Thallium (RO: Tallium)"tallium" i Retskrivningsordbogen. Hentet 6. april 2019. er et grundstof med kemisk symbol Tl og atomnummer 81 i det periodiske system. Thallium i sin rene, isolerede form er gråt og blødt og minder om tin, men ændrer farve ved kontakt med luft. Det forekommer ikke i sin rene form i naturen. Thallium blev opdaget i 1861 af kemikerne William Crookes og Claude-Auguste Lamy (uafhængigt af hinanden) i rester fra produktionen af svovlsyre. Begge benyttede den nyligt opfundne metode flammespektroskopi, ved hvilken thallium danner en markant grøn spektrallinje. Navnet thallium, fra græsk θαλλός, thallos, blev givet af Crookes. Året efter isolerede Lamy thallium ved hjælp af elektrolyse.
Thallium optræder i oxidationstrin +3 og +1 i salte. Thallium i oxidationstrin +3 minder om de andre grundstoffer i gruppe 13 (bor, aluminium, gallium og indium). I oxidationstrin +1, som er langt mere almindelig hos thallium end hos de andre gruppe 13-grundstoffer, opfører thallium sig dog mere som et alkalimetal; geologisk set forekommer thallium(I) fortrinsvis i kalium-holdige malme, og i organismen (ved indtagelse) håndteres det på mange måder som kaliumioner (K+) af cellernes ionpumper.
Kommercielt produceres thallium ikke fra kaliummalme, men som et biprodukt ved raffinering af tungmetalsulfid-malme. Omkring 60-70 % af det producerede thallium bruges i elektronikindustrien, og resten finder anvendelse i den farmaceutiske industri og ved glasfremstilling. Det bruges desuden i infrarøde detektorer. Den radioaktive isotop thallium-201 anvendes i små, ugiftige mængder (i form af det opløselige klorid TlCl) til nuklearmedicinsk scanning i forbindelse med en type hjertediagnostik.
Opløselige thalliumsalte (af hvilke mange er nærmest uden smag) er yderst giftige og er tidligere blevet anvendt som rottegift og insekticider. Brugen af thallium til skadedyrsbekæmpelse er blevet begrænset eller forbudt i mange lande. Thalliumforgiftning resulterer bl.a. i hårtab. Historisk set har thallium været populært som mordvåben (i lighed med arsenik). I filmen Spectre blev Mr. White forgiftet af thallium.
Egenskaber Thallium er ekstremt blødt og formbart og kan ved stuetemperatur skæres med en kniv. Isoleret er thallium gråt og skinnende, men ved kontakt med luft antager overfladen en mat, blygrå farve, idet der dannes et oxidlag. I fugtig luft dannes der thalliumhydroxid på overfladen. Luftens påvirkning kan forhindres ved nedsænkning i olie. Thallium opløses hurtigt i svovl- og salpetersyre under dannelse af hhv. sulfat- og nitratsalte, hvorimod saltsyre fører til dannelsen af et uopløseligt lag af thallium(I)chlorid. Thalliums standardelektrodepotential er −0,34 V, en anelse højere end for jern(II) (−0,44 V).
Isotoper Thallium har 25 kendte isotoper med atomare masser mellem 184 og 210 u. 203Tl og 205Tl er de eneste stabile isotoper, og 204Tl er den mest stabile radioaktive isotop med en halveringstid på 3,78 år.
205Tl udgør det sidste henfaldsprodukt i 4n+1-henfaldsserien (også kendt som neptunium-serien).
202Tl (halveringstid 12,23 dage) kan fremstilles i en cyklotron, hvorimod 204Tl dannes ved neutronaktivering af stabilt thallium i en kernereaktor.
201Tl (halveringstid 73 timer) henfalder ved elektronindfangning under udsendelse af Hg-røntgenstråling (ca. 70-80 keV) og fotoner med 135 og 167 keV i 10 % af den samlede forekomst; denne isotop kan derfor anvendes til medicinsk billeddannelse uden at udsætte patienten for en farlig strålingsdosis. Det er den almindeligst benyttede isotop ved kernemedicinsk hjertediagnostik.
208Tl (halveringstid 3,05 minutter) opstår naturligt ved henfald af thorium. Isotopen afgiver gammastråling ved 2615 keV, hvilket er det dominerende højenergiske bidrag til baggrundsstrålingen.
Kemiske egenskaber Thalliums to almindeligste oxidationstrin er +1 og +3. De fleste forbindelser af thallium(I) minder om de tilsvarende forbindelser af kalium og sølv (thallium(I)'s ionradius er 1,47 Å, mens kaliums ionradius er 1,33 Å og sølvs 1,26 Å), hvilket gjorde, at thallium nogle gange blev opfattet som et alkalimetal i Europa (dog ikke i Storbritannien) i årene umiddelbart efter dets opdagelse. F.eks. reagerer det vandopløselige, stærkt basiske thallium(I)hydroxid med carbondioxid under dannelse af vandopløseligt thalliumcarbonat. Dette carbonat er det eneste vandopløselige tungmetalcarbonat. Ligheden med sølvforbindelser ses hos halogenid-, oxid- og sulfidforbindelserne. Thallium(I)bromid er en lysfølsom gul forbindelse meget lig sølvbromid, mens det sorte thallium(I)oxid og thallium(I)sulfid minder meget om sølvoxid og sølvsulfid.
Forbindelser af thallium i oxidationstrin +3 minder om de tilsvarende forbindelser af aluminium(III). De er middelstærke oxidationsmidler, hvilket fremgår af standardelektrodepotentialet på +0,72 V for reaktionen Tl3+ + 3 e- → Tl (s). Thallium(III)oxid er et sort, fast stof, der ved 800 °C dekomponerer til thallium(I)oxid og dioxygen.
Historie Thallium (af græsk θαλλός, thallos, dvs. "en grøn kvist")Liddell, Henry George and Scott, Robert (eds.) "θαλλος ", in A Greek–English Lexicon, Oxford University Press. blev opdaget i 1861 ved hjælp af flammespektroskopi.Thallium blev opdaget af både William Crookes og Claude Auguste Lamy, der arbejdede uafhængigt af hinanden: Crookes, William (March 30, 1861) "On the existence of a new element, probably of the sulphur group," Chemical News, vol. 3, pp. 193–194; reprinted in: ; Crookes, William (May 18, 1861) "Further remarks on the supposed new metalloid," Chemical News, vol. 3, p. 303. Crookes, William (June 19, 1862) "Preliminary researches on thallium," Proceedings of the Royal Society of London, vol. 12, pages 150–159. Lamy, A. (May 16, 1862) "De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium," Comptes Rendus, vol. 54, pages 1255–1262. Navnet skyldes thalliums klare grønne spektrallinje.
Efter offentliggørelsen af en forbedret flammespektroskopi-metode udviklet af Robert Bunsen og Gustav Kirchhoff og opdagelsen af cæsium og rubidium i hhv. 1859 og 1860 blev flammespektroskopi en anerkendt metode til bestemmelse af mineralers og kemiske produkters bestanddele. William Crookes og Claude-Auguste Lamy begyndte begge at bruge metoden. Crookes benyttede den til at undersøge selenforbindelser fra blykammeret på en svovlsyrefabrik ved Abberode i Harzen for tellur. Prøverne til sine undersøgelser af selencyanid havde han modtaget nogle år forinden. I 1862 lykkedes det Crookes at isolere små mængder af det nye grundstof thallium og måle egenskaberne for nogle af dets forbindelser. Claude-Auguste Lamy benyttede et spektrometer magen til Crookes' til at bestemme indholdet af en selenholdig substans, der dannedes ved produktion af svovlsyre ud fra mineralet pyrit. Herved opdagede han den karakteristiske grønne spektrallinje og konkluderede, at der var et hidtil ukendt grundstof til stede. Lamy havde modtaget sine prøver fra sin ven Fréd Kuhlmanns svovlsyrefabrik, hvor biproduktet var til stede i stor mængde. Fra denne kilde begyndte Lamy at isolere grundstoffet. Det lykkedes ham at isolere store mængder thallium, hvilket gjorde ham i stand til at bestemme egenskaberne for mange af dets forbindelser og fremstille en lille blok af rent thallium, hvilket han gjorde ved at omsmelte thalliummet, han havde udvundet ved elektrolyse af thalliumsalte.
Eftersom begge kemikere opdagede thallium uafhængigt af hinanden, og en stor del af arbejdet, især isoleringen af rent thallium, var blevet foretaget af Lamy, forsøgte Crookes at hævde sin del af æren. I 1862 modtog Lamy en medalje ved den internationale udstilling i London "for opdagelsen af en ny og rigelig thalliumkilde", og efter kraftige protester modtog Crookes ligeledes en medalje "for opdagelsen af det nye grundstof thallium". Uoverensstemmelsen mellem de to kemikere fortsatte gennem 1862 og 1863, men aftog, da Crookes i juni 1863 blev optaget i Royal Society.
Thallium blev hovedsageligt brugt som et giftstof til bekæmpelse af gnavere. Efter talrige ulykker blev brugen af thallium forbudt i USA ved executive order 11643 i februar 1972. I de følgende år forbød mange andre lande brugen af thallium.
Forekomst og produktion Skønt thallium forekommer i moderat mængde i jordskorpen med en anslået koncentration på 0,7 mg/kg, for det meste sammen med kaliumholdige mineraler i ler, jord og granit, er det ikke økonomisk rentabelt at udvinde thallium fra disse kilder. I praksis udvindes thallium som et sporstof i sulfidmalme af kobber, bly, zink og andre tungmetaller.
thumb|left|A close view of a rock crusted with groups of glassy, lustrous, silvery-blue hutchinsonite, in tight clusters of loosely aligned needle-like crystals, among smaller clusters of tiny orange-brown crystals|Krystaller af hutchinsonit (TlPbAs5S9) Thallium findes i mineralerne crookesit, TlCu7Se4, hutchinsonit, TlPbAs5S9, og lorandit, TlAsS2. Thallium forekommer desuden som sporstof i pyrit, og ved ophedning af pyrit i forbindelse med produktion af svovlsyre udvindes thallium som et biprodukt.
Thallium kan desuden isoleres ved udsmeltning af bly- og zinkmalme. Thallium findes i manganknolde på havbunden, men indsamling af disse knolde forhindres af de høje omkostninger. Dertil kommer risikoen for at beskadige havmiljøet. Derudover findes der i naturen adskillige andre thalliummineraler, med et thalliumindhold på mellem 16 og 60 %, i form af komplekser af sulfider eller selenider med antimon, arsen, kobber, bly og/eller sølv. Disse mineraler er imidlertid sjældne og har ingen kommerciel betydning som thalliumkilder. Ved Allchar i det sydlige Makedonien er der som det eneste sted i verden blevet gravet efter thallium. Allchar-lejet skønnes at indeholde endnu 500 ton thallium og er en kilde til sjældne thalliummineraler, f.eks. lorandit.
United States Geological Survey (USGS) anslår, at verdens årlige produktion af thallium er omkring ti ton som et biprodukt ved udsmeltning af kobber-, zink- og blymalme. Thallium udvindes enten fra asken eller slaggerne, der opsamles i slutningen af udsmeltningsprocessen. Råstofferne, som benyttes til produktion af thallium, er forurenet med andre stoffer og skal derfor i første omgang raffineres. Thalliummet udvaskes ved hjælp af en base eller svovlsyre. Thalliummet udfældes gentagne gange fra opløsningen. Til sidst omdannes det til thalliumsulfat, og thalliummet opsamles på plader af platin eller rustfrit stål ved elektrolyse. Produktionen af thallium faldt med omtrent 33 % i perioden fra 1995 til 2009 – fra omkring 15 ton til omkring 10 ton. Idet der findes talrige små lejer og årer med relativt højt thalliumindhold, er det muligt at øge produktionen, såfremt et nyt anvendelsesområde, f.eks. en hypotetisk thalliumholdig højtemperatur-superleder, bliver praktisk muligt uden for laboratorieregi.
Anvendelser Historiske anvendelser Det lugt- og smagløse thallium(I)sulfat (Tl2SO4) blev tidligere brugt som myre- og rottegift. I USA har denne brug af thallium været forbudt pga. sikkerhedsrisici. I årene efter fulgte mange andre lande USA's eksempel. Thalliumsalte har været brugt i behandlingen af ringorm, andre hudinfektioner og til at hjælpe tuberkulosepatienter til at svede mindre om natten. Denne brug er dog blevet indskrænket som følge af thalliums lave terapeutiske indeks (hos mennesker forholdet mellem den giftige dosis og den terapeutiske dosis) og udviklingen af mere avancerede præparater mod disse sygdomstilstande.
Optik