другими тяжелыми жидкостями и большой подвижностью.

Соли таллия можно использовать как катализаторы в органическом синтезе, а также как антидетонаторы топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Таллий высокой чистоты используют для синтеза полупроводниковых соединений типа TIAsJf 2 (где X - Se , Те, S), необходимых для производ­ства транзисторов, изоляционных покрытий; в газоразрядных лампах мо­нохроматического излучения (зеленый цвет), служащих для градуиров­ки спектральных приборов, контроля пленки, фотонегативов и т. д.

Радиоактивный изотоп 204 Т1 применяют в качестве источника В-из-лучення в приборах для контроля толщины изделий и покрытий.

Ранее таллий широко применяли для приготовления ядов, предназ­наченных для борьбы с грызунами, в настоящее время применение та­ких ядов сократилось.

Введение таллия в подшипниковые сплавы придает нм высокие ан­тифрикционные свойства, а легирование этим элементом свинцовых спла­вов значительно повышает их коррозионную стойкость. Амальгама тал­лия (8,35 °/о) обладает самой низкой из всех известковых двойных спла­вов температурой затвердевания (-59 °С), которую можно еще пони­зить, добавляя индий. Ее применяют в низкотемпературных термометрах и других приборах.

Таллий - элемент главной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 81. Обозначается символом Tl (лат. Thallium ). Относится к группе тяжелых металлов. Простое вещество таллий - мягкий металл белого цвета с голубоватым оттенком.

Таллий был открыт спектральным методом в 1861 году Уильямом Круксом в шламах свинцовых камер сернокислотного завода города Гарц. Чистый металлический таллий был независимо получен Круксом и французским химиком Клодом-Огюстом Лами в 1862 году.

В марте 1861 г. английский ученый Уильям Крукс исследовал пыль, которую улавливали на одном из сернокислотных производств. Крукс полагал, что эта пыль должна содержать селен и теллур – аналоги серы. Селен он нашел, а вот теллура обычными химическими методами обнаружить не смог. Тогда Крукс решил воспользоваться новым для того времени и очень чувствительным методом спектрального анализа. В спектре он неожиданно для себя обнаружил новую линию светло-зеленого цвета, которую нельзя было приписать ни одному из известных элементов. Эта яркая линия была первой «весточкой» нового элемента. Благодаря ей он был обнаружен и благодаря ей назван по-латыни thallus – «распускающаяся ветка». Спектральная линия цвета молодой листвы оказалась «визитной карточкой» таллия.

Больше 30 лет прошло после открытия Крукса, а таллий все еще оставался одним из наименее изученных элементов. Его искали в природе и находили, но, как правило, в минимальных концентрациях. Лишь в 1896 г. русский ученый И.А. Антипов обнаружил повышенное содержание таллия в силезских марказитах.

Таллий - рассеянный элемент. Содержится в обманках и колчеданах цинка, меди и железа, в калийных солях и слюдах. Таллий - тяжелый металл. Известно лишь семь минералов таллия (например, круксит (Cu, Tl, Ag) 2 Se, лорандит TlAsS 2 , врбаит Tl 4 Hg 3 Sb 2 As 8 S 20 , гутчинсонит (Pb, Tl)S Ag 2 S 5As 2 S 5 , авиценнит Tl 2 O 3 и другие), все они крайне редкие. Главная масса таллия связана с сульфидами и прежде всего с дисульфидами железа. В пирите он установлен в 25% проанализированных образцов. Его содержание в дисульфидах железа нередко составляет 0,1 – 0,2%, а иногда достигает 0,5%. В галените содержание таллия колеблется от 0,003 до 0,1% и редко более. Высокие концентрации таллия в дисульфидах и галенитах характерны для низкотемпературных свинцово-цинковых месторождений в известняках. Содержание таллия, достигающее 0,5% отмечается в некоторых сульфосолях. Небольшое количество таллия встречается во многих других сульфидах, например в сфалеритах и халькопиритах некоторых медноколчеданных месторождений. Его содержание колеблется от 25 до 50 г/т.

Но ни одно месторождение минералов таллия на Земле не представляет интереса для промышленности. Получают этот элемент при переработке различных веществ и руд – как побочный продукт.

Наибольшее геохимическое сходство таллий имеет с К, Rb,Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi. Таллий легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроксидами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш до 5·10 -8 г/л). Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах), сульфидных рудах: галените, сфалерите, маркезите (до 0,5 %), киновари. Как примесь присутствует в природных оксидах марганца и железа.

Таллий обнаружен в растительных и животных организмах. Он содержится в табаке, корнях цикория, шпинате, древесине бука, в винограде, свекле и других растениях. Из животных больше всего таллия содержат медузы, актинии, морские звезды и другие обитатели морей. Некоторые растения аккумулируют таллий в процессе жизнедеятельности. Таллий был обнаружен в свекле, произраставшей на почве, в которой самыми тонкими аналитическими методами не удавалось обнаружить элемент.

Технически чистый таллий очищают от других элементов, содержащихся в колошниковой пыли (Ni, Zn, Cd, In, Ge, Pb, As, Se, Te), растворением в теплой разбавленной кислоте с последующим осаждением нерастворимого сульфата свинца и добавлением HCl для осаждения хлорида таллия (TlCl). Дальнейшая очистка достигается электролизом сульфата таллия в разбавленной серной кислоте с использованием проволоки из платины с последующим плавлением выделившегося таллия в атмосфере водорода при 350-400° С.

Первооткрыватель таллия нашел его в летучей пыли сернокислотного завода. Сейчас кажется естественным, что таллий, по существу, нашли в дымоходе – ведь при температуре плавки руд соединения таллия становятся летучими. В пыли, уносимой в дымоход, они конденсируются, как правило, в виде окиси и сульфата. Извлечь таллий из смеси (а, пыль – это смесь многих веществ) помогает хорошая растворимость большинства соединений одновалентного таллия. Их извлекают из пыли подкисленной горячей водой. Повышенная растворимость помогает успешно очищать таллий от многочисленных примесей. После этого получают металлический таллий. Способ получения металлического таллия зависит от того, какое его соединение было конечным продуктом предыдущей производственной стадии. Если был получен карбонат, сульфат или перхлорат таллия, то из них элемент №81 извлекают электролизом; если же был получен хлорид или оксалат, то прибегают к обычному восстановлению. Наиболее технологичен растворимый в воде сульфат таллия Tl 2 SO 4 . Он сам служит электролитом, При электролизе которого на катодах из алюминия оседает губчатый таллий. Эту губку затем прессуют, плавят и отливают в форму. Следует помнить, что таллий всегда получают попутно: попутно со свинцом, цинком, кадмием и некоторыми другими элементами.

С одной стороны, таллий сходен со щелочными металлами. И в то же время он чем-то похож на серебро, а чем-то на свинец и олово. Судите сами: подобно калию и натрию, таллий обычно проявляет валентность 1+, гидроокись одновалентного таллия TlOH – сильное основание, хорошо растворимое в воде. Как и щелочные металлы, таллий способен образовывать полииодиды, полисульфиды, алкоголяты. Зато слабая растворимость в воде хлорида, бромида и иодида одновалентного таллия роднит этот элемент с серебром. А по внешнему виду, плотности, твердости, температуре плавления – по всему комплексу физических свойств – таллий больше всего напоминает свинец.

И при этом он занимает место в III группе периодической системы, в одной подгруппе с галлием и индием, и свойства элементов этой подгруппы изменяются вполне закономерно.

Помимо валентности 1+, таллий может проявлять и естественную для элемента III группы валентность 34-. Как правило, соли трехвалентного таллия труднее растворить, чем аналогичные соли таллия одновалентного. Последние, кстати, изучены лучше и имеют большее практическое значение.

Но есть соединения, в состав которых входит и тот и другой таллий. Например, способны реагировать между собой галогениды одно- и трехвалентного таллия. И тогда возникают любопытные комплексные соединения, в частности Tl 1+ – . В нем одновалентный таллий выступает в качестве катиона, а трехвалентный входит в состав комплексного аниона.

Таллий - белый металл с голубоватым оттенком. Существует в трёх модификациях.

Низкотемпературная модификация Tl II с гексагональной решеткой, a =0,34566 нм, c =0,55248 нм. Выше 234 °C существует высокотемпературная модификация Tl I, с объёмной центрированной кубической решеткой типа α-Fe, а =0,3882 нм. При 3,67 ГПа и 25 °C - Tl III-модификация с кубической гранецентрированной решеткой, а =0,4778 нм.

Таллий диамагнитен. При температуре 2,39 К он переходит в сверхпроводящее состояние.

Таллий относится к высокотоксичным ядам, и отравление им нередко заканчивается летальным исходом. Отравления таллием и его соединениями возможны при их получении и практическом использовании. Таллий проникает в организм через органы дыхания, неповрежденную кожу и пищеварительный тракт. Выводится из организма в течение длительного времени. Острые, подострые и хронические отравления имеют сходную клиническую картину, различаясь выраженностью и быстротой возникновения симптомов. В острых случаях через 1-2 суток появляются признаки поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, боли в животе, понос, запор) и дыхательных путей. Через 2-3 недели наблюдаются выпадение волос, явления авитаминоза (сглаживание слизистой оболочки языка, трещины в углах рта и т. д.). В тяжёлых случаях могут развиться полиневриты, психические расстройства, поражения зрения и др.

Для сульфата таллия летальная доза при пероральном приеме составляет для людей около 1 г. Известны случаи, когда смертельными оказывались дозы в 8 мг/кг, а также в 10-15 мг/кг. Отравление продолжаются несколько недель (2-3) недели, причем через 3-4 суток после приема яда наступает мнимое хорошее самочувствие.

Предельно допустимая концентрация в воде для таллия составляет всего лишь 0,0001 мг/м3 , в атмосферном воздухе - 0,004 мг/м3.

Существенную экологическую опасность таллий представляет также в связи с тем, что при извлечении из герметичного контейнера он быстро окисляется на открытом воздухе.

Применение таллия

В 1920 г. в Германии был получен патентованный яд против грызунов, в состав которого входил сульфат таллия Tl 2 SO 4 . Это вещество без вкуса и запаха иногда входит в состав инсектицидов и зооцидов и в наши дни.

Из него были изготовлены первые фотоэлементы, рабочим телом которых было именно это вещество. Особо чувствительными они оказались к инфракрасным лучам.

Другие соединения этого металла, в частности смешанные кристаллы бромида и йодида одновалентного таллия, хорошо пропускают инфракрасные лучи. Такие кристаллы впервые получили в годы второй мировой войны. Их выращивали в платиновых тиглях при 470°C и использовали в приборах инфракрасной сигнализации, а также для обнаружения снайперов на войне.

Соли таллия применяют, в частности, для удаления волос при стригущем лишае – соли таллия в соответствующих дозах приводят к временному облысению. Широкому применению этого металла в медицине препятствует то обстоятельство, что разница между терапевтическими и токсичными дозами этих солей невелика. Токсичность же таллия и его солей требует, чтобы с ними обращались внимательно и осторожно.

Металлический таллий входит в состав некоторых сплавов, придавая им кислотостойкость, прочность, износоустойчивость. Чаще всего таллий вводят в сплавы на основе родственного ему свинца. Подшипниковый сплав – 72% Pb, 15% Sb, 5% Sn и 8% Tl превосходит лучшие оловянные подшипниковые сплавы. Сплав 70% Pb, 20% Sn и 10% Tl устойчив к действию азотной и соляной кислот.

Несколько особняком стоит сплав таллия с ртутью – амальгама таллия, содержащая примерно 8,5% элемента №81. В обычных условиях она жидкая и, в отличие от чистой ртути, остается в жидком состоянии при температуре до –60°C. Сплав используют в жидкостных затворах, переключателях, термометрах, работающих в условиях Крайнего Севера, в опытах с низкими температурами.

В химической промышленности металлический таллий, как и некоторые его соединения, используют в качестве катализатора, в частности при восстановлении нитробензола водородом.

Не остались без работы и радиоизотопы таллия. Таллий-204 (период полураспада 3,56 года) – чистый бета-излучатель. Таллий-204 используется в качестве источника бета-излучения во многих приборах для контроля и исследования производственных процессов. С помощью таких приборов автоматически измеряется, например, толщина движущейся ткани или бумаги: как только бета-лучи, проходящие через слой материала, начинают ослабевать или усиливаться (а это значит, что толщина материала соответственно увеличилась или уменьшилась), автоматическое устройство дает нужную команду и восстанавливает "статус-кво", т. е. оптимальный технологический режим. Другие приборы с радиоактивным таллием как рукой снимают вредный статический заряд, возникающий в производственных помещениях текстильной, бумажной и кинопленочной промышленности.

Изотопы таллия

У элемента два стабильных и 19 радиоактивных изотопов (с массовыми числами от 189 до 210). Последним в 1972 г. в Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований в Дубне получен самый легкий изотоп этого элемента – таллий-189. Его получили, облучая мишень из дифторида свинца ускоренными протонами с энергией 660 МэВ с последующим разделением продуктов ядерных реакций на масс-сепараторе. Период полураспада самого легкого изотопа таллия оказался примерно таким же, как у самого тяжелого, он равен 1,4±0,4 минуты (у 210 Tl – 1,32 минуты).

Запасы и добыча таллия

Мировые ресурсы таллия, связанные с ресурсами цинка, насчитывают около 17 тыс. т; наибольшая их часть сосредоточена в Канаде, Европе и США. Еще 630 тыс. т связаны с мировыми ресурсами угля. Среднее содержание таллия в земной коре оценивается в 0,7 частей на миллион. Мировые запасы и базу запасов таллия, содержащегося в цинковых рудах, Геологическая служба США оценивает соответственно в 380 и 650 т, из которых на США приходится соответственно 32 и 120 т.

Добыча таллия в мире в 2006 г., по оценке, составила 10 т, не изменившись по сравнению с 2005 г. Таллий в качестве побочного продукта извлекается в ряде стран из пыли и отходов, образующихся при переработке медных, цинковых и свинцовых руд. В США этот металл не извлекается с 1981 г., несмотря на его наличие в добываемых или перерабатываемых рудах.

В России и странах СНГ работают около 10 предприятий, добывающих таллий в процессе производства.

Таллий является редко встречающимся металлом на Земле. Но случаи отравления им не так уж и редки. Отравление таллием протекает тяжело, зачастую приводит к летальному исходу. Сравнить по токсичности можно со свинцом и мышьяком, опасен, как и кристаллический фенол. Более токсичен, чем ртуть, находящаяся перед таллием в таблице Менделеева. Следует познакомиться поближе с этим опасным металлом.

Таллий — опасный химический элемент

Каковы же его свойства и характеристики?

У вещества порошковая консистенция, бело-серебристой расцветки. Применяется обширно, особенно находясь в составе противоядий от грызунов. Для проведения радиологического обследования сердца используются соли таллия, а также сульфат таллия, как и в роли катализатора для фейерверков и в изготовлении оптических линз.

Этот химический элемент располагается в третьей группе таблицы Менделеева и имеет голубой оттенок. Бывает он одно- и трёхвалентным, более токсичным ядом считается одновалентный элемент. В природе он присутствует мало и не концентрированно, потому добывают его при обработке и добыче солей тяжёлых металлов (например, из свинца). В жирной и водной среде соединения таллия практически не растворяются.

Существует таллий в следующих состояниях:

• раствора Клеричи;
• перекиси;
• окиси (гидроксид таллия, оксид таллия);
• галоидных солей (нитрат таллия, хлорид таллия, сульфат таллия, йодид и бромид).

Таллий применяется в различных отраслях промышленности

Также этот элемент встречается в человеческом организме, роль его полноценно еще не изучена. Ученые предполагают, что в организм он попадает вместе с растительной пищей. Содержится он также в:

• копоти;
• бытовой пыли;
• сигаретном дыме;
• промышленных испарениях.

Оксид таллия, как и прочие его соединения, распределяется по организму равномерно. Меньше всего его в кишечнике, волосяном покрове и зубах, в большом объеме отмечается в жировых тканях, чуть больше в мышцах и жирах. Гидроксид таллия или в другой форме в организме должен быть в пределах 0,1 мг, норма повышается до 0,5 мг при большой мышечной массе.

Какова токсикогенетика этого вида отравления?

Острое отравление таллием может произойти из-за намеренного и случайного попадания в организм больших порций солей металла. Парами и пылью металлов можно получить повреждения дыхательной системы, поражение происходит и при контактах с кожным покровом.

Вещество в организм всасывается различными способами: через кожный покров, дыхательные пути и пищеварительный тракт. Чтобы яд полностью впитался, достаточно одного часа. Гидроксид таллия или любое другое соединение представляет серьезную опасность.

Таллий способен накапливаться в организме

Ядам легко впитываться в кровь, и большая часть оседает в сердечных мышцах, почках, слюнных железах и печени. Сравнительно малой являются отложения в мозге и жировых тканях. Выводится элемент в основном через желудок. Около месяца составляет срок полувыведения яда.

Как же происходит интоксикация?

Отравление солями таллия опасно тем, что он способен не только нарушать структуру клеток, но также и накапливаться в ней. Он способен изменять свойства молекул, так как способен взаимодействовать с различными энедогенными лигандами. Также он может образовывать связи с низкомолекулярными соединениями. Накапливаясь в клетках кожи, вещество поражает их.

Оксид таллия, находясь в организме, выбирает мишенью транспортные системы биомембран, работу ферментов, а также структурные белки. Повреждения происходит также и лизосом, эндоплазматического ретикулума. Механизмы работы биологически активных веществ нарушаются.

Каковы же симптомы?

Отравление таллием происходит при употреблении веществ с содержащимся таллием в количестве более 1 грамма. Летальный исход наступает при приёме дозы в 600 мг. Есть разница во временных рамках проявления симптоматики отравлений, как хронических, так и острых, но можно отследить и общие схожие проявления.

Механизм воздействия таллия на организм человека

В течение первых 3-4 часов могут проявиться первые симптомы:

• кровотечения в кишечнике;
• общая слабость;
• рвота;
• ощущения тошноты.

В течение следующих 7 суток поражается нервная система, проявляется это в следующих симптомах:

• ухудшение зрения;
• повреждения черепных нервов;
• проблемы с координацией движений;
• боли в мышечной ткани;
• онемение конечностей;
• полиневрит;
• судороги;
• головные боли;
• слабость;
• психические нарушения.

Гидроксид таллия и прочие соли также со временем вызывают нарушения в работе всех систем организма.

1. Почки — снижение мочеиспускания, увеличение уровня мочевины в кровеносной системе, понижается и клубочковая фильтрация.
2. Зрение - происходит атрофия сетчатки.
3. Кожа - белесые пятна на ногтевой пластине, раздражения кожного покрова, облысение.
4. Сосудистая система и сердце — увеличение АД, тахикардия, болевые ощущения в сердце.
5. Дыхательная система - паралич мышц органов дыхания, отек лёгких, раздражительность в горле.

Симптомы и последствия отравления таллием

Если получить смертельную дозу вещества, то времени до летального исхода остается немного. Проявляются симптомы либо в одно время, либо через небольшой промежуток друг за другом. Кровотечения в кишечнике, диарея, тошнота и рвота, повышенная температура могут дополняться психозом, отёком легких и даже комой. В период 7-10 суток наступает смерть, поэтому следует сразу же после отравления получить медицинскую помощь.

Если отравление в хронической стадии, то симптоматика весьма расплывчата, проявиться может на последних стадиях. В основном присутствуют нарушения функционирования желудочно-кишечного тракта. Такое состояние характеризуется следующей симптоматикой:

• ухудшение зрения;
• слабость в мышцах;
• алопеция;
• импотенция.

Как диагностировать?

Чтобы получить информацию о наличии таллия в организме, нет смысла использовать рентген, так как он в данном случае незаметен, используется для диагностирования рентгенограмма. При попадании в организм этого вещества в значительных дозах, его концентрация варьируется в пределах 300-2000 мкг/л, а экскреция за сутки превосходит 10-20 мкг. Оксид таллия в организме также можно заметить при помощи электроэнцефалограммы, заметные небольшие изменения, также в периферических нервах замедляется нервная проводимость.

Варианты лечения

Гемодиализ — один из методов лечения отравления таллием

Существует несколько лечебных процедур, использующихся для выведения из организма таллия: употребление диэтилдитиокарбамата (противоядия), усиление экскреции почек при помощи хлорида калия, гемодиализ, а также очищение желудка. Употребление сиропа ипекакуаны и промывание пищеварительной системы необходимо делать в первые 5 часов. Насколько вывелся яд может показать анализ, полученный при помощи рентгенограммы области живота.

В желудке и кишечнике таллий впитывать помогает прусский голубой, который в кристаллической решетке заменяет таллий калием, благодаря чему он не всасывается в кровь. Употребить нужно 250 мг/кг однократно. Для очищения желудка применяют цитрат магния или маннитол (в качестве слабительных препаратов).

Последствия отравления и профилактические меры

Для работающих на производствах в контакте с таллием, необходимо соблюдать определенные защитные меры:

• полноценно и правильно питаться;
• систематически осуществлять плановые осмотры в больнице;
• на рабочих местах не допускать принятия пищи и напитков;
• обязательно использовать защитные средства (специализированную обувь и одежду, перчатки, респираторы).

Оксид таллия в организме сверх нормы может привести к тяжелым последствиям, а также нарушить нормальное функционирование организма. Необходимо избегать прямых контактов с веществами, которые содержат в своем составе гидроксид таллия или другие его производные.

Интоксикация имеет не разовые последствия, а более серьезные, ведь таллий очень токсичен. Развиться может бесплодие, число врожденных пороков, импотенция, гормональные нарушения и нарушения психики, хроническими заболеваниями дыхательной системы и желудочно-кишечного тракта. Летальный исход возможен от инфаркта или же инсульта.

Важная информация об отравлении таллием

Если подвести итоги, то отравление таллием, как высокотоксичным элементом, очень опасно. Отравиться можно не только в производственных условиях, но и в бытовых. Все системы в организме разрушаются под его воздействием, особенно страдает нервная и мышечная системы.

Лечение необходимо начинать сразу же. В первую очередь необходимо ввести прусскую синь, эффективный антидот. Также следует всегда осуществлять профилактические меры и осторожность, особенно на производстве.

Видео

Насколько тяжелым может быть отравление таллием? Ответ на этот вопрос вы найдете, посмотрев видеосюжет.

Физико-химические свойства. Токсичность

Таллий принадлежит к группе алюминия. Атомное число - 81, атомный вес – 204,4. Это кристаллический, бело-голубой металл. В своих соединениях встречается в одно- и трехвалентной форме. На воздухе окисляется, покрываясь пленкой коричневато-черного оксида. Таллий высокоактивный элемент, растворимый в кислотах. Известно, по крайней мере, 18 природных соединений таллия, среди которых оксид таллия (T l2 O 3), ацетат таллия (CH 3 COOT l), карбонат таллия (T l2 CO 3), хлорид таллия (T l C l), иодид таллия (T l J), сульфат таллия (Т l2 SO 4). Растворенные в воде соли образуют безвкусные, бесцветные, лишенные запаха растворы. Наиболее распространенное соединение – сульфат таллия.

Таллий – сильный токсикант, поражающий центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт, почки, кожу и ее придатки. Он опасен при остром, подостром и хроническом воздействии. Производные одновалентного талия более токсичны, чем трехвалентного. ЛД-50 сульфата таллия для мышей составляет 35 мг/кг, хлорида таллия - 24 мг/кг. Не смертельные, но вызывающие тяжелые нарушения со стороны нервной системы, дозы в десятки раз меньше. Токсичность металла для человека значительно выше, чем для грызунов.

Источники. Производство. Использование

Металл был открыт в 1861 году Вильямом Крукесом. Его высокая токсичность была обнаружена уже в 1863 году.

Таллий добывают из металлсодержащих руд, а также в качестве побочного продукта при получении кадмия, свинца, цинка.

В развитых странах основные области потребления таллия - это производство электроники, фотоэлектрических элементов, ламп, сцинтилляционных счетчиков. Таллий также применяют для изготовления оптических линз, красителей, как катализатор в химическом синтезе, в производстве искусственных ювелирных изделий.

В 1920 г. в Германии соли таллия начали применять в качестве пестицидов (инсектицидов и средств для борьбы с грызунами). Действующий агент содержал 2% сульфата таллия. Стойкость вещества в окружающей среде и кумуляция в организме млекопитающих сделали его идеальным родентицидом. Именно в качестве пестицида таллий стал причиной отравлений человека. В 1965 году использование таллия в качестве пестицида в США было запрещено, однако в других странах мира он продолжает использоваться с этой целью.

В военной токсикологии таллий рассматривается как возможный диверсионный агент (З. Франке). Поражение наиболее вероятно при приеме воды и/или пищи, зараженной металлом.

Токсикокинетика

Острые отравления таллием, как правило, являются следствием случайного или преднамеренного приема больших доз солей металла per os. Возможны также ингаляционные поражения металлической пылью или парами металла, а также отравления при попадании его на кожу.

Всасывание вещества осуществляется всеми возможными путями: через кожу, слизистые желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, - быстро (в течение 1 часа) и практически полностью (в опытах на грызунах – до 100% нанесенного вещества). Соединения таллия в руках неопытного человека представляют большую опасность, как для него самого, так и для окружающих.

После проникновения в кровь элемент быстро распространяется в организме. Наибольшее количество концентрируется в почках. Высокое содержание определяется также в слюнных железах, сердечной мышце, печени. Концентрация в жировой ткани и мозге относительно невелика.

Основные пути выделения – через почки и желудочно-кишечный тракт. Слюнными железами таллия выделяется в 15 раз больше, чем почками. Однако выделившееся со слюной вещество опять поступает в кишечник, где вновь всасывается. Период полувыведения из организма человека - около 30 суток. Даже в тех случаях, когда в моче и фекалиях обнаруживаются достаточно высокие содержание металла, концентрация его в плазме крови относительно невысока.

Основные проявления интоксикации таллием представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные проявления интоксикации таллием

При однократном приеме даже высоких доз токсиканта клиника развивается после продолжительного скрытого периода (до 12 - 14 часов и более). При пероральной интоксикации первыми симптомами являются тошнота, рвота, общая слабость, бессонница, усиленное слюноотделение. Затем, в течение последующих 2 - 14 дней появляются боли в животе, запоры, ощущение тяжести в желудке. Другие клинические проявления интоксикации таллием развиваются также медленно в течение нескольких недель. Одним из ранних признаков отравления таллием является симптом Види: черное веретенообразное утолщение длиной 1 мм в прикорневой части растущего волоса. Поражения кожи проявляются эритемой, ангидрозом, симптомами себорреи, потерей волосяного покрова, шелушением кожных покровов, нарушением нормального рост ногтей.

Неврологические симптомы характеризуются невритами, преимущественно нижних конечностей. Появляются характерные сенсорные нарушения в виде парестезий, онемения конечностей, болезненности по ходу нервных стволов. Чем тяжелее интоксикация, тем быстрее формируются и в большей степени выражены проявления. Через 1-3 недели развивается атаксия, тремор конечностей, болезненность по ходу нервов усиливается. Мышечные рефлексы сохраняются обычно достаточно долго. В процесс вовлекаются краниальные нервы (нистагм, скатома, офтальмоплегия). Поражение блуждающего нерва сопровождается тахикардией, умеренной гипертензией, парезом кишечника. Психические расстройства проявляются депрессией и психозом. Выздоровление происходит медленно и растягивается на месяцы.

При тяжелых смертельных интоксикациях после скрытого периода появляются рвота, кровавый понос, беспокойство, чувство тревоги, делирий, галлюцинации, судороги, кома. Смерть развивается в течение нескольких суток в результате угнетения сердечной деятельности, шока, нарушения функций почек. При вскрытии обнаруживаются: воспаление слизистой кишечника, жировая дегенерация печени и почек, отек и кровоизлияния в миокарде и мозге.

Механизм токсического действия

В основе токсического действия таллия лежит его способность повреждать клеточные структуры, в которых он накапливается (цитотоксичность). Механизм повреждающего действия изучен недостаточно. Как и другие металлы, вещество может вступать во взаимодействие с многочисленными эндогенными лигандами, нарушая свойства биомолекул. Некоторое значение имеет образование химических связей с низкомолекулярными веществами, например цистеином. За счет этого взаимодействия талий накапливается в клетках кожи, ее придатках, и вызывает их поражение. Однако можно предположить, что основными молекулами-мишенями являются структурные белки, каталитические центры ферментов, транспортные системы биомембран.

Действие таллия на белки может приводить к перераспределению зарядов внутри макромолекул, и, в результате, изменению их третичной структуры и биологической активности. Таллий взаимодействует с митохондриями, эндоплазматическим ретикулумом, лизосомами, вызывая их повреждение. Внешняя поверхность клеточной мембраны первой взаимодействует с металлом, поэтому именно здесь, прежде всего, образуются прочные связи металла с лигандами. Нарушаются механизмы трансмембранного движения ионов и других биологически активных веществ.

Токсическое действие таллия на нервные клетки и миоциты, как полагают, во многом обусловлено его конкуренцией с ионом калия. Токсикант накапливается преимущественно внутриклеточно, замещает К+ в биосредах. Показано, что талий является конкурентом калия за трансмембранный перенос ионов (блокатор “Na-K-АТФ-азного насоса”). Как известно калий участвует в формировании потенциала покоя возбудимых мембран, и ответственен за восстановление потенциала биомембраны после ее деполяризации, лежащей в основе формирования потенциала действия (см. выше). Замещение калия таллием в возбудимых клетках приводит к тому, что процесс реполяризации клеточных мембран после формирования потенциала действия (и приведение системы в “исходное” состояние) замедляется. Клетки становятся более чувствительными к возбуждающему сигналу.

Мероприятия медицинской защиты

Специальные санитарно-гигиенические мероприятия:

Проведение экспертиза воды и продовольствия на зараженность ОВТВ;

Запрет на использование воды и продовольствия из непроверенных источников.

Специальные лечебные мероприятия:

Своевременное выявление пораженных;

Применение антидотов и средств патогенетической и симптоматической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью, дееспособности, в ходе оказания первой (само-взаимопомощь), доврачебной и первой врачебной (элементы) помощи пострадавшим.

Средства медицинской защиты

В настоящее время специальные средства медицинской защиты отсутствуют. Они могут быть разработаны на основе препаратов, ускоряющих выведение таллия из организма. В опытах на животных известной активностью обладали комплексообразователи диэтилдитиокарбамат (дитиокарб: 30 мг/кг в сутки, через рот) и дифенилтиокарбазон (дитизон: 20 мг/кг в сутки, через рот). Однако по данным некоторых авторов введение этих препаратов при тяжелой острой интоксикации приводит к перераспределению таллия в организме с усилением комы. По-видимому, дитиокарб образует с токсикантом липофильный комплекс, облегчающий поступление металла в ЦНС.

Хотя калий и таллий – конкуренты за механизм активного транспорта через клеточные мембраны, и калий в высоких дозах вытесняет таллий из связи с внутриклеточными рецепторами, назначение только препаратов калия в ряде случаев приводит к усилению симптомов интоксикации в результате нежелательного перераспределения металла внутри организма. Поэтому в некоторых исследованиях рекомендуют применение хлористого калия в сочетании с активированным углем. При использовании этого комплекса средств, схема оказания помощи следующая: КC l – 20 милиэквивалента 4 раза в сутки; активированный уголь – 20-30 грамм 4 раза в сутки. Оба препарата - per os (терапия продолжается в течение нескольких недель, а иногда и месяцев).

Имеются указания на эффективность использования при острой интоксикации таллием прусского голубого (ферроцианоферрат калия). Препарат назначают per os в дозе 250 мг/кг в сутки в 50 мл 15% маннитола в два приема (до 10 грамм два раза в день). Прусский голубой не всасывается в желудочно-кишечном тракте. Ион калия, образующийся при диссоциации вещества в кишечнике, всасывается во внутренние среды организма и вытесняет таллий, который, выделяясь в просвет кишечника, связывается с ионом ферроцианоферрата и выводится из организма.

Есть сообщения об эффективности бензодиазепинов при судорогах и возбуждении, вызванных таллием. Однако эти препараты, хотя и облегчают оказание помощи пораженным, не сказывается на общем течении токсического процесса.

Металл, открытый посредством спектрального анализа, похож на свинец, наход. в сером колчедане и медн. рудах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ТАЛЛИЙ металл, во многом напоминает свинец, обладает… … Словарь иностранных слов русского языка

ТАЛЛИЙ - (символ Тl), блестящий металлический элемент III группы периодической таблицы. Открыт в 1861 г. Мягкий и пластичный, добывается как побочный продукт переработки свинцовых или цинковых руд. Используется в электронике, инфракрасных датчиках, при… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТАЛЛИЙ - (Tallium), Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,283; металл. Открыт в 1861 У. Круксом (Великобритания), получен тогда же К. Лами (Франция) … Современная энциклопедия

ТАЛЛИЙ - (лат. Тhallium) Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,383. Название от греч. thallos зеленая ветка (по ярко зеленой линии спектра). Серебристо белый металл с сероватым оттенком, мягкий и… … Большой Энциклопедический словарь

Таллий - Tl (лат. Thallium * a. thallium; н. Thallium; ф. thallium; и. talio), хим. элемент 111 группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 81, ат. м. 204,38З. Природный Т. представлен смесью двух стабильных изотопов 203Tl (29,5%) и 205Tl (70,5%) … Геологическая энциклопедия

ТАЛЛИЙ - ТАЛЛИЙ, таллия, мн. нет, муж. (от греч. thallos росток) (хим.). Химический элемент, белый мягкий металл. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ТАЛЛИЙ - (лат. Thallium), Tl, хим. элемент гл. подгруппы III группы периодич. системы элементов Менделеева, ат. номер 81, ат. масса 204,383. В природе представлен смесью двух стабильных изотопов 203Tl (29,524%) и 205 Тl (70,476%). Электронная конфигурация … Физическая энциклопедия

таллий - сущ., кол во синонимов: 3 металл (86) талий (1) элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

Таллий - (хим.; Thallium; по Круксу, 1873 г., и согласно с Лепьерром,1893 г., Tl=204, l, если O=10) дает две степени окисления, окись Tl2O3и закись Tl2O. Это самый тяжелый член менее основной подгруппы III йгруппы (Аl, Ga, In, Тl) периодической системы,… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

таллий - — EN thallium Bluish white metal with tinlike malleability, but a little softer; used in alloys. (Source: MGH) Тематики… … Справочник технического переводчика

Таллий - (Tallium), Tl, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 81, атомная масса 204,283; металл. Открыт в 1861 У. Круксом (Великобритания), получен тогда же К. Лами (Франция). … Иллюстрированный энциклопедический словарь