Tálio: Propriedades e usos do elemento

Introdução ao tálio

O tálio é um elemento altamente tóxico, raramente visto, com número atômico 81 e símbolo Tl. Embora seja bastante incomum na crosta terrestre, com uma abundância relativa de cerca de 0,7 partes por milhão, ele tem sido amplamente utilizado em aplicações industriais especializadas devido às suas propriedades físicas e químicas. Sua densidade de 11,85 g/cm³ e o ponto de fusão relativamente baixo de 304°C o tornam útil para uso em ligas de baixo ponto de fusão, lentes especiais e eletrônicos.

Descoberta e denominação

O cientista britânico William Crookes descobriu o tálio em 1861 ao analisar depósitos de ácido sulfúrico de pirita de ferro. Ao realizar a espectroscopia de chama, Crookes notou uma linha espectral verde e, portanto, purificou o novo elemento. O novo elemento foi batizado de "tálio" com base na palavra grega "thallos", que significa "broto verde" ou "galho", porque exibe uma linha de emissão verde quando observado sob o espectroscópio.

Em particular, a análise espectral moderna permitiu que Crookes identificasse o tálio antes que ele fosse separado por processos químicos, um testemunho da eficácia da espectroscopia na descoberta de elementos, um procedimento ainda em prática cotidiana na química analítica moderna.

Descrição das propriedades químicas

O tálio também existe nos estados de oxidação +1 e +3, ambos estabilizados em +1. Sua química é ligeiramente semelhante à dos metais alcalinos, e seus compostos +3 exibem um comportamento semelhante ao do alumínio e do índio. As principais propriedades químicas são:

-Combustão de hidrogênio para dar óxido de tálio(I) (Tl₂O) e óxido de tálio(III) (Tl₂O₃).

-Formação de haletos, por exemplo, cloreto de tálio(I) (TlCl) e brometo de tálio(III) (TlBr₃).

-Baixo potencial eletroquímico, utilizado em determinados componentes eletrônicos.

Essas propriedades químicas levaram o tálio a encontrar aplicações de nicho em eletrônica, óptica e materiais avançados.

Tabela de dados de propriedades físicas

Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Técnicas de produção e preparação

O tálio não é extraído como tal. Ele é recuperado como subproduto da fundição de minérios de sulfeto de zinco, chumbo e cobre, bem como de minérios que contêm selênio, como a crookesita (Cu₇(Tl,Ag)Se₄) e a lorandita (TlAsS₂).

Processo de produção:

1. Concentração de minério: Os métodos de flotação e separação por gravidade são usados para a concentração de minerais que contêm tálio.

2. Separação química: Os concentrados são tratados com ácidos clorídrico ou sulfúrico para extrair os compostos de tálio.

3. Redução: A redução do tálio a metal é feita com agentes redutores, como sódio ou zinco.

4. Refino: A purificação adicional é obtida por meio de destilação ou refino de zona para produzir tálio altamente puro utilizado em produtos eletrônicos e ópticos.

A produção global de tálio é restrita, cerca de 50 a 60 toneladas métricas por ano, e os principais produtores são a Rússia, a China e o Cazaquistão.

Aplicações gerais e usos industriais

Embora tóxico, as propriedades do tálio o tornam valioso em usos especializados:

1.Eletrônicos:

Usado em ligas de baixo ponto de fusão usadas em interruptores e fusíveis.

Usado em certos semicondutores, onde seu estado de oxidação +1 é para a condução elétrica controlada.

2. óptica:

Estão disponíveis cristais transparentes de brometo-iodeto de tálio (KRS-5) adequados para aplicação em detectores de infravermelho e imagens térmicas em toda a faixa de infravermelho (0,6-40 μm).

As câmeras infravermelhas de visão noturna vendidas em modelos militares padrão usam lentes KRS-5, e centenas delas já foram enviadas para todo o mundo.

3. Novos materiais:

Os compostos de tálio encontram aplicação na alteração de supercondutores e cerâmicas de óxido de alta temperatura, em que a adição de tálio com baixa concentração aumenta a temperatura crítica (Tc). Os cupratos de bismuto dopados com tálio, por exemplo, apresentam Tc ~125 K, o que possibilita uma aplicação supercondutora útil.

Os compostos de tálio têm sido convencionalmente usados como raticidas e inseticidas, mas devido ao risco de envenenamento grave, eles foram proibidos ou estritamente regulamentados na maioria dos países.

Preocupações com o meio ambiente e a saúde

O tálio é tóxico e afeta o sistema nervoso, o fígado, os rins e o sistema cardiovascular. Uma breve exposição ao tálio pode levar à perda de cabelo, problemas neurológicos e até mesmo à morte em uma dose de 10 a 15 mg/kg de peso corporal. A exposição de longo prazo, na maioria das vezes por água envenenada ou em ambientes ocupacionais, se acumula ao longo de décadas.

As restrições regulatórias são severas: o tálio na água potável é restrito a 2 ppb (μg/L) pela EPA, e a exposição segura da OSHA no trabalho é de 0,1 mg/m³ para um TWA de 8 horas.

Uso industrial: Em 2000, um envenenamento por tálio na América do Sul envolveu várias centenas de pessoas que precisaram de observação médica após serem expostas a resíduos associados à mineração. Isso indica os perigos do elemento e a necessidade de precauções de segurança rigorosas.

Perguntas frequentes

O que é tálio?

Um elemento raro altamente tóxico (at. nº 81) usado em eletrônicos, ótica e novos materiais.

Como o tálio é produzido?

Produzido como subproduto de minérios de zinco, cobre e chumbo por meio de concentração física, lixiviação ácida e processos de redução.

Quais são os principais usos industriais do tálio atualmente?

Ligas de baixo ponto de fusão, semicondutores, óptica de infravermelho (KRS-5) e cerâmica supercondutora.

Por que o tálio é quimicamente único?

Sua neutralidade nos estados de oxidação +1 e +3 e sua baixa densidade e pontos de fusão lhe conferem aplicações especializadas em materiais de alta tecnologia.

Como o envenenamento por tálio é controlado na indústria?

Práticas rigorosas de manuseio, equipamentos de proteção individual (EPI) e controle ambiental limitam a exposição em ambientes de fabricação e pesquisa.