Thallium
| Eigenschaften | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Allgemein | ||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Thallium, Tl, 81 | |||||||
| Elementkategorie | Metalle | |||||||
| Gruppe, Periode, Block | 13, 6, p | |||||||
| Aussehen | silbrig weiß | |||||||
| CAS-Nummer | ||||||||
| EG-Nummer | 231-138-1 | |||||||
| ECHA-InfoCard | 100.028.307 | |||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 0,29 ppm[1] | |||||||
| Atomar[2] | ||||||||
| Atommasse | 204,38 (204,382 – 204,385)[3][4] u | |||||||
| Atomradius (berechnet) | 190 (156) pm | |||||||
| Kovalenter Radius | 145 pm | |||||||
| Van-der-Waals-Radius | 196 pm | |||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1 | |||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 6.1082873(12) eV[5] ≈ 589.36 kJ/mol[6] | |||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 20.4283(6) eV[5] ≈ 1971.03 kJ/mol[6] | |||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 29.8520(6) eV[5] ≈ 2880.28 kJ/mol[6] | |||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 51.14(4) eV[5] ≈ 4934 kJ/mol[6] | |||||||
| 5. Ionisierungsenergie | 62.6(4) eV[5] ≈ 6040 kJ/mol[6] | |||||||
| Physikalisch[7] | ||||||||
| Aggregatzustand | fest | |||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | |||||||
| Dichte | 11,85 g/cm3 | |||||||
| Mohshärte | 1,2 | |||||||
| Magnetismus | diamagnetisch (χm = −3,7 · 10−5)[8] | |||||||
| Schmelzpunkt | 577 K (304 °C) | |||||||
| Siedepunkt | 1733 K[9] (1460 °C) | |||||||
| Molares Volumen | 17,22 · 10−6 m3·mol−1 | |||||||
| Verdampfungsenthalpie | 162 kJ·mol−1[9] | |||||||
| Schmelzenthalpie | 4,2 kJ·mol−1 | |||||||
| Schallgeschwindigkeit | 818 m·s−1 bei 293,15 K | |||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 129 J·kg−1·K−1 | |||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 6,67 · 106 S·m−1 | |||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 46 W·m−1·K−1 | |||||||
| Chemisch[10] | ||||||||
| Oxidationszustände | +1, +3 | |||||||
| Normalpotential | −0,3363 V (Tl+ + e− → Tl) | |||||||
| Elektronegativität | 1,62 (Pauling-Skala) | |||||||
| Isotope | ||||||||
| Weitere Isotope siehe Liste der Isotope | ||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||
Thallium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tl und der Ordnungszahl 81. Im Periodensystem steht es in der 3. Hauptgruppe, bzw. der 13. IUPAC-Gruppe, der Borgruppe. Es ist ein weiches, silbergraues und extrem giftiges Metall, welches Blei ähnelt.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Thallium wurde unabhängig voneinander von zwei Chemikern, dem Briten William Crookes und dem Franzosen Claude Auguste Lamy entdeckt. Die erste Mitteilung der Entdeckung erfolgte 1861 durch Crookes. Er hatte Abfälle, die bei der Schwefelsäureproduktion einer Fabrik in Tilkerode anfielen, untersucht und daraus zunächst Selen extrahiert. Einige Zeit später untersuchte er die nach der Extraktion verbliebenen Rückstände mit der, kurze Zeit vorher von Robert Bunsen und Gustav Robert Kirchhoff entwickelten, Flammenspektroskopie. Dabei bemerkte er eine leuchtend grüne Spektrallinie, die zu keinem bekannten Element passte und damit zu einem bislang unbekannten Element gehören musste.[13] Auf Grund der charakteristischen grünen Spektrallinie benannte er das neue Element nach dem altgriechisch θαλλός thallós ‚grüner Zweig‘ Thallium.[14] Auch Lamy, der 1862 seine Entdeckungen mitteilte, untersuchte Schlämme aus der Schwefelsäureproduktion im Bleikammerverfahren spektroskopisch und entdeckte die charakteristische grüne Spektrallinie des Thalliums. Ihm gelang es zusätzlich, elektrolytisch metallisches Thallium herzustellen und einige Eigenschaften wie die Dichte die Löslichkeit in Säuren oder die Reaktion mit Halogenen zu bestimmen.[15][16]
Im 19. Jahrhundert wurde Thallium in verschiedenen medizinischen Anwendungen zur Behandlung von Syphilis, Tuberkulose, Typhus und Malaria eingesetzt.[17] Thallium(I)-acetat wurde trotz seiner Giftigkeit auch später noch für die Haarentfernung bei Kindern, etwa bei Pilzkrankheiten an der Kopfhaut, genutzt.[18]
Ab 1920 wurden Thalliumverbindungen, vor allem Thallium(I)-sulfat als Rodentizid zur Bekämpfung von Ratten eingesetzt.[19] Durch die leichte Verfügbarkeit als frei verkauftes Rattengift und die hohe Toxizität wurde Thallium in einigen bekannten Fällen als Mordgift eingesetzt.[20] Ein solcher Giftmord durch Thalliumvergiftung wurde von Agatha Christie im Roman Das fahle Pferd dargestellt.[17] Der Verkauf von Thallium als Rodentizid wurde in den Vereinigten Staaten 1973 verboten.[19]
Vorkommen
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Thallium ist auf der Erde ein seltenes Element, seine Häufigkeit in der kontinentalen Erdkruste beträgt etwa 0,85 ppm.[21] Dabei kommt es in der kontinentalen Kruste deutlich häufiger vor als in der ozeanischen Kruste und im Erdmantel. Dies hat den Hintergrund, dass es auf Grund seines großen Ionenradius in die Kristallstrukturen von Mantelgesteinen wie Pyroxen und Olivin nicht eingebaut wird. Gleichzeitig ist es in Lavaschmelzen ein inkompatibles Element und reichert sich daher bevorzugt in der Schmelze an.[22]
Als einwertiges Element ähnelt Thallium geochemisch den schweren Alkalimetallen Kalium, Rubidium und Caesium und findet sich daher in kaliumreichen Gesteinen. So enthalten etwa Kalifeldspat und Biotit Thalliumgehalte von 1 bis 10 ppm. Gleichzeitig ist Thallium chalkophil (schwefelliebend) und reichert sich in Sulfidschmelzen an.[22] Es findet sich in höheren Konzentrationen in schwefelhaltigen Erzen wie Galenit, Sphalerit oder Pyrit. Chalkopyrit kann sogar bis zu 5 % Thallium enthalten.[23] Auch in Kohle ist Thallium enthalten, typische Gehalte betragen 0,5 bis 3 mg·kg−1. Besonders hohe Konzentrationen findet man in schwefel- und arsenhaltiger Kohle, wie sie beispielsweise in Kentucky abgebaut wird.[24]
Es gibt eine Reihe von Thalliummineralen, die alle selten vorkommen. Die meisten sind sulfidische Minerale wie beispielsweise Lorándit TlAsS2 oder Crookesit Cu7TlSe4, es sind aber auch Halogenide wie Hephaistosit TlPb2Cl5 oder Oxide wie Avicennit Tl2O3 bekannt. Thallium kommt nicht gediegen als Element in der Natur vor. Insgesamt sind 2025 90 unterschiedliche Thalliumminerale bekannt.[25] Es gibt nur wenige Orte, an denen größere Mengen Thalliumminerale vorkommen. Hierzu zählen Lanmuchang und Lhorong in China sowie Allchar in Nordmazedonien.[26]
Da Thalliumverbindungen wasserlöslich sind, ist das Element in Flüssen und Meerwasser enthalten. Die typische Konzentration beträgt etwa 10 bis 20 ng·l−1, kann in Flüssen jedoch je nach vorhandenen Gesteinen schwanken. Auch im Boden findet man Thallium, typischerweise in Konzentrationen von 0,01 bis 0,5 mg·kg−1. Es sind in Gebieten mit hohen Thalliumgehalten im Gestein aber auch deutlich höhere Konzentrationen bekannt.[26]
Durch industrielle Prozesse, etwa die Verbrennung von Kohle, die Verhüttung von Erzen zur Gewinnung vor allem von Blei und Zink sowie in der Zementindustrie gelangen größere Mengen Thallium in die Umwelt. Es wird geschätzt, dass pro Jahr 2000 bis 5000 Tonnen Thallium auf diese Art freigesetzt werden. Besonders hohe Konzentrationen an Thallium weist Flugasche, insbesondere bei Partikeln mit kleinem Durchmesser, auf.[24]
Gewinnung und Darstellung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Thalliumminerale haben auf Grund ihrer Seltenheit keine wirtschaftliche Bedeutung und werden nicht, etwa für die Gewinnung von Thallium oder seiner Verbindungen, abgebaut. Eine Ausnahme war das LOREX-Experiment (Lorandit-Experiment), als zwischen 1987 und 1993 gezielt Lorándit aus Allchar in Nordmazedonien gesammelt wurde, um Neutrinos der Sonne zu erforschen.[27] Stattdessen wird das Element aus verschiedenen Abfallstoffen, insbesondere aus der Zinkverhüttung extrahiert. Während der pyrometallurgischen Verhüttung von thalliumreichen Zinkerzen reichert sich das Element im Flugstaub an[28] und auch in der hydrometallurgischen Verarbeitung muss Thallium aus zinkhaltigen Lösungen entfernt werden. Dies liegt daran, dass Thallium bei der Elektrolyse von Zink durch sein höheres Standardelektrodenpotential eine galvanische Zelle bildet, Zink wieder auflöst und so die Ausbeute senkt.[29] Zudem ist es auf Grund der Giftigkeit und Umweltschädlichkeit wichtig, dass Abwässer möglichst geringe Thalliumgehalte aufweisen.[30]
Aus thalliumreichem Flugstaub kann das Element mit verschiedenen Mitteln ausgelaugt werden. Hierzu zählen heißes Wasser, Schwefelsäure und die Alkalilaugung, bei der eine Natriumhydroxid-Lösung verwendet wird. Alkalilaugung ist im Vergleich effektiver als eine Laugung mit Schwefelsäure oder heißem Wasser.[28] Um Thallium aus Abwässern, die häufig nur eine geringe Konzentration aufweisen, zu entfernen, können verschiedene Methoden genutzt werden. Hierzu zählen Adsorption, etwa mit Braunstein, Oxidation mit anschließender Fällung, Ionenaustausch und Extraktion, beispielsweise mit Bis(2-ethylhexyl)phosphat oder Tri-n-butyl-phosphat.[31] Um Thallium effektiv aus wässrigen Lösungen zu fällen, muss das in der Regel einwertig vorliegende Tl erst zum dreiwertigen oxidiert werden. Dies ist unter anderem mit Kaliumpermanganat möglich, wobei das Thallium oxidiert wird und als Thallium(III)-hydroxid zusammen mit Mangan(IV)-oxid ausfällt. Auch eine Fenton-artige Reaktion mit Eisen und Wasserstoffperoxid ist möglich.[30]

Metallisches Thallium kann entweder durch Reaktion mit Zink oder elektrolytisch gewonnen werden. Eine Elektrolyse mit klassischen Elektroden, etwa einer Graphit-Anode und Stahl-Kathode ist möglich, jedoch technisch schwierig. Sie ist nur bei hohen Thalliumkonzentrationen möglich, was durch die geringe Löslichkeit von Thalliumsulfat beschränkt ist. Zudem entsteht ein schwammartiger Niederschlag, der zunächst mit einem Alkaliaufschluss weiterverarbeitet werden muss, um Metallbarren herzustellen. Die Elektrolyse kann durch schnelles Zirkulieren des Elektrolyten verbessert werden.[31] Alternativ kann eine saure, thalliumhaltige Lösung mit metallischem Zink versetzt werden. Dieses reagiert in einer Redoxreaktion, wobei Thallium ausfällt und das Zink in Lösung geht. Jedoch bildet sich auch hier roher Thallium-Schwamm, der weiterverarbeitet werden muss.[28]
Weiterhin fällt Thallium auch bei verschiedenen Reinigungsverfahren von Metallen durch Destillation an, wie bei der Vakuumdestillation von Cadmium[32] oder von Arsen(III)-oxid. Hierbei wird zunächst bei 430 °C das Arsenoxid verflüchtigt, danach Natriumchlorid hinzugefügt und das Thallium bei 800 °C verdampft.[33.1]
Um das rohe Thallium zu reinigen, können verschiedene Verfahren angewendet werden. So können unterschiedliche Löslichkeiten der Sulfate, Sulfide und Carbonate genutzt werden, um andere Elemente abzutrennen. Elektrolytisch kann es über ein mehrstufiges Verfahren gereinigt werden, wobei zuletzt eine Thalliumperchlorat-Natriumperchlorat-Lösung als Elektrolyt genutzt wird und 99,9999 % reines Thallium produziert werden kann.[33.2]
Die Gesamtmenge an produziertem Thallium ist gering, sie betrug 2023 wahrscheinlich etwa 10 Tonnen. Wichtigste Produktionsländer sind wahrscheinlich Kasachstan, Russland und die Volksrepublik China.[34]
Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Physikalische Eigenschaften
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Thallium ist ein bläulich-weißes, weiches und zähes Schwermetall, das in vielen Eigenschaften dem Blei sehr ähnlich ist. Es schmilzt bei 304 °C (Blei 327 °C)[35] und besitzt einen großen flüssigen Bereich, bis es bei 1460 °C[9] siedet. Beim Erstarren erfolgt eine Volumenvergrößerung des Metalls von 3,23 %.[33.3] Maßgeblich verantwortlich für die Eigenschaften des Thalliums sind Relativistische Effekte und insbesondere der Inert-Pair-Effekt. Dadurch steht nur ein Valenzelektron für die Metallbindung zur Verfügung und es besteht in der Kristallstruktur des Metalls ein verhältnismäßig großer Abstand der Thalliumatome von 3,40 Å.[36.1] Als sehr weiches Material (Brinell-Härte 29,4 N/mm2, Mohs-Härte 1,2) mit geringer Festigkeit kann es auch im Kalten gut verformt werden. Beim Biegen gibt es ähnlich dem Zinnschrei ein knirschendes Geräusch von sich.[33.3]
Das Element kristallisiert bei Raumtemperatur in einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung mit der Raumgruppe P63/mmc (Raumgruppen-Nr. 194) und den Gitterparametern a = 3,45 Å und c = 5,51 Å (α-Thallium). Bei 230 °C geht die Kristallstruktur in die β-Form über. Diese kristallisiert in einer kubisch-raumzentrierten Kugelpackung mit der Raumgruppe Im3m (Raumgruppen-Nr. 229) und dem Gitterparameter a = 3,87 Å.[37][35] Zudem ist eine Hochdruckmodifikation bekannt, in die Thallium bei etwa 3,5 GPa übergeht und die eine kubisch-flächenzentrierte Struktur aufweist. Theoretische Berechnungen deuten darauf hin, dass bei extrem hohen Drücken eine weitere, tetragonale Modifikation stabil ist.[38][39]
Bei sehr niedrigen Temperaturen zeigt Thallium Supraleitung, seine Sprungtemperatur beträgt 2,4 K.[40]
Chemische Eigenschaften
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Thallium ist ein sehr reaktives Metall. Schon bei Raumtemperatur, beim Erhitzen schneller, reagiert es mit Sauerstoff zu Thallium(I)-oxid und Thallium(III)-oxid. Dabei wird es im Gegensatz zu Gallium und Indium nicht durch eine Oxidschicht passiviert. Bei der Verbrennung zeigt Thallium eine charakteristische grüne Flammenfarbe. Ist die Luft feucht, bildet sich Thallium(I)-hydroxid. Wird Thallium längere Zeit in Wasser mit Luftzugang aufbewahrt, bildet sich Thallium(I)-carbonat. Es wird darum unter Paraffin aufbewahrt.[41.1][33.3] Luftfreies Wasser reagiert dagegen nicht mit Thallium.[36.2]
Die Halogene reagieren schon bei Raumtemperatur mit Thallium, Schwefel, Selen und Tellur bei höheren Temperaturen. Dagegen gibt es keine Reaktion mit Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff.[33.3]
In den meisten Säuren, insbesondere Salpeter- und Schwefelsäure, sowie in Alkoholen ist Thallium gut löslich, dagegen löst Salzsäure auf Grund der Schwerlöslichkeit von Thallium(I)-chlorid das Metall nur langsam, auch Flusssäure greift es nur langsam an. Unlöslich ist Thallium in Ammoniak und Alkalilaugen.[33.3][36.2]
Flüssiges Thallium reagiert mit den meisten Metallen, Ausnahmen sind reines Eisen, Mangan bis 1000 °C, Chrom-Nickel-Stahl, Aluminium, Nickel und Monel bis 650 °C.[41.2]
Isotope
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Thallium hat zwei stabile Isotope: 203Tl und 205Tl. Letzteres befindet sich am Ende der Neptunium-Zerfallsreihe. Da aber das Vorgängernuklid 209Bi mit 1.9e19 Jahren eine extrem lange Halbwertszeit hat, sind im Laufe der Erdgeschichte noch fast keine von den ursprünglich vorhandenen schwereren Nukliden in dieser Reihe zu 205Tl zerfallen.
Verwendung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- niedrigschmelzende Gläser (zwischen 125 und 150 °C)
- infrarotdurchlässige Gläser
- Gläser mit hohem Brechungsindex für Optik von Fotokopierern und Faxgeräten
- hoch IR-brechende Medien für die ATR-Infrarotspektroskopie (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 Photozellen
- Detektoren für Gammastrahlung
- bei nuklearmedizinischen Untersuchungen wie Myokardszintigrafie und Nebenschilddrüsenszintigrafie[42]
- Thalliumnitrat als grüner Leuchtstoff in Seenotraketen (problematisch wegen Giftigkeit)
- als Quecksilberlegierung (Amalgam) in Thermometern für niedrige Temperaturen (bis −58 °C)
- als Hochtemperatursupraleiter in Hg0,8Tl0,2Ba2Ca2Cu2O8
- Zugabe in Bleitelluriden zur Effizienzsteigerung thermoelektrischer Materialien[43]
Biologische Bedeutung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Thallium wird gut vom Körper aufgenommen, vor allem über den Magen-Darm-Trakt oder die Lunge. Dreiwertiges Thallium (Tl3+) wird im Körper rasch zu einwertigem Thallium (Tl+) reduziert und elementares zu Tl+ oxidiert, das sich sehr schnell verteilt und über die Na+/K+-Pumpe aus dem Blutkreislauf ins Zellgewebe und in die Organe transportiert wird. Aufgrund des Ionenradius des Tl+ wird es vom Körper wie Kalium-Ionen K+ angesehen und transportiert. 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 ist Tl+ bei der Ausscheidung aus dem Körper bedenklich. 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 durch die Rückresorption der Tl+-Ionen im Darm verhindert. Zwar ist dieser Ausscheidungsweg mengenmäßig kleiner als der über die Niere, diese ist 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 Eisen(III)hexacyanoferrat(II) (landläufig als „Berliner Blau“ bekannt) an. Die über die Gallensekrete in den Zwölffingerdarm abgegebenen Tl+ werden dort bzw. im Darm von Berliner Blau chemisch gebunden und schließlich über den Kot ausgeschieden.
Für Thallium wurde noch keine biologische Funktion bestätigt. Und obwohl Thallium in Meerwasser als konservatives, d. h. relativ unbeeinflusstes und in der Wassersäule gleichmäßig verteiltes Spurenelement gilt, wurde 2021 in einem Mesokosmos-Experiment dessen Einbezug in Phytoplanktonblüten demonstriert.[44]
Sicherheitshinweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Toxizität
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Thallium und thalliumhaltige Verbindungen wie Thalliumsulfat sind hochgiftig und müssen mit größter Vorsicht gehandhabt werden. Seit der allgemeinen Verfügbarkeit des thalliumsulfathaltigen Ratten- und Mäusegiftes „Zelio“ hat es eine zunehmende Zahl an Mord- und Selbstmordfällen mit Thalliumpräparaten gegeben.[45]
Die tödliche Dosis für erwachsene Menschen beträgt zirka 800 mg. Eine akute Thalliumvergiftung hat meist eine ein bis zweitägige symptomlose Latenzzeit, ähnlich wie bei Blei- oder Quecksilber-Vergiftungen. Anschließend treten relativ unspezifische Symptome wie Störungen im Gastrointestinaltrakt mit Durchfall, allgemeinem Unwohlsein und abdominellen Schmerzen auf. Auch das Nervensystem kann geschädigt werden, Symptome sind beispielsweise Polyneuropathien. Folgend werden in den ersten zwei Wochen physische und Sensibilitätsstörungen der unteren, später auch der oberen Extremitäten beobachtet. Blutdruckanstieg, Sehstörungen und Enzephalopathie können auch auftreten. Die Maximalphase der Vergiftung tritt meist nach zwei bis drei Wochen auf, begleitet von starkem, reversiblem Haarausfall der Kopfhaare und später auch der übrigen Körperhaare. In der Spätphase kann es zu Nierenfunktionsstörungen und Schädigungen der Erythrozyten kommen. Nach etwa vier Wochen erscheinen auf den Fingernägeln häufig sog. Mees-Nagelbänder, weiße, durch gestörtes Nagelwachstum gebildete Querstreifen. Nach dem Abklingen der akuten Symptome können irreversible Störungen wie Lähmungen peripherer Nerven, Gedächtnisprobleme und Verminderung des Orientierungssinns bestehen bleiben.[46] Es kann eine dauerhaft herabgesetzte geistige Leistungsfähigkeit zurückbleiben, wobei sehr schwere Vergiftungen zu schwersten irreversiblen Gehirnschäden führen können.[47][48] Die Körperbehaarung entwickelt sich nach wenigen Monaten wieder neu. Geringere Mengen führen zu einer chronischen Vergiftung, die längere Zeit unerkannt bleiben kann.
Einen Grenzwert für Thallium im Trinkwasser gibt es in der EU derzeit (Stand 2022) nicht, in den USA hat die Umweltbehörde EPA einen Grenzwert von 2 ppb oder µg/L festgelegt. In Deutschland gibt es seit 2006 eine Empfehlung des Bundesinstitutes für Risikobewertung, wonach eine Gesamtaufnahme von Thallium 10 µg pro Tag nicht überschritten werden soll. Angenommen wird in der Empfehlung, dass die Hälfte des Thalliums über die Nahrung aufgenommen wird, wodurch bei einem Trinkwasserbedarf von ca. 2 Liter pro Tag der empfohlene Maximalwert 2,5 µg/L beträgt.[49]
Anreicherungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Bei der Zementherstellung kann sich Thallium in Form seiner flüchtigen Halogenide im Abgasreinigungssystem anreichern.[50]
Tierische und pflanzliche Nahrungsmittel enthalten in der Regel nicht mehr als 0,1 mg/kg Tl. Dennoch können zum Beispiel Pilze und einige Kohlsorten Thallium bis zu 1 mg/kg akkumulieren.
Verbindungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Im Gegensatz zu den leichteren Gruppenmitgliedern kommt Thallium überwiegend in der Oxidationsstufe +I vor. Dies ist auf den relativistischen 6s-Inertpaar-Effekt zurückzuführen, da die Ionisierungsenergie der 6s-Elektronen anormal hoch ist. Die Oxidationsstufen +II und +III sind auch möglich, jedoch wesentlich seltener vorzufinden. 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. So ist Thalliumcarbonat das einzige leicht wasserlösliche Schwermetallcarbonat. Andererseits existieren auch Parallelen zur entsprechenden Oxidationsstufe des Silbers (Thalliumhalogenide sind schwerlöslich und lichtempfindlich).
Thalliumverbindungen zeigen eine intensiv grüne Flammenfärbung, im Spektroskop ist eine scharfe Emissionslinie bei 535 nm charakteristisch (wichtig in der Forensik).
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
- ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Thallium) entnommen.
- ↑ Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert, da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements örtlich schwanken kann, ergibt sich für das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich. Siehe: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1, doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14.
- ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
- 1 2 3 4 5 Eintrag zu thallium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd). Abgerufen am 13. Juni 2020.
- 1 2 3 4 5 Eintrag zu thallium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
- ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Thallium) entnommen.
- ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
- 1 2 3 Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
- ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Thallium) entnommen.
- ↑ Eintrag zu Thallium in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
- 1 2 Eintrag zu Thallium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Januar 2025. (JavaScript erforderlich)
- ↑ William Crookes: On the Existence of a New Element, probably of the Sulphur Group. In: The Chemical News. 1861, 3, 69, S. 193–194 (online auf Commons).
- ↑ William Crookes: Further Remarks on the Supposed New Metalloid. In: The Chemical News. 1861, 3, 69, S. 303 (online auf Commons).
- ↑ Auguste Lamy: De l’existence d’un nouveau métal, le thallium. In: Comptes rendus. 1862, 54, S. 1255–1258 (Digitalisat auf Gallica).
- ↑ Paweł Miśkowiec: Name game: the naming history of the chemical elements: part 2—turbulent nineteenth century. In: Foundations of Chemistry. 2023, 25, S. 215–234, doi:10.1007/s10698-022-09451-w.
- 1 2 Torsten Arndt, Georg Jochem, Karsten Stemmerich: Thallium - von Crookesʼ grünem Zweig zu Christies fahlem Pferd. In: Toxichem Krimtech. 2022, 46, 89, S. 5–21 (online bei der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie).
- ↑ R. Volk, F. Winter: Lexikon der Kosmetischen Praxis. Springer, 1936, ISBN 978-3-7091-5297-3, S. 629.
- 1 2 David E. Guberman: Thallium (Tl). In: United States Geological Survey: Metal Prices in the United States Through 2010. Scientific Investigations Report 2012–5188. Reston, Virginia, 2013, S. 178–180 (online).
- ↑ Mechthild Amberger-Lahrmann: Gifte: Geschichte der Toxikologie. Springer, 1988, ISBN 978-3-642-71047-6, S. 105–108.
- ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85. Auflage. (Internet-Version: 2005), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea, S. 14-14.
- 1 2 Josh Wimpenny: Thallium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 172–176.
- ↑ A.L. John Peter, T. Viraraghavan: Thallium: a review of public health and environmental concerns. In: Environment International. 2004, Band 31, Nummer 4, S. 493–501, doi:10.1016/j.envint.2004.09.003.
- 1 2 M. Antonia López-Antón, D. A. Spears, Mercedes Díaz‐Somoano, M. Rosa Martı́nez-Tarazona: Thallium in coal: Analysis and environmental implications. In: Fuel. 2012, Band 105, S. 13–18 doi:10.1016/j.fuel.2012.08.004.
- ↑ The mineralogy of Thallium. mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 9. Oktober 2025.
- 1 2 Zdzisław M. Migaszewski, Agnieszka Gałuszka: Abundance and fate of thallium and its stable isotopes in the environment. In: Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2021, Band 20, Nummer 1, S. 5–30 doi:10.1007/s11157-020-09564-8.
- ↑ Blazo Boev, Rade Jelenkovic: Allchar Deposit in Republic of Macedonia – Petrology and Age Determination. In: Ali Ismail Al-Juboury (Hrsg.): Petrology - New Perspectives and Applications. IntechOpen, 2012, ISBN 978-953-51-4932-3, S. 154.
- 1 2 3 Jiang Liu, Jianguang Yang, Xiaobin Fan, Ziyi Yang, Shiyang Tang, Yong Ke, Yunyan Wang, Chaobo Tang: Selective extraction of thallium from zinc oxide dust: Achieving thallium removal and resource reserve. In: Separation and Purification Technology. Band 394, Nr. 1, 2026, Artikel 137369, doi:10.1016/j.seppur.2026.137369.
- ↑ Bangguo Xiong, Shufen Liu, Yong Wang, Zhimei Xia, Longgang Ye: Enhanced thallium removal from zinc sulfate solutions using Lead(II) addition. In: Journal of Cleaner Production. Band 430. 2023, Artikel 139695, doi:10.1016/j.jclepro.2023.139695.
- 1 2 Haiyin Xu, Yuanling Luo, Ping Wang, Jian Zhu, Zhaohui Yang, Zhiming Liu: Removal of thallium in water/wastewater: A review. In: Water Research. Band 165, 2019, Artikel 114981, doi:10.1016/j.watres.2019.114981.
- 1 2 Jiang Liu, Jianguang Yang, Changhong Wang, Tianxiang Nan, Qiang Zhu, Chaobo Tang: Efficient recovery of thallium from sulfuric acid electrolyte via cyclone electrowinning. In: Journal of Water Process Engineering. Band 88, 2026, Artikel 110162, doi:10.1016/j.jwpe.2026.110162.
- ↑ Karl-Heinz Schulte-Schrepping, Magnus Piscator: Cadmium and Cadmium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a04_499, S. 4.
- Heinrich Micke, Hans Uwe Wolf: Thallium and Thallium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2012, doi:10.1002/14356007.a26_607.
- ↑ Souleymane H. Saloum: Thallium. In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Februar 2026.
- 1 2 Donald R. Burgess Jr.: Phase Transition Temperatures of the Solid Elements at Atmospheric Pressure. NIST Technical Note 2312. National Institute of Standards and Technology, März 2012, S. 11, doi:10.6028/NIST.TN.2312.
- A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
- ↑ H. Lipton, A. R. Strokes: Structures of Thallium. In: Nature. Band 148, 1941, S. 437, doi:10.1038/148437a0.
- ↑ C. Cazorla, S. G. MacLeod, D. Errandonea, K. A. Munro, M. I. McMahon C. Popescu: Thallium under extreme compression. In: Journal of Physics: Condensed Matter. Band 28, Nr. 44, 2016, Artikel 445401, doi:10.1088/0953-8984/28/44/445401.
- ↑ Komsilp Kotmool, Sudip Chakraborty, Thiti Bovornratanaraks, Rajeev Ahuja: Role of relativity in high-pressure phase transitions of thallium. In: Scientific Reports. Band 7, 2017, Artikel 42983, doi:10.1038/srep42983.
- ↑ Christina Buzea, Kevin Robbie: Assembling the puzzle of superconducting elements: a review. In: Superconductor Science and Technology. 18, 2005, doi:10.1088/0953-2048/18/1/R01, S. R1–R8.
- Richard Kieffer, Gerhard Jangg, Peter Ettmayer: Sondermetalle. Springer, Wien, 1971, ISBN 978-3-7091-3387-3.
- ↑ Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e. V. Abgerufen am 2. November 2021.
- ↑ TR: Strom aus Abgas-Abwärme. 30. Juli 2008.
- ↑ Corinna Mori, Melanie Beck, Nils H. Hintz, Julian Merder, Carina Bunse, Thorsten Dittmar, Leon Dlugosch, Lea Böttcher, Katharina Pahnke, Maren Striebel, Bernhard Schnetger, Meinhard Simon, Hans-Jürgen Brumsack: Biogeochemical thallium cycling during a mesocosm phytoplankton spring bloom: Biotic versus abiotic drivers. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 313, November 2021, S. 257–276, doi:10.1016/j.gca.2021.08.002.
- ↑ Helmut Schubothe: Vergiftungen. In: Ludwig Heilmeyer (Hrsg.): Lehrbuch der Inneren Medizin. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1955; 2. Auflage ebenda 1961, S. 1195–1217, hier: S. 1205 f. (Thalliumvergiftung).
- ↑ Matthias Klemm, Dieter Meißner: Problematik, Klinik und Beispiele der Spurenelementvergiftung - Thallium. In: Toxichem Krimtech. Band 79, Nr. 1, 2012, S. 17–22 (gtfch.org [PDF]).
- ↑ The heartbreaking saga of Zhu Ling ( vom 23. Oktober 2016 im Internet Archive).
- ↑ C. Thompson, J. Dent, P. Saxby: Effects of thallium poisoning on intellectual function. In: The British journal of psychiatry. Band 153, 1988, S. 396–399. PMID 3250680.
- ↑ Baden-Württemberg Untersuchungsämter für Lebensmittelüberwachung und Tiergesundheit 16. Dezember 2011 (ua-bw.de, abgerufen am 24. August 2022).
- ↑ W. Weisweiler, E. Mallonn: Thalliumiodid – Bildung, Verflüchtigung, Anreicherung. Iod und Thallium im Zementproduktionsprozeß. In: Staub – Reinhaltung der Luft. 52, 1. März 1992, S. 107–112.
- Gefährlicher Stoff mit harmonisierter Einstufung (CLP-Verordnung)
- Giftiger Stoff bei Verschlucken
- Giftiger Stoff bei Einatmen
- Gesundheitsschädlicher Stoff (Organschäden)
- Umweltgefährlicher Stoff (chronisch wassergefährdend)
- Gruppe-13-Element
- Erdmetall
- Periode-6-Element
- Chemisches Element
- Hexagonales Kristallsystem