Талій - "Молода зелена гілка"

С.І. Венецкий

"Хто шукає, той завжди знайде" - співається впопулярній пісні. Так це чи ні, але протягом тисячоліть люди перебуваютьв постійному пошуку. Одні шукають скарби, інші - пригоди, треті - шляхи внезвідане. І дехто дійсно щось знаходить. Згадаймо хоча б великогоАрхімеда. Геніальне рішення задачі про співвідношення золота і срібла в короніцаря Гієрона прийшло до вченого в той момент, коли він лягав у ванну. Забувши провсе на світі, роздягнений Архімед вибіг на вулицю з криком "еврика!"(По-грецьки "знайшов!"), Хоча з боку могло здатися, що він,навпаки, все втратив.

Бували й такі випадки, коли замість дорогоціннихметалів шукач скарбу "знаходив" кілька грамів свинцю, а разомз ними - і вічний спокій. А ось Колумбу хоч і не вдалося відшукати найкоротшийморський шлях з Європи до Індії, але зате пощастило виявити невідоміземлі американського континенту. Щось подібне відбулося в 1861 році занглійським вченим Вільямом Круксом. У 50-х роках минулого століття Крукс, тоді щемолодий хімік, займався дослідженням пилоподібних відходів сірчанокислотноговиробництва, вважаючи, що в них повинен бути присутнім телур. Однакчисленні хімічні операції так і не принесли бажаного результату, івчений втратив інтерес до цієї роботи.

Відходи довгий час лежали без діла в його лабораторії,поки відкриття спектрального аналізу не спонукало Крукса згадати про них. Новийметод не вимагав таких великих затрат праці, як хімічний, і нескористатися ним було просто гріх.

Яке ж було здивування вченого, коли замістьочікуваної лінії телуру він побачив у спектрі красиву яскраво-зелену смужку,яка не могла належати жодному відомому елементу. Крукс зрозумів, щойому вдалося розкрити ще одну таємницю природи. А оскільки справа відбуваласянавесні і на деревах вже з'явилися свіжі пагони, новий елемент був тут же"Охрещений" талієм: у перекладі з грецької "таллос"означає "молода зелена гілка". Цікаво, що майже так само звучитьі інше грецьке слово, яке перекладається як "вискочка". І хочце збіг випадково, воно не позбавлене сенсу: адже талій і справді можнавважати "вискочкою": його не шукали, він сам узяв та й заявив про своєіснуванні.

Майже одночасно з Круксом, через лише кількамісяців, цей же елемент був виявлений і французьким хіміком Ламі; він знайшов йоготеж у відходах сірчанокислотного виробництва і теж спектральним аналізом. Іхоча Ламі навіть вдалося виділити 14 грамів металевого талію і визначитидеякі його властивості, пріоритет відкриття залишився за англійським вченим.Згодом Крукс вніс чималий внесок у розвиток хімії та фізики (парадоксально,що при цьому він був переконаним прихильником спіритизму і багато часу приділяввикликанню духів), а на схилі років очолив Лондонське королівське товариство, алесвоїм першим науковим успіхом він зобов'язаний відкритого ним в 1861 році металу.

Те, що талій був вперше виявлений за допомогоюспектроскопа, цілком закономірно: у більшості мінералів цей розсіянийелемент присутній у настільки малих кількостях, що випадково натрапити на йогослід хімічним шляхом практично неможливо, завдяки ж незвичайновисокої чутливості спектрального методу це сталося несподівано.

Загальний вміст талію в земній корі не так уже й мало -0,0003% (природні запаси, наприклад, золота або платини набагато менше).

А от власні мінерали елемента можна перерахуватипо пальцях: Лоранда, Гутчинсон, Урбан, крукезіт, Авіценна; останній,представляє собою майже чистий оксид талію, був знайдений в 1956 році натериторії Узбецької РСР і названий на честь великого лікаря і філософа давниниАвіценни (правильніше Абу-Алі Ібн-Сіни). У природі ці мінерали зустрічаютьсянастільки рідко, що про промислове використання їх в якості талліевого сировини неможе бути й мови. А отримують цей метал як попутний продукт при виробництвісвинцю, цинку та ряду інших елементів.

Понад півстоліття після відкриття талій представлявінтерес лише як об'єкт наукових досліджень. Науковці, які вивчали властивості цьогометалу, знайшли в його поведінці чимало дивацтв. За зовнішніми даними,щільності, твердості, температури плавлення та іншим фізичним властивостям віндуже подібний зі свинцем - своїм сусідом справа по періодичній системі (їх"Володіння" розташовуються під номерами 81 і 82). Що ж стосуєтьсяхімічних нахилів, то в цьому відношенні талій де в чому подібний до лужнимметалам - натрію і калію, а де в чому - сріблу.

Як представник третьої групи талій повиненпроявляти в основному валентність, рівну трьом, а він вважає за краще виступати вролі одновалентних металу, що характерно для лужних елементів. Втім, вдеякі комплексні з'єднання одночасно входять і одновалентних ітривалентний талій: перший - в ролі катіона, другий - як компоненткомплексного аніона.

Не випадково відомий французький хімік минулогосторіччя Ж.Б.А. Дюма так відгукувався про елемент № 81: "Не будеперебільшенням, якщо з точки зору прийнятої класифікації металів ми скажемо, щоталій поєднує в собі протилежні властивості, які дозволяють називатийого парадоксальним металом ". А щоб наочно проілюструвати своюдумка, Дюма навіть заявив, що талій займає таке ж місце серед металів,яке качконіс - серед тварин.

Цей дивний звір - ссавець, однак подібноземноводним і птахам відкладає яйця; та й зовнішній вигляд його своєрідний: вінпокритий шерстю, але має качиний дзьоб і перетинки на лапах.

У міру того як накопичувалися відомості про властивостіталію і його з'єднань, почали намічатися та шляхи його практичного застосування.Перший запис в "трудову книжку" цього елементу була зроблена в 1920році, коли в Німеччині запатентували отруту проти гризунів та деяких комах,містить сульфат талію.

Лиха біда початок. У тому ж році було відмічено, щооксісульфід талію - так званий таллофід - під дією світла змінює своюелектропровідність, особливо чуйно реагуючи на інфрачервоні промені. Незабаром вжебули створені таллофідние фотоелементи, для яких швидко знайшлися підходящі"Місця служби": в пристроях для сигналізації у темряві або густомутумані, в інфрачервоних прожекторах, що вказують льотчику місце посадки назатемненому аеродромі, в системах для відшукання в нічних умовах об'єктів,випромінюючих тепло, в приладах для вимірювання радіації зірок, у фотоекспонометра,застосовуваних при зйомках в інфрачервоних променях. На незвичайно високої здатностіпропускати ці промені засноване використання в техніці та інших з'єднаньталлия-броміду і йодиду.

З монокристалів цих солей виготовляють лінзи, вікна,призми, кювети для оптичних приладів, що працюють в інфрачервоній областіспектру (прилади військового призначення, спектроскопи, мікроскопи). Солі таліювходять до складу спеціальних стекол - жовтих, зелених, помаранчевих - з дужебільшим коефіцієнтом заломлення (вони можуть імітувати дорогоцінні камені), атакож чорних непрозорих стекол.

У сучасній техніці широко застосовуютьсясцинтиляційні лічильники - прилади для виявлення і вимірювання радіоактивнихвипромінювань. "Серцем" такого приладу служать люмінесцентні кристали,або крісталлофосфори. Коли на кристал потрапляють бета-частинки або гамма-кванти,в цьому місці виникає світлова спалах. За допомогою фотоелемента світлоперетвориться в електричний струм. Чим інтенсивніше радіоактивні промені, тим яскравішеспалах і тим більше сила виниклого струму. У ролі кристаллофосфоров успішновиступають галогеніди лужних металів.

Але щоб підвищити "к.к.д." цих сполук,до них обов'язково додають так звані активатори, які й створюють в кристалахцентри світіння. У крісталлофосфори, призначені для несеннясцинтиляційне "служби", в якості активатора входить талій.

У хімічній промисловості талій, його оксиди ісульфіди користуються гарною репутацією як ефективні каталізатори різнихорганічних реакцій (відновлення нітробензолу воднем, окисленнягазоподібного аніліну).

Деякі сполуки цього елемента роблять помітнийантідетонірующее дію на паливо для двигунів.

Їли б не одне "але", талій та його... солі, мабуть,знайшли б широке застосування в медицині, де вони не без успіху виконувалипевні функції. Цим "але" виявилася дуже висока токсичністьяк самого металу, так і багатьох його сполук. Оскільки в ряді випадківнеобхідна терапевтична доза виявляється близькою до небезпечної, поледіяльності цього елемента обмежене: йому доводиться задовольнятисявидаленням волосся при стригучий лишай (солі талію призводять до тимчасовогооблисіння) да деякими іншими дрібними "дорученнями".

Кілька років тому в лондонському аеропорту приземливсялітак, який доставив в англійську столицю важко хвору півторарічнудівчинку із Катару - невеликого арабської держави в районі Перськоїзатоки. З кожним днем ​​у дитини зростало кров'яний тиск, все важче ставалоподих. Оскільки лікарі в Катарі не змогли поставити діагноз захворювання,політ в Лондон став останньою надією для нещасних батьків.

Але коли дівчинку привезли в одну з лондонськихлікарень, виявилося, що навіть висококваліфіковані столичні лікарі не знайомііз симптомами цього дивного захворювання. Кілька годин тривав консиліумкращих фахівців, проте прийти до якого-небудь висновку не вдалося. А тимчасом стан дівчинки ставало загрозливим, свідомість майже неповерталося до неї. І ось, коли здавалося, що ніщо не може врятувати життядитини, в суперечку лікарів біля ліжка хворої втрутилася медична сестра,доглядала за нею. Дівчина впевнено заявила, що організм дитини отруєнийталієм.

На чому ж був заснований такий сміливий діагноз? Медсестрапояснила, що зовсім нещодавно вона прочитала детектив Агати Крісті "Соловейкінь ", де описується отруєння талієм: симптоми хвороби маленькоїпацієнтки лікарні дивно збігалися з тим, що відбувається на сторінкахкниги. Лікарі вирішили перевірити цю версію, однак у клініці не виявилося потрібнихприладів і реактивів. На допомогу медикам прийшов ... Скотланд-Ярд, який защасливим збігом незадовго до цього розслідував вбивство із застосуваннямталію. У лабораторії криміналістики знайшлися необхідні хімікалії і апаратура.Діагноз підтвердився: з'ясувалося, що батьки дівчинки застосовували будинку дляборотьби з пацюками та тарганами хімічні засоби, що містять солі талію.Лікарі призначили відповідне лікування, і незабаром дитина була поза небезпекою.

Як бачите, включення талію в "раціон"призводить до небажаних наслідків. Використання ж цього металу і йогоз'єднань за призначенням приносить чималу користь.

У природі багато мінерали так добре уживаються один зіншому, що їх, як мовиться, нерозлийвода. Водою дійсно їхрозділити важкувато, а от органічні сполуки талію дозволяють цезробити без особливих турбот. Розчин форміату і малоната талію (рідинаКлерічі) характеризується великою щільністю - понад 4 г/см3. Якщо цієї важкоїрідиною обробити суміш мінералів, одні з них - легкі - спливуть наповерхню, інші - осядуть на дно. Таким способом не тільки розділяютьмінерали, а й визначають їх щільність.

Здавалося б, зовсім недавно ввійшли в наше життянапівпровідники, а сьогодні вже неможливо уявити собі сучасну технікубез цих чудових матеріалів, які здатні воістину творити дива.Мініатюрні прилади - прості, надійні, зручні в обслуговуванні - вирішують самірізноманітні складні завдання. Відомо багато речовин з напівпровідниковимивластивостями. Особливе місце серед них займають так звані склоподібнихнапівпровідники, до складу яких, поряд з миш'яком, сурмою, сіркою, селеном ітелуром (в різних поєднаннях), неодмінно входить талій.

Коли у вечірніх сутінках великих міст спалахуютьвогні світлових реклам, разом з іншими елементами включається в роботу і"Вісімдесят перший": скляні трубки, заповнені аргоном і парамиталію, випромінюють приємний зелене світло. Талієвої газорозрядні лампи застосовуютьдля градуювання спектральних приладів, контролю фотоплівок і негативів, оцінкирентгенівських знімків. Пари талію надають зелене забарвлення і деякими видамисигнальних ракет.

В промисловості, сільському господарстві, побутовій техніцітрудиться в наші дні величезне число металевих сплавів - більше 10 тисяч.Мабуть, неможливо назвати такий метал, який не брав би в створеннітих чи інших сплавів.

Не залишився осторонь від цієї важливої вЂ‹вЂ‹справи і талій.Легко сплавляючись з багатьма металами, він входить до складу різних композицій,володіють цінними властивостями. Так, в союзі зі свинцем, оловом і сурмою талійутворює відмінний фасадна матеріал, який запатентований для облицюванняпідземних трубопроводів. Створена велика група підшипникових сплавів,що містять цей елемент. У залежності від призначення підшипників талійвибирає собі відповідних компаньйонів: найчастіше в цій ролі виступають свинець,мідь, олово, а іноді навіть такі шляхетні "персони", як золото ісрібло. При цьому талій вносить дуже цінну лепту в комплекс властивостей,необхідних підшипниковий матеріалами: завдяки порівняно низькій температуріплавлення він в процесі роботи механізмів утворює як би природне змащення,у багато разів підвищує зносостійкість підшипників, а значить, і термін їхслужби.

Існує кілька десятків легкоплавких сплавів,містять талій. Але самим унікальним серед них безумовно потрібно визнатисплав талію з ртуттю: він стає твердим лише при -60 В° С. В умовахАрктики або Антарктиди, на полюсі холоду або в стратосфері спеціальнінизькотемпературні термометри, заповнені цим рідким сплавом (точніше,амальгамою), можуть надійно служити при лютих морозах, перед якими змушеніпасувати звичайні ртутні термометри. Знайшлася робота в промисловості і длярадіоактивного ізотопу елемента № 81.

Талій-204 використовується в якості джерелабета-випромінювання в багатьох приладах для контролю та дослідження виробничихпроцесів. За допомогою таких приладів автоматично вимірюється, наприклад, товщинарухомої тканини або паперу: як тільки бета-промені, що проходять через шарматеріалу, починають слабшати чи підсилюватися (а це значить, що товщинаматеріалу відповідно збільшилася або зменшилася), автоматичнепристрій дає потрібну команду і відновлює "статус-кво", тобтооптимальний технологічний режим. Інші прилади з радіоактивним талієм якрукою знімають шкідливий статичний заряд, що виникає у виробничихприміщеннях текстильної, паперової та кінопленочной промисловості.

До останнього часу науці були відомі двастабільних і 18 радіоактивних ізотопів талію, причому самим легким з нихвважався ізотоп з масовим числом 191. У 1972 році в лабораторії ядернихпроблем Об'єднаного інституту ядерних досліджень у Дубні був отриманий щелегший ізотоп цього елементу - талій-189.

Талій входить до складу багатьох представників флори іфауни нашої планети. З тварин найбільше талію містять медузи, актинії,морські зірки та інші мешканці підводного царства. А от на суші цейелемент частіше зустрічається в рослинах, причому деякі з них акумулюють йогов процесі своєї життєдіяльності. Так, талій був знайдений в буряку,Виростає на грунті, в якій за допомогою самих чутливих методів невдалося його виявити.

Подальші дослідження показали, що буряк"Вміє" збирати і накопичувати талій навіть при мінімальнійконцентрації його в грунті.

... Понад сто років тому вже згадуваний Ж.Б.А. Дюмависловив думку, що "талію судилося зробити епоху в історії хімії".Ймовірно, вчений переоцінив можливості елемента, вивченню якого він присвятивбагато років. Але безперечно й інше: найкращі свої ролі талій ще не зіграв.