Tallio

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Tallio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
Metallo bianco argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico tallio, Tl, 81
Serie metalli del blocco p
Gruppo, periodo, blocco 13 (IIIA), 6, p
Densità 11850 kg/m3
Durezza 1,2
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 204,3833 amu
Raggio atomico (calc.) 190 (156) pm
Raggio covalente 148 pm
Raggio di van der Waals 196 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d106s26p1
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 3
Stati di ossidazione 3, 1 (debolmente basico)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 577 K (304 °C)
Punto di ebollizione 1746 K (1473 °C)
Volume molare 1,722 × 10-5  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 4,142 kJ/mol
Calore di fusione 164,1 kJ/mol
Tensione di vapore 5,3 × 10-6  Pa a 577 K
Velocità del suono 818 m/s a 298,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-28-0
Elettronegatività 1,62
Calore specifico 129 J/(kg K)
Conducibilità elettrica 6,17 × 106 /m ohm
Conducibilità termica 46,1 W/(m K)
Energia di prima ionizzazione 589,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1971 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2878 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
203Tl 29,524% Tl è stabile con 122 neutroni
204Tl sintetico 3,77 anni β
ε
0,761
0,347
204Pb
204Hg
205Tl 70,476% Tl è stabile con 124 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il tallio è l'elemento chimico di numero atomico 81. Il suo simbolo è Tl.

È un metallo del blocco p grigio e malleabile; somiglia allo stagno, ma scurisce per ossidazione quando è esposto all'aria. Il tallio è molto tossico ed in passato ha trovato uso in topicidi e insetticidi, ma vista la sua tossicità, il suo uso in prodotti di largo consumo è stato bandito. Col tallio si realizzano anche rivelatori di luce infrarossa.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il termine tallio deriva dal greco θαλλός (thallos), cioè "germoglio verde". Il nome è dovuto alle linee di emissione nello spettro, di un colore verde acceso.[1]

Dopo la pubblicazione di un miglior metodo da adottare per condurre una spettroscopia di fiamma, elaborato da Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff,[2] ed a seguito della scoperta del cesio e del rubidio negli anni 1859-1860, la spettroscopia di fiamma è diventata un metodo approvato per determinare la composizione dei minerali e dei prodotti chimici. William Crookes e Claude-Auguste Lamy iniziarono fin da subito ad utilizzare il nuovo metodo. Crookes lo adoperò per fare determinazioni spettroscopiche per il tellurio su composti del selenio depositatisi nella camera principale di un impianto di produzione di acido solforico, vicino Tilkerode, nelle montagne Harz. Aveva ottenuto i campioni per la sua ricerca sul cianuro di selenio grazie ad August Hofmann, qualche anno prima. Nel 1862, Crookes fu in grado di isolare piccole quantità del nuovo elemento e determinare le proprietà di alcuni composti.[3] Claude Auguste Lamy utilizzò uno spettrometro che era simile a quello di Crookes per determinare la composizione di una sostanza contenente selenio, depositatosi durante la produzione di acido solforico dalla pirite. Notò anche la nuova linea verde nello spettro di emissione e concluse che si trovava davanti ad un nuovo elemento. Lamy aveva ricevuto questo materiale dallo stabilimento di acido solforico del suo amico Fréd Kuhlmann e questo sottoprodotto era disponibile in grandi quantità. Lamy iniziò quindi ad isolare il nuovo elemento da quella fonte.[4] Il fatto che Lamy fosse in grado di lavorare ampie quantità di tallio gli permetté di determinare le proprietà di diversi composti e in aggiunta di preparare un piccolo lingotto di tallio metallico rifondendo il minerale che aveva ottenuto per elettrolisi dei sali di tallio.

Poiché entrambi gli scienziati scoprirono il tallio indipendentemente e gran parte del lavoro, soprattutto l'isolamento del tallio metallico è stato fatto da Lamy, Crookes cercato di garantire la sua priorità sul lavoro. Lamy si aggiudicò una medaglia all'Esposizione Internazionale di Londra del 1862: per la scoperta di una nuova e abbondante fonte di tallio e dopo pesanti proteste, anche Crookes ricevette una medaglia: tallio, per la scoperta del nuovo elemento. La polemica tra i due scienziati continuò per tutto il biennio 1862-1863, per poi andare scemando e concludersi dopo l'elezione di Crookes a membro della Royal Society, avvenuta nel giugno del 1863.[5][6]

Essenzialmente il tallio è stato un tempo molto adoperato nei veleni per roditori. Dopo diversi incidenti, l'uso come veleno è stato vietato negli Stati Uniti mediante l'Ordine Esecutivo Presidenziale (President Executive Order) n°11643 del febbraio 1972. Negli anni successivi molti altri Paesi vietato l'uso.[7]

Caratteristiche chimiche e fisiche[modifica | modifica wikitesto]

È un metallo tenero e malleabile, che può essere tagliato anche da un coltello. Esposto all'aria, la sua superficie lucente si ossida assumendo una tinta grigio-bluastra simile a quella del piombo. Col prolungarsi dell'esposizione, si forma sulla superficie del metallo uno strato di ossido. In presenza di acqua si forma invece uno strato di idrossido di tallio. Il suo stato di ossidazione più stabile è il tallio(I), ma sono noti numerosi composti e composti di coordinazione di tallio(III).

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il solfato di tallio(I), inodore e insapore, è usato come veleno per i topi e per le formiche. In molte nazioni è stato vietato per via della sua pericolosità. Tra gli altri usi si annoverano:

Il tallio è inoltre coinvolto nelle ricerche per lo sviluppo di materiali superconduttori ad alta temperatura per applicazioni quali la risonanza magnetica nucleare, la propulsione magnetica, la generazione e la trasmissione di corrente elettrica.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Benché il tallio sia piuttosto abbondante nella crosta terrestre, con una concentrazione stimata a circa 0,7 ppm, è quasi sempre associato a sali di potassio in argille, fanghi e graniti che ne rendono l'estrazione e la purificazione economicamente svantaggiosa. La principale fonte commerciale di tallio è rappresentata dalle sue tracce presenti nei solfuri minerali del rame, del piombo e dello zinco.

Il tallio si estrae dalla crooksite, dalla hutchinsonite e dalla lorándite. È contenuto anche nella pirite e si ricava come sottoprodotto della produzione di acido solforico quando il minerale viene arrostito. Un altro metodo per ottenerlo è la fusione di minerali ricchi di zinco e piombo.

Esistono in natura minerali di tallio, in cui una percentuale di tallio oscillante tra il 16% ed il 60% è associata ad altri elementi quali l'antimonio, l'arsenico, il rame, il piombo e l'argento, ma sono rari e pertanto non rappresentano la principale fonte di produzione di questo elemento.

Anche i noduli di manganese che si trovano sul fondale oceanico contengono tallio, ma la loro estrazione è economicamente sconveniente e di enorme impatto sull'ambiente marino.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Esistono 25 isotopi del tallio, le cui masse atomiche vanno da 184 a 210. Di essi, solo 203Tl e 205Tl sono stabili; 204Tl è l'isotopo radioattivo con tempo di dimezzamento più lungo, pari a 3,78 anni.

Precauzioni e tossicità[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Avvelenamento da tallio.
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta tossico a lungo termine
pericolo
frasi H 330 - 300 - 373 - 413 [8]
frasi R R 26/28-33-53
consigli P 260 - 264 - 284 - 310 [9]
frasi S S 1/2-13-28-45-61

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Avvertenze

Il tallio e i suoi composti sono molto tossici, vanno pertanto maneggiati con estrema cura. La sua tossicità deriva dalla sua capacità di sostituirsi ai cationi dei metalli alcalini (principalmente sodio e potassio) presenti nell'organismo. Questa sostituzione scombina molti dei normali processi cellulari. Tra gli effetti dell'avvelenamento da tallio rientrano la perdita dei capelli ed il danneggiamento dei nervi periferici. Il tallio è anche un sospetto cancerogeno. Proprio a causa della sua tossicità, l'uso di sali di tallio come topicida è stato bandito in molte nazioni.

Il contatto con la pelle è pericoloso e, per evitare danni da inalazione, la fusione del tallio deve essere condotta in ambienti sufficientemente ventilati. La concentrazione massima permessa di esposizione a lungo termine (TLV-TWA) ai sali di tallio non deve superare gli 0,1 mg/m3.

Inquinamento dovuto al tallio[modifica | modifica wikitesto]

Secondo l'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente del governo statunitense (Environment Protection Agency), fonti antropiche di inquinamento da tallio includono le emissioni gassose dei cementifici, delle centrali a carbone e delle fogne per metalli (condotti sotterranei per drenare acqua o materiale di scarto). La principale causa delle concentrazioni elevate di tallio nell'acqua è la lisciviazione del tallio a seguito di operazioni di trattamento del minerale.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Mary Elvira Weeks, The discovery of the elements. XIII. Supplementary note on the discovery of thallium in Journal of Chemical Education, vol. 9, nº 12, 1932, p. 2078, Bibcode:1932JChEd...9.2078W, DOI:10.1021/ed009p2078.
  2. ^ G. Kirchhoff, R. Bunsen, Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen in Annalen der Physik und Chemie, vol. 189, nº 7, 1861, pp. 337–381, Bibcode:1861AnP...189..337K, DOI:10.1002/andp.18611890702.
  3. ^ Robert K. DeKosky, Spectroscopy and the Elements in the Late Nineteenth Century: The Work of Sir William Crookes in The British Journal for the History of Science, vol. 6, nº 4, 1973, pp. 400–423, DOI:10.1017/S0007087400012553, JSTOR 4025503.
  4. ^ Claude-Auguste Lamy, De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium in Comptes Rendus, vol. 54, 1862, pp. 1255–1262.
  5. ^ Frank A. J. L. James, Of 'Medals and Muddles' the Context of the Discovery of Thallium: William Crookes's Early in Notes and Records of the Royal Society of London, vol. 39, nº 1, 1984, pp. 65–90, DOI:10.1098/rsnr.1984.0005, JSTOR 531576.
  6. ^ John Emsley, Thallium in The Elements of Murder: A History of Poison, Oxford University Press, 2006, pp. 326–327, ISBN 978-0-19-280600-0.
  7. ^ Staff of the Nonferrous Metals Division, Thallium in Minerals yearbook metals, minerals, and fuels, vol. 1, United States Geological Survey, 1972, p. 1358.
  8. ^ scheda del tallio su IFA-GESTIS
  9. ^ Sigma Aldrich; rev. del 24.07.2010

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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