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Steckbrief: Thallium

Informationen zum Element:

Bezeichnung

204,383

Symbol: Tl

Internationale Bezeichung (IUPAC): Thallium

Ursprung: Thallium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tl und der Ordnungszahl 81. Im Periodensystem steht es in der 3. Hauptgruppe (Gruppe 13) oder Borgruppe. Das weiche, graue, dem Blei sehr ähnliche Metall ist äußerst giftig.

Bedeutung: griechisch: thallós = grüner Zweig

Daten Periodensystem

Periode: 6

Gruppe: 13 (III A)

Gruppenname: Borgruppe (Erdmetalle)

Oxidationszahl: 1 (3)

Atommasse [u]: 204,383

Elektronegativität

Elektronegativität (nach Allred): 1,4

Elektronegativität (nach Pauling): 1,62

Physikalische Daten

Aggregatzustand (20°C): fest

Dichte [g/cm²]: 11,85

Radioativ: n

Schmelztemperatur [°C]: 304

Siedetemperatur [°C]: 1473

Kristallstruktur: hexagonal

Verwendung im Alltag

Geschichte: Thallium (von altgriechisch thallós grüner Zweig; wegen seiner grünen Spektrallinie bei 535 nm) wurde 1861 in England von Sir William Crookes spektroskopisch im Bleikammerschlamm einer Schwefelsäurefabrik anhand der charakteristischen grünen Spektrallinie entdeckt. Zur gleichen Zeit gelang dem Franzosen Auguste Lamy die Darstellung des Metalls auf elektrolytischem Wege.
Eigenschaften: Frische Schnittflächen des weichen und hämmerbaren Metalls sind hochglänzend, nach kurzer Zeit überziehen sie sich mit einem blaugrauen Oxidfilm. In feuchter Luft und Wasser bildet sich Thallium(I)-hydroxid, das eine sehr starke Base ist. In Alkalilaugen ist es unlöslich.
Im Gegensatz zu den leichteren Gruppenmitgliedern kommt Thallium überwiegend in der Oxidationsstufe +I vor, auch +II und +III sind möglich. Daher kann Thallium als Begleiter in vielen verschiedenen Mineralien vorkommen.
In vielen Eigenschaften ähnelt Thallium in der Oxidationsstufe +I stark dem wesentlich leichteren Kalium, was nicht zuletzt auf sehr ähnliche Ionenradien zurückzuführen ist. Andererseits existieren auch Parallelen zur entsprechenden Oxidationsstufe des Silbers.
Thalliumverbindungen zeigen eine intensiv grüne Flammenfärbung, im Spektroskop ist eine scharfe Emissionslinie bei 535 nm charakteristisch (wichtig in der Forensik).
Mit Halogenen reagiert Thallium schon bei Zimmertemperatur. Die sich bildenden Thalliumhalogenide (mit Ausnahme der Fluoride) werden durch Aufnahme geringer Spuren von Wasser bei –180° C fluoreszenzfähig.
Verwendung:
- niedrigschmelzende Gläser (zwischen 125 bis 150 °C)
- infrarotdurchlässige Gläser
- Gläser mit hohem Brechungsindex für Optik von Fotokopierern und Faxgeräten
- hoch IR-brechende Medien für die ATR-Spektroskopie (aus Thalliumbromoiodid, sog. KRS-5)
- Thallium(I)-sulfat als Rattengift (Zeliokörner) (inzwischen wegen der Giftigkeit in vielen Ländern verboten)
- Blei-Thallium-Legierungen für Stromrollen zum kontinuierlichen elektrolytischen Verzinken von Stahlblech
- Thalliumsulfid zur Herstellung von Fotozellen
- Detektoren für Gammastrahlung
- bei der Myokardszintigrafie
- Thalliumnitrat als grüner Leuchtstoff in Seenotraketen (problematisch wegen Giftigkeit)
- als Quecksilberlegierung (Amalgam) in Thermometern für niedrige Temperaturen (bis −58 °C)
- als Hochtemperatursupraleiter in Hg_0,8T_l0,2Ba₂Ca₂Cu₂O₈
- Zugabe in Bleitelluriden zur Effizienzsteigerung thermoelektrischer Materialien
Toxizität: Thallium und thalliumhaltige Verbindungen sind hochgiftig und müssen mit größter Vorsicht gehandhabt werden.
Die tödliche Dosis für Erwachsene beträgt zirka 800 mg. Die akute Vergiftung verläuft in vier Phasen, deren erste relativ allgemeinsymptomatisch mit sich abwechselnden Durchfällen und Verstopfungen verläuft. In dieser Phase sind bereits Veränderungen der Haarwurzeln zu erkennen, die dann meist mit dem 13. Tag in den für eine Thalliumvergiftung typischen Haarausfall an bestimmten Körperstellen in unterschiedlicher Ausprägung übergeht. In der zweiten Phase stellen sich neurologische und psychische Veränderungen ein, die sich als übermäßige Schmerzwahrnehmung an peripheren Körperteilen bemerkbar machen. Die Vergiftung kulminiert dann in der dritten Phase nach dem 10. Tag der Inkorporation. Es stellen sich schwere Sehstörungen ein, die durch die Lähmung der entsprechenden Hirnnerven bewirkt werden. Die erhöhte Herzaktivität (Tachykardie) erklärt sich durch Einwirkung des Thalliums auf die Erregungsbildung des Sinusknotens und auf die Erregungsweiterleitung, die durch die daraus resultierenden Herzrhythmusstörungen in die letal verlaufende Tl-Vergiftung mündet. Mit der dritten Woche der Vergiftung sinkt die Wahrscheinlichkeit eines letalen Ausganges und die Spätphase stellt sich ein. Hier zeigen sich meist irreversible Schäden an Nervenfortleitungen der unteren Körperteile, gestörte Reflexe und Muskelschwund. Es kann eine dauerhaft herabgesetzte geistige Leistungsfähigkeit zurückbleiben. Die Körperbehaarung entwickelt sich nach wenigen Monaten wieder neu. Geringere Mengen führen zu einer chronischen Vergiftung, die längere Zeit unerkannt bleiben kann (eventuell sind Mees-Nagelbänder zu beobachten), dies weist dann allerdings meist auf eine beabsichtigte Vergiftung hin, da eine natürliche Aufnahme toxischer Mengen kaum gegeben ist.

Vorkommen und Häufigkeit

Vorkommen: Thallium ist kein seltenes Element. Es gibt aber nur sehr wenige Mineralien mit hohem Thalliumgehalt wie den Crookesit (Schweden und Russland), den Lorandit (USA) und den Hutchinsonit. Die überwiegende Menge ist als Begleitelement in kaliumhaltigen Tonen, Böden und Graniten enthalten. Zur Bedarfsdeckung ist die aus der Verhüttung von Kupfer, Blei, Zink und anderen sulfidischen Erzen anfallende Menge ausreichend.
Das Isotop ²⁰⁵Tl ist das Endnuklid des radioaktiven Zerfalls der Neptunium-Reihe. Weil das vor ihm stehende letzte radioaktive Isotop ²⁰⁹Bi eine extrem lange Halbwertszeit von circa 19 Trillionen Jahren hat, nimmt die Thalliummenge auf der Erde nur sehr langsam zu.

Häufigkeit: 3,00 ⋅ 10^-5 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

Geschichte

Entdeckung: 1861

Entdecker: Sir William Crookes

Isotope

²⁰³Tl (29,524 %, stabil, 122 Neutronen)
²⁰⁵Tl (70,476 %, stabil, 124 Neutronen)

Bild (mit freundlicher Genehmigung von http://www.smart-elements.com):

Schalenmodell nach Bohr

Thallium

	Indium
Quecksilber		Blei

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