Thallium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	11,85
Härte nach Mohs und Brinell	1,3; 102,8 · 107
Schallgeschwindigkeit in	818
Schmelztemperatur in °C	303
spezifische Schmelzwärme in	21,4
Siedetemperatur in °C	1460
spezifische Verdampfungswärme in	739,14
Standardentropie S0 in	64
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	46,1
spezifische Wärmekapazität in	0,129
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,1810
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	0,000 029

Thallium

Isotope des Elements

Natürliches Thallium besteht aus einem Gemisch aus zwei stabilen Isotopen. Weiterhin sind noch 31 künstliche, radioaktive Isotope bekannt.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
81	203	202,972 353	29,5%
	204	203,973 865	künstlich	β : 0,8	3,6 a
	205	204,974 442	70,5%
	206	205,976 104	künstlich	β : 1,5	4,2 min.

Weitere Eigenschaften

Thallium bildet zwei allotrope Modifikationen: α-Thallium und β-Thallium, die unter bestimmten Bedingungen ineinander überführbar sind. Es ist ein bläulich-weiß glänzendes, weiches und gut dehnbares Schwermetall. Thallium hat eine niedrige Schmelz- und Siedetemperatur. In seinen Verbindungen bildet Thallium die Oxidationsstufen I und III, wobei die Stufe I die häufigste und stabilste darstellt. Die Normalpotenziale weisen Thallium als unedles Metall aus. An Luft wird Thallium schnell von einer grauen Oxidschicht überzogen. Thallium wird von Wasser in Gegenwart von Luft unter Hydroxidbildung angegriffen, in Ethanol löst es sich unter Bildung eines gelblichen Öls von Thalliumethanolat. In Salpetersäure oder konzentrierter Schwefelsäure löst sich Thallium leicht, von Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure wird es dagegen wegen der Schwerlöslichkeit des Thallium(I)-chlorids bzw. des Thalliumsulfats kaum angegriffen. Bei Raumtemperatur verbindet es sich mit den Halogenen; mit Schwefel, Selen und Tellur reagiert es erst beim Erwärmen.

Entdeckung

1861 entdeckte der britische Wissenschaftler Sir WILLIAM CROOKES (1832-1919) Thallium mithilfe der Spektralanalyse im Bleikammerschlamm der Schwefelsäurefabrik im Harz. Unabhängig davon fand der französische Chemiker CLAUDE AUGUSTE LAMY (1820-1878) 1862 das Element im Bleikammerschlamm der Schwefelsäurefabrik von Loos, aus dem er etwa 14 g des Metalls isolierte und einige Eigenschaften bestimmte. Aufgrund der charakteristischen grünen Spektrallinie gab CROOKES dem Element den Namen Thallium (junger grüner Zweig) mit dem chemischen Symbol «Tl».

Vorkommen/Herstellung

Thallium steht an 64. Stelle der Elementhäufigkeit und gehört zu den selteneren Elementen der Erde. In der Natur ist es zwar weit verbreitet, kommt aber nur in sehr geringen Konzentrationen als Begleiter von Zink, Kupfer, Eisen und Blei in sulfidischen Erzen, Zinkblenden und Kalisalzen vor. Es tritt nie elementar auf. Eigenständige Thalliumminerale sind sehr selten und spielen für die technische Herstellung keine Rolle. Wichtige Vorkommen an Thallium-Reserven liegen in den USA, den GUS-Staaten und Schweden. Thallium erhält man im technischen Maßstab aus den bei der Abröstung von sulfidischen Erzen in Schwefelsäurefabriken anfallenden Flugstäuben. Nach Aufschluss mit Schwefelsäure und der Fällung als Chlorid, Iodid oder Sulfid gewinnt man das Metall durch Reduktion mit Zink oder durch Elektrolyse der Salzlösungen. Rohthallium wird dann zu Anoden vergossen und durch erneute Elektrolyse zu 99,99 %igem Thallium raffiniert.

Verwendung

In der Technik werden das Metall und seine Verbindungen wegen der hohen Toxizität kaum verwendet. Als Legierungsbestandteil von Lagermetallen aus Blei und Bleilegierungen verbessert Thallium die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Blei-Zinn-Thallium-Legierungen dienen zur Herstellung von Anoden für die Kupferelektrolyse, Silber-Thallium-Legierungen werden zur Herstellung elektrischer Kontakte verwendet. Thallium setzt die Schmelztemperatur von Quecksilber herab, damit eignen sich Thallium-Amalgane zur Füllung von Kältethermometern. Thallium(I)-sulfid findet Anwendung in Fotozellen und IR-Detektoren. Früher wurde Thallium(I)-sulfid als Schädlingsbekämpfungsmittel eingesetzt.

Wichtige Verbindungen

Anders als die anderen Elemente der dritten Hauptgruppe bildet Thallium vor allem stabile einwertige Verbindungen wie Tl2O, oder die Halogenide TlCl, TlBr und TlI. Nur mit stark elektronegativen Elementen werden dreiwertige Verbindungen gebildet wie Tl2O3 oder TlF3.

Bau

Thallium bildet bei Temperaturen von < 230 °C ein Metallgitter mit hexagonal-dichtester Packung.