آشنایی با کاربردها و ویژگیهای فلز تالیوم

تالیوم (Thallium) یک عنصر شیمیایی با نماد Tl و عدد اتمی ۸۱ است. تالیوم یک فلز خاکستری است که در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود.

این فلز شباهت بسیاری به قلع دارد اما در برخلاف آن در معرض هوا بی رنگ می شود. ویلیام کرووک و کلود آگوست لامی دانشمندانی بودند که در سال ۱۸۶۱ به طور مستقل تالیم را در بقایای تولید اسید سولفوریک کشف کردند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این رابطه با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

از نظر تجاری تالیم نه از سنگ معدن پتاسیم بلکه به عنوان یک محصول جانبی از پالایش سنگهای سولفید فلزات سنگین تولید می شود. تقریباً ۶۰-۷۰٪ از تولید تالیم در صنعت الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد و مابقی آن در صنایع داروسازی و تولید شیشه استفاده می شود. این فلز همچنین در آشکارسازهای مادون قرمز بکار می رود و رادیوایزوتوپ تالیم ۲۰۱ (به عنوان محلول کلرید TlCl) در مقادیر کم به عنوان یک عامل در اسکن پزشکی هسته ای استفاده می شود.

ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی تالیوم

تالیم یک فلز چکش خوار و نرم است تا جاییکه در دمای اتاق می توان آنرا با چاقو برید. درخشش فلزی این ماده هنگام قرار گرفتن در معرض هوا  به سرعت به یک رنگ مایل به خاکستری لکه دار شبیه سرب تبدیل می شود. این درخشش فلزی ممکن است با غوطه وری در روغن حفظ شود ولی اگر در معرض هوا بماند یک لایه سنگین اکسید روی سطح فلز تالیم تشکیل می شود.

تالیم اولین عنصر در گروه ۱۳ است که در آن کاهش حالت اکسیداسیون +۳ به اکسیداسیون +۱ در شرایط استاندارد به صورت خودبخودی صورت می گیرد. از نظر اسیدیته اکسید و هیدروکسید تالیم  (I) بازی هستند و اکسید و هیدروکسید تالیم (III) اسیدی هستند که نشان می دهد تالیوم مطابق با قاعده کلی عناصر در حالت اکسیداسیون پایین تر خود بیشتر الکتروپوزیتیو است.

در حضور آب هیدروکسید تالیم تشکیل می شود. اسیدهای سولفوریک و نیتریک این فلز را به سرعت حل می کنند و نمک های سولفات و نیترات را تشکیل می دهند در حالی که اسید هیدروکلریک یک لایه کلرید تالیوم نامحلول (I) تشکیل می دهد.

تالیم تمایل دارد حالت اکسیداسیون +۳ و +۱ را تشکیل دهد. حالت +۳ شبیه به سایر عناصر گروه ۱۳ (بور ، آلومینیوم ، گالیم ، ایندیوم) است. با این حال ، حالت ۱+ بسیار برجسته تر از عناصر موجود در این گروه است و  شیمی فلزات قلیایی را به یاد می آورد.

کاربردهای فلز تالیوم

تالیم یک فلز رنگی سفید- آبی است که به مقدار کمی در پوسته زمین یافت می شود. در خالص ترین حالت ، تالیم بی مزه و بی بو است و زمانی از ذوب فلزات دیگر بدست می آمد. در حال حاضر منابع تالیم ما از رسوبات طبیعی بدست می آید. کاربردهای این فلز امروزه شامل تولید دستگاه های الکترونیکی ، فیبر نوری ، لنزهای دوربین ، سوئیچ ها و دریچه ها می باشد. فلز تالیم بیشترین استفاده را در صنعت نیمه هادی ، فیبر نوری و صنایع لنز شیشه ای دارد. در ادامه به کاربردهای این فلز در صنایع مختلف اشاره شده است.

کاربردهای تاریخی

سولفات تالیم بی بو و بی مزه  در گذشته به عنوان سم موش و مورچه مورد استفاده قرار می گرفت. از سال ۱۹۷۲ به دلیل نگرانی در مورد ایمنی این ماده استفاده از آن در ایالات متحده ممنوع شده است.

در گذشته از نمک های تالیوم در درمان کرم حلقوی ، سایر عفونت های پوستی و برای کاهش تعریق شبانه بیماران مبتلا به سل استفاده می شد. این کاربرد به دلیل شاخص درمانی ضعیف و تولید داروهای بهتر محدود شده است.

اپتیک

کریستالهای یدید تالیوم (I) و برومید تالیوم (I) برای تولید مواد اپتیکی مادون قرمز استفاده می شوند زیرا سخت تر از سایر اپتیک های مادون قرمز رایج هستند و قادر به انتقال طول موجهای بلندتر هستند. نام تجاری KRS-5 به این ماده اشاره دارد.

اکسید تالیم (I) در ساخت عینک هایی که دارای ضریب شکست بالا هستند، استفاده می شود. تالیم در ترکیب با گوگرد، سلنیوم و آرسنیک برای تولید شیشه هایی با چگالی بالا که دارای نقاط ذوب پایین در محدوده ۱۲۵ و ۱۵۰ درجه سانتی گراد هستند، استفاده شده است. این عینک ها در دمای اتاق خواصی مشابه با عینک های معمولی دارند و دارای شاخص های انکساری منحصر به فردی هستند.

الکترونیک

هدایت الکتریکی سولفید تالیم (I) با قرار گرفتن در معرض نور مادون قرمز تغییر کرده و آنرا به ترکیبی مفید برای استفاده در فوتورزیستورها تبدیل می کند. سلنید تالیم در دستگاه های سنج تشخیص مادون قرمز استفاده می شوند.

تقویت نیمه هادی های سلنیوم با تالیم عملکرد آنها را بهبود می بخشد  بنابراین در مقادیر کم در یکسو کننده سلنیوم استفاده می شوند. علاوه بر این برخی از الکترودهای موجود در آنالایزرهای اکسیژن محلول حاوی تالیم هستند.

پزشکی

ایزوتوپ رادیواکتیو تالیوم-۲۰۱ با نیمه عمر ۷۳ ساعت در پزشکی هسته ای برای کاردیوگرافی استفاده می شود. این ترکیب هنوز هم برای تست استرس برای طبقه بندی ریسک در بیماران مبتلا به بیماری عروق کرونر (CAD) مورد استفاده قرار می گیرد.

عوارض و خطرات فلز تالیوم

متأسفانه قرار گرفتن در معرض فلز تالیم برای کسانی که از نزدیک با این فلز کار می کنند مضر است. هنگامی که تالیم وارد جو می شود اثر آن پس از استفاده ا در ذغال سنگ و ذوب باقی می ماند. ترکیبات تالیم مدت ها پس از انتشار در محیط زیست در هوا ، آب و خاک قابل شناسایی هستند.

مسمومیت با تالیوم اثرات منفی بر روی سیستم عصبی می گذارد و ممکن است باعث استفراغ ، اسهال ، ریزش مو ، انسداد ریه ها و مشکلاتی در قلب ، کبد و کلیه ها شود. در برخی موارد ، مسمومیت با تالیم منجر به مرگ می شود. تالیوم به آسانی از طریق پوست ، تنفس و دستگاه گوارش جذب می شود.

معمولی ترین راه مواجهه با تالیم ناشی از استفاده از سم موش است. بعد از تماس با سموم موش معمولی به هر نوع درد معده یا ناراحتی گوارشی توجه کنید زیرا دردهای معده ممکن است شروع مسمومیت با این فلز باشد.

علائم خفیف تر مسمومیت با تجمع تالیوم در بدن طی مدت زمان طولانی شامل خستگی ، سردرد ، افسردگی ، کاهش اشتها ، درد پا و بینایی است. موارد حاد مسمومیت با تالیم شامل توهم ، بی حالی ، گیجی ، تشنج ، کما و سندرم گریسون- گوپالان است.