Введение - Источники поступления таллия в объекты окружающей среды

Элемент III группы периодической системы. Атомный номер 81. Природные изотопы: стабильные -- 203Т 929,50 %), 205Т (70,50 %); радиоактивные -- 206Т (Т1/2 = 4,19 мин), 207Т (Т1/2 = 4,79 мин), 208Т (Т1/2 = 3,1 мин), 210Т (Т1/2 = 1,32 мин). Существуют искусственные радиоактивные изотопы Таллия, из которых наибольшее значение имеет 204Т (Т1/2 = 3,56 г).

Металл. Высоко пластичен, однако имеет низкую прочность. По физическим свойствам близок к свинцу. Существует в двух модификациях: б и в. Температура перехода 234 ?С.

Таллий легко взаимодействует с минеральными кислотами, кроме HCl, в которой он покрывается пленкой малорастворимого хлорида Т. (+1). Не реагирует со щелочами, водой в отсутствие О2, с N2, NH3, сухим СО2. В воде, содержащей О2, образует гидроксид Таллия (+1); с О2 образует оксиды Таллия (+1) и Т. (+3), с галогенами образует галогениды Таллия (+1). В соединениях проявляет степени окисления +1 и +3. Соединения со степенью окисления +1 более устойчивы. Т. со степенью окисления +1, подобно щелочным металлам, образует растворимые в воде гидроксид, нитрат, карбонат и др. Малорастворимые в воде галогениды, сульфиды, хроматы Таллия (+1) сближают его с одновалентными Ag, Cu, Au, Hg и двухвалентными Pb и Hg. Трехвалентный Таллий легко восстанавливается до одновалентного, образует комплексные соединения, устойчивость которых превосходит устойчивость комплексов других трехвалентных элементов (Bi, Sb, Fe, Cr, Al). Таллий с большинством металлов образует сплавы.

Физико-химические свойства. СAS 7440-28-0. Tl. М. м. 204,38. Серебристые гексагональные (б) или кубические (в) кристаллы. 11,85 (б). Тпл 304 °С (при 234 °С б>в); Ткип 1457-1475 °С. Не растворяется в воде, щелочах и других растворителях. Реагирует с кислотами. Металл. Высокопластичен, однако имеет низкую прочность. По физическим свойствам близок к свинцу. Т. легко взаимодействует с минеральными кислотами, кроме HCl, в которой он покрывается пленкой малорастворимого хлорида Т.(I). Не реагирует со щелочами, водой в отсутствие О2, с N2, NH3, сухим СО2. В воде, содержащей О2, образует гидроксид Т.(I); с О2 -- оксиды Т.(I) и Т.(III), с галогенами -- галогениды Т.(I). В соединениях проявляет степени окисления (+1) и (+3). Соединения со степенью окисления (+1) более устойчивы. Т. со степенью окисления (+1), подобно щелочным металлам, образует растворимые в воде гидроксид, нитрат, карбонат и др. Малорастворимые в воде галогениды, сульфиды, хроматы Т.(I) сближают его с одновалентными соединениями Ag, Cu, Au, Hg и двухвалентными Pb и Hg. Трехвалентный Т. легко восстанавливается до одновалентного, образует комплексные соединения, устойчивость которых превосходит устойчивость комплексов других трехвалентных элементов (Bi, Sb, Fe, Cr, Al). С большинством металлов Т. образует сплавы.

Содержание в природе. Содержание Т. в земной коре (кларк) составляет (0,43-1,0) - 10-4 %, в гранитном слое -- 1,8 - 10-4 % (Добровольский). Распределение Т. в земной коре показывает, что его содержание возрастает с ростом уровня кремнезема в магматических породах и с ростом уровня глинистых минералов в осадочных породах. Содержание Т. в основных породах колеблется от 0,05 до 0,40, в кислых -- от 0,5 до 2,3; в осадочных -- от 0,01 до 0,14 мг/кг. При выветривании Т. легко мобилизуется и переносится вместе со щелочными металлами; часто Т. фиксируется в глинах и гелях оксидов железа и марганца. Т. легко сорбируется органическим веществом, особенно в восстановительных условиях (Кабата-Пендиас, Пендиас). Т. содержится в составе редких рассеянных минералов (крукезит -- до 19 %, лорандит -- до 60 %, марказит, ардаит -- до 32 %, авиценнит -- 80 % и др.) в виде соединений преимущественно Fe(I) и, реже, Т. Fe(III). В кристаллических и медно-цинковых рудах содержание Т. составляет 4 - 10-4-5,5 - 10-3 и (5-6) - 10-4 % соответственно, в некоторых участках марганцевых месторождений содержание Т. в марганцевых рудах достигает 0,01 %. Т. часто встречается в качестве спутника Li, K, Pb, Cs, найден в мышьяковых месторождениях.

Содержание Т. в почвах 1 - 10-5 %, в поверхностном слое почв США 0,02-2,8 мг/кг. В почвах со сфалеритовыми жилами уровень Т. достигает 5,0 мг/кг, в почвах областей ртутной минерализации -- 0,03-1,10 мг/кг, в исследованных образцах садовой почвы -- 0,17-0,22 мг/кг (Кабата-Пендиас, Пендиас). В морской воде содержание Т. составляет 1 - 10-9 %, или 0,01 мкг/л, в пресной -- 0,01-14,0 мкг/л, в воздухе (Небраска, США) -- 0,04-0,48 нг/м3, до 140 млрд-1 Т. содержится в капусте, шпинате, салате и луке-порее. Содержание Т. в растениях связано с его уровнем в почвах. Травянистые и древесные растения, по-видимому, содержат больше Т., чем другие растительные виды. Содержание Т. в травах 0,02-1,0 мг/кг сухой массы, в соснах от 2 до 100 мг/кг золы (в хвое выше, чем в стволах). В съедобных овощах концентрация Т. (в мг/кг сухой массы) 0,02-0,125; в клевере 0,008-0,01; в луговом сене 0,02-0,025. При анализе травянистых растений, произрастающих на почвах над зонами развития таллиевой минерализации, в цветах Yalium sp. из семейства Rubaceae Т. был обнаружен в количестве до 17 000 мг/кг золы, в листьях и стеблях других растений более 100 мг/кг; горькая полынь Artemisia sp. (семейство Compositae) также способна накапливать Т.

В районах, прилегающих к заводам калийных удобрений, металлургическим предприятиям, заводам по переработке битуминозных углей, растения могут содержать повышенные количества Т. -- до 2,8 мг/кг сухой массы (Кабата-Пендиас, Пендиас). В организме некоторых гидробионтов Т. содержится в количестве до 430 млрд-1 (Whanger). В районах месторождения Т. его содержание в подземных водах достигает 2,7 мг/л. Концентрация Т. в атмосфере над Южным полюсом 59 - 10-15 г/м3 (Zoller et al.).

Получение. Непосредственно из руд и концентратов, содержащих Т., его не извлекают, а получают попутно из пылей и возгонов, образующихся при переработке полиметаллического сырья, из полупродуктов свинцово-цинкового, медеплавильного и сернокислотного производств. Процесс получения Т. из разнообразного и сложного по составу сырья включает его разложение, перевод Т. в раствор и последующее осаждение металла из раствора в виде хлорида, иодида, сульфата, хромата, дихромата или гидроксида Т. Образующийся таким путем концентрат очищается от сопутствующих металлов методами экстракции и ионного обмена и последовательным осаждением различных малорастворимых соединений. Из очищенных растворов Т. выделяют различными способами (цементацией на цинке, амальгамным методом посредством анодного окисления); полученный губчатый металл промывают, брикетируют и переплавляют. Металлический Т. высокой чистоты, удовлетворяющий требованиям полупроводниковой техники, получают посредством сочетания химических, электрохимических и кристаллизационных методов очистки, путем амальгамного рафинирования. В очищенном Т. в виде примесей содержатся свинец (4,27 - 10-3 %), медь (3,18 - 10-3 %), кадмий (1,4 - 10-3 %), никель (1,12 - 10-3 %).

Применение. Т. и его соединения применяются в полупроводниковой технике, электронной и электротехнической промышленности, для легирования германия, кремния, соединений кадмия с целью придания им акцепторных свойств; для получения фотосопротивлений, фотоэлементов с большой чувствительностью, изготовления фототриодов; в приборах инфракрасной техники. В атомной технике в различного вида сцинциляционных счетчиках, для активизации люминесцентных щелочно-галогеновых кристаллов, для стабилизации процесса люминесценции. В оптической промышленности монокристаллы твердых растворов галогенидов Т. применяются при изготовлении линз разного назначения, различных оптических приборов. Радиоактивный искусственный изо-топ 204Tl используется в приборостроении как постоянно действующий источник в-излучения в различных устройствах для исследования и контроля производственных процессов. Т. применяется в машиностроении в составе разных подшипниковых сплавов, соли Т. -- как антидетонаторы топлива в двигателях внутреннего сгорания. В химической промышленности Т. и его соединения используются в качестве катализаторов окисления углеводородов и олефинов, полимеризации и оксидирования, для производства красителей, светящихся красок, искусственных самоцветов, жемчуга и алмазов; в косметике Т. входит в состав депиляторных кремов и с этими же целями применяется в животноводстве и медицине. В медицине применяется также для диагностических и иных целей. A. Saddique, S. D. Peterson анализируют использование Т. в разных странах в качестве родентицида или инсектицида.

Похожие статьи




Введение - Источники поступления таллия в объекты окружающей среды

Предыдущая | Следующая