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タリウム化学元素

タリウム化学元素
タリウム化学元素

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タリウム(Tl)、化学元素、周期表の主な第13族(IIIa、またはホウ素族)の金属、有毒であり、商品価値が限定されています。鉛と同様に、タリウムは引張強度が低く、柔らかく低融点の元素です。切りたてのタリウムは金属の光沢があり、空気に触れると鈍く青みがかった灰色になります。金属は空気との長時間の接触で酸化し続け、重い非保護酸化物クラストを生成します。タリウムは塩酸と希硫酸にゆっくりと溶解し、硝酸に急速に溶解します。

ホウ素族元素

(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、およびニホニウム(Nh)。それらは最も外側の部分に3つの電子を持つことによってグループとして特徴付けられます

スズよりも、タリウムは商業的価値のないいくつかの鉱物にのみ濃縮されています。亜鉛と鉛の硫化鉱には微量のタリウムが含まれています。これらの鉱石の焙煎では、タリウムは煙道ダストに濃縮され、そこから回収されます。

英国の化学者ウィリアムクロークス卿は硫酸の製造に使用されていたセレンを含む黄鉄鉱によって生成された顕著な緑色のスペクトル線を観察することにより(1861)タリウムを発見しました。Crookesとフランスの化学者Claude-Auguste Lamyが独立して(1862)タリウムを分離し、それが金属であることを示した。

要素の2つの結晶形が知られています。約230°C(450°F)未満の最密六角形と上記の体心立方です。ホウ素族元素の中で最も重い天然タリウムは、ほぼすべて2つの安定同位体の混合物で構成されています。タリウム-203(29.5パーセント)とタリウム-205(70.5パーセント)です。いくつかの短寿命同位体の痕跡は、3つの自然放射性崩壊シリーズ:タリウム206およびタリウム210(ウランシリーズ)、タリウム208(トリウムシリーズ)、およびタリウム207(アクチニウムシリーズ)の崩壊生成物として発生します。

硫酸タリウムは1960年代に殺鼠剤および殺虫剤として主に置き換えられたため、タリウム金属は商業的用途がなく、タリウム化合物は主要な商業的用途がありません。難易度の高い化合物には、用途が限られています。例えば、赤外光を透過する混合臭化物-ヨウ化物結晶(TlBrおよびTlI)は、赤外光学システムのレンズ、窓、およびプリズムに加工されています。硫化物(Tl 2 S)は、高感度の光電セルの必須成分として、また硫化水素は、赤外線に敏感なフォトセル(サロファイドセル)の必須成分として採用されています。タリウムは、+ 1(Tl 2 O)と+3(Tl 2 O 3)の2つの異なる酸化状態で酸化物を形成します。Tl 2 Oは、高屈折光学ガラスの成分として、および人工宝石の着色剤として使用されています。Tl 2 O 3はn型半導体です。ヨウ化ナトリウムなどのハロゲン化アルカリ結晶は、放射線を検出するシンチレーションカウンターで使用する無機蛍光体を製造するために、タリウム化合物によってドープまたは活性化されています。

タリウムはブンゼンの炎に鮮やかな緑色を与えます。タリウムクロメート、式Tl 2 CrO 4は、サンプルに存在するタリルイオンTl 3+がタリウム状態Tl +に還元された後、タリウムの定量分析に最適です。

タリウムは、s 2 p 1外部電子配置を持つ13族元素の典型です。電子をsからap軌道に昇格させると、要素を3または4共有結合にすることができます。ただし、タリウムを使用すると、s→pの促進に必要なエネルギーは、TlX 3の形成時に回復するTl–X共有結合エネルギーに比べて高くなります。したがって、+ 3の酸化状態の誘導体は、エネルギー的に非常に有利な反応生成物ではありません。したがって、タリウムは、他のホウ素族元素とは異なり、主に+3酸化状態ではなく+1のタリウムを含む一価のタリウム塩を形成します(6s 2電子は未使用のままです)。これは、外側の電子配置(n-1)d 10 ns 2で安定した一価カチオンを形成する唯一の要素です。これは、異常に十分であり、不活性ガス配置ではありません。水中では、無色でより安定なタリウムイオンTl +は、より重いアルカリ金属イオンや銀に似ています。+3状態のタリウムの化合物は、+ 1状態の金属の化合物に容易に還元されます。

+3の酸化状態では、タリウムはアルミニウムに似ていますが、イオンTl 3+は大きすぎてミョウバンを形成できないようです。一価のタリウムイオンTl +とルビジウムイオンRb +のサイズが非常に似ているため、クロム酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などの多くのTl +塩が同形になります(つまり、同一の結晶を持ちます)。構造)対応するルビジウム塩; また、イオンTl +はミョウバンのイオンRb +を置き換えることができます。したがって、タリウムはミョウバンを形成しますが、そうすることで、M + M 3+(SO 42 ∙12H 2 O の予想される金属原子M 3+ではなく、M +イオンを置き換えます。

可溶性タリウム化合物は有毒です。金属自体は、湿った空気や皮膚と接触することにより、このような化合物に変化します。致命的となる可能性のあるタリウム中毒は、神経性および胃腸障害および急速な脱毛を引き起こします。

要素のプロパティ

原子番号 81
原子量 204.37
融点 303.5°C(578.3°F)
沸点 1,457°C(2,655°F)
比重 11.85(20°C [68°F]で)
酸化状態 + 1、+ 3
電子構成。 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1