Thallium

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
¹⁹⁹Tl	{syn.}	7,42 h	ε	1,440	¹⁹⁹Hg
²⁰⁰Tl	{syn.}	26,1 h	ε	2,456	²⁰⁰Hg
²⁰¹Tl	{syn.}	72,912 h	ε	0,493	²⁰¹Hg
²⁰²Tl	{syn.}	12,23 d	ε	1,364	²⁰²Hg
²⁰³Tl	29,524 %	Tl ist stabil mit 122 Neutronen
²⁰⁴Tl	{syn.}	3,78 a	β^- ε	0,764 0,347	²⁰⁴Pb ²⁰⁴Hg
²⁰⁵Tl	70,476 %	Tl ist stabil mit 124 Neutronen
²⁰⁶Tl	{syn.}	4,199 min	β^-	1,533	²⁰⁶Pb
²⁰⁷Tl	{syn.}	4,77 min	β^-	1,423	²⁰⁷Pb

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Thallium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Tl und der Ordnungszahl 81. Das weiche, graue, dem Blei sehr ähnliche Metall ist äußerst giftig.

Geschichte

Thallium (altgriech. θαλλος „grüner Trieb“ oder „grüner Spross“, wegen seiner grünen Flammenfärbung) wurde 1861 in England von Sir William Crookes spektroskopisch im Bleikammerschlamm einer Schwefelsäurefabrik anhand der charakteristischen grünen Spektrallinie (bei 535 nm) entdeckt. Zur gleichen Zeit gelang dem Franzosen Auguste Lamy die Darstellung des Metalls auf elektrolytischem Wege.

Vorkommen

Thallium ist keineswegs ein seltenes Element. Es gibt aber nur ganz wenige Mineralien mit einem hohen 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 anfallende Menge aus der Verhüttung von Kupfer, Blei, Zink und anderen sulfidischen Erzen ausreichend. Tierische und pflanzliche Nahrungsmittel enthalten in der Regel nicht mehr als 0,1 mg Tl/kg; dennoch können zum Beispiel Pilze und einige Kohlsorten Thallium bis zu 1 mg/kg akkumulieren.

Gewinnung und Darstellung

Metallisches Thallium wird meist durch Ausfällen mit Zink gewonnen. Die Weltproduktion ist mit 5 t Thallium pro Jahr gering.

Eigenschaften

Frische Schnittflächen dieses 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. In Alkalilaugen ist es unlöslich.

Mit Halogenen reagiert es schon bei Zimmertemperatur. Im Gegensatz zu den leichteren Gruppenmitgliedern kommt Thallium überwiegend in der Oxidationsstufe +1 vor, aber auch +2 und +3 sind möglich. Daher kann Thallium als Begleiter in vielen verschiedenen Mineralien vorkommen.

Datei:Thallium 1.jpg

1g Thallium

Verwendung

Niedrigschmelzende Gläser (zwischen 125-150 °C)
Infrarotdurchlässige Gläser
Gläser mit hoher Brechzahl für Optik von Fotokopierern und Faxgeräten
Thalliumsulfat als Rattengift (Rodentizid). 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 Gamma-Strahlung
Thalliumnitrat als grüner Leuchtstoff in Seenotraketen
Als Quecksilberlegierung (Amalgam)inThermometern für niedrige Temperaturen (bis -58 °C)

Physiologie

Thallium wird gut vom Körper aufgenommen, vor allem über den Magen-Darmtrakt oder auch über die Lunge. Elementares oder dreiwertiges Thallium (Tl³⁺) wird im Körper rasch zu einwertigem Thallium (Tl⁺) reduziert, verteilt und über die Na⁺/K⁺-Pumpe aus dem Blutkreislauf ins Zellgewebe und Organe transportiert. Aufgrund des Ionen-Radius des Tl⁺ wird es vom Körper wie Kalium-Ion K⁺ angesehen und kann auf dessen Transportmechanismen zurückgreifen. Hohe Konzentrationen von Tl⁺ finden sich in Niere und Leber, sowie im Dickdarmgewebe und in bestimmten Knochen. Nach einer überstandenen Vergiftung ist Tl⁺ noch lange in Nägeln und Haaren zu finden. Weiterhin tückisch verhält sich Tl⁺ bei der Ausscheidung aus dem Körper. Ähnlich wie die Amatoxine bei einer Knollenblätterpilzvergiftung unterliegt auch Tl⁺ dem sogenannten enterohepatischen Kreislauf. Die versuchte Entgiftung über Leber und schließlich mit dem Gallensekret wird verhindert durch die Rückresorption der Tl⁺ im Darm. Zwar ist dieser Ausscheidungsweg mengenmäßig kleiner als der über die Niere, diese sind aber ganz besonders von der Schädigung durch Tl⁺ betroffen. Deswegen setzt bei der Ausscheidung über die Galle und den Darm (biliäres System) die medizinisch induzierte Entgiftung mit Eisenhexacyanoferrat(II) (landläufig als Berliner Blau bekannt) an. Die über die Gallensekrete ausgeschiedenen Tl⁺ werden von "Berliner Blau" chemisch gebunden und schließlich über den Kot ausgeschieden.

Für Thallium wird noch keine biologische Funktion bestätigt.

Sicherheitshinweise

Toxizität

Thallium und thalliumhaltige Verbindungen sind hochgiftig und müssen mit größter Vorsicht gehandhabt werden.

Die tödliche Dosis für Erwachsene beträgt ca. 1 g. Die akute Vergiftung verläuft in vier Phasen, wovon die 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, 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 wird. 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 der Vergiftung 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 dann nach wenigen Monaten wieder neu. Geringere Mengen führen zu einer chronischen Vergiftung, die längere Zeit unerkannt bleiben kann, dies weist dann allerdings meist auf eine beabsichtigte Vergiftung hin, da eine natürliche Aufnahme toxischer Mengen kaum gegeben ist.