Talio

El talio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Tl y su número atómico es 81. Este metal del bloque p gris, blando y maleable es parecido al estaño, pero se decolora expuesto al aire. Es muy tóxico y se ha empleado como raticida e insecticida, pero este uso ha sido disminuido o eliminado en muchos países debido a sus posibles efectos cancerígenos. También se emplea en detectores infrarrojos.

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81		 Tl
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
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Blanco plateado
Información general
Nombre, símbolo, número Talio, Tl, 81
Serie química Metales del bloque p
Grupo, período, bloque 13, 6, p
Masa atómica 204,3833 u
Configuración electrónica [Xe]4f14 5d10 6s2 6p1
Dureza Mohs 1,2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 32, 18, 3 (imagen)
Propiedades atómicas
Electronegatividad 1,62 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 170 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 145±7 pm
Radio de van der Waals 196 pm
Estado(s) de oxidación 3, 1 (levemente básico)
1.ª energía de ionización 589,4 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1971 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2878 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario sólido
Densidad 11850 kg/m3
Punto de fusión 577 K (304 °C)
Punto de ebullición 1746 K (1473 °C)
Entalpía de vaporización 164,1 kJ/mol
Entalpía de fusión 4,14 kJ/mol
Presión de vapor 5,33 × 10 -6 Pa a 577 K
Varios
Estructura cristalina hexagonal
Calor específico 129 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 6,17 106 m-1·Ω-1 S/m
Conductividad térmica 46.1 W/(K·m)
Velocidad del sonido 818 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del talio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
203Tl29,524%Estable con 122 neutrones
204Tltrazas3,78 añosβ−0,764204Pb
204Tltrazas3,78 añosε0,347204Hg
205Tl70,476%Estable con 124 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

Características principales

Este metal es muy blando y maleable; se puede cortar con un cuchillo. Al ser expuesto al aire pasa de presentar un brillo metálico a rápidamente empañarse con un tono gris azulado parecido al plomo.

Historia

El talio (griego θαλλός, thallos, significa «retoño verde o rama»)[1] fue descubierto por medio de espectroscopia de llama en 1861.[2] El nombre proviene del brillo de color verde en las líneas del espectro de emisión del elemento.[3]

Después de la publicación del método mejorado de espectroscopia de llama por Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff[4] y el descubrimiento del cesio y rubidio entre 1859 y 1860, el análisis espectroscópico se convirtió en un método aprobado para determinar la composición de minerales y sustancias químicas. William Crookes y Claude-Auguste Lamy empezaron a utilizar este nuevo método. William Crookes lo utilizó para realizar determinaciones espectroscópicas de telurio en compuestos de selenio.[5][6] En 1862, Crookes pudo aislar pequeñas cantidades del elemento y determinar las propiedades de algunos compuestos.[7] Claude-Auguste Lamy usando una técnica similar a la de Crookes para determinar la composición de una substancia que contenía selenio (que fue depositada durante la producción de ácido sulfúrico a partir de pirita), concluyó que estaba en presencia un nuevo elemento a partir de las líneas de color verde en el espectro.[8]

Espectro visible del talio, con su característica línea verde.

Obtención

Aunque el talio no es tan escaso como otros elementos (abundancia de 0.000085%), se encuentra asociado con potasio en arcillas, suelos, y granitos. Estas fuentes no son redituables para la preparación industrial del talio. [9][10]

Se encuentra en los minerales crookesita TlCu7Se4, hutchinsonita TlPbAs5S9, y lorandita TlAsS2.[11] Se encuentra como elemento traza en la pirita.[12][13]


La obtención del talio tiene una dificultad principal: la pequeña concentración en que se encuentra en minerales.

Se obtiene principalmente de las partículas de los humos de plomo y Zinc fundidos, y de los barros obtenidos de la fabricación de ácido sulfúrico. El metal se obtiene por electrólisis de una disolución acuosa de sus sales. También se obtiene por reducción con sodio metálico y por precipitación.

Aplicaciones

Uso histórico

El sulfato de talio, que es inodoro e insípido fue usado para exterminar ratas y hormigas. Desde 1972 su uso fue prohibido en Estados Unidos a causa de su toxicidad. Otros países siguieron el ejemplo en los años siguientes. Las sales de talio se usaron como tratamiento de dermatofitosis, otras infecciones de la piel y para reducir la sudoración nocturna de los pacientes con tuberculosis. Sin embargo, este uso fue muy limitado debido a su estrecho índice terapéutico, y el desarrollo de medicamentos más eficientes.[14][15][16]

Óptica

Los cristales de bromuro y el yoduro de talio se utilizan en cristales infrarrojos, debido a que son más duros y transmiten longitudes de onda más largas que otros materiales. Estos materiales se conocen con el nombre comercial de KRS-5.[17] El óxido de talio se usa para la confección de lentes debido a su alto índice de refracción.[18]

Electrónica
Barra de talio que muestra corrosión.

La conductividad eléctrica del sulfuro de talio cambia con la exposición a la luz infrarroja haciendo con ello sus compuestos útiles en fotorresistores.[14] El seleniuro de talio se ha usado como bolómetro para la detección de luz infrarroja.[19]

Imagenología médica

El talio se utiliza en la cintigrafía para la identificación de tumores óseos[20] y en el seguimiento de la efectividad de las terapias anticancer.[21]

Asimismo, es útil en la detección de áreas isquémicas del corazón, puesto que el isótopo 201 del talio solo se une a tejido no isquémico ni infartado, excluyendo de ese modo al tejido con algún grado de daño por falta de suministro de oxígeno, lo que puede ser visto gráficamente en una gammagrafía.

Toxicidad

El talio y sus compuestos son tóxicos para los humanos.[22][23] El contacto con la piel es peligroso y para evitar su inhalación debe tenerse una ventilación adecuada durante su fundición.[23] Muchos compuestos de talio son muy solubles en agua y se absorben fácilmente a través de la piel. La exposición no debe exceder los 0,1 mg por m² de piel en el plazo promedio de 8 horas al día (40 horas por semana). Se sospecha que el talio es carcinógeno para los humanos.[23]

Parte de la razón por la cual el talio es altamente tóxico, es debido a que en solución acuosa como ion talio monovalente (Tl+), muestra algunas similitudes con los cationes de los metales alcalinos, especialmente con el potasio. Por ello, puede penetrar en el organismo mediante la vía de absorción del potasio. Contrariamente, otros aspectos de la química del talio difieren significativamente de la de los metales alcalinos, como su alta afinidad por los enlaces sulfuro. Debido a que esta sustitución interrumpe muchos procesos celulares, el talio, por ejemplo, puede "atacar" proteínas que contengan enlaces o puentes disulfuro (las que contienen cisteína y ferredoxina).

Debido a su gran toxicidad fue usado en muchos países como raticida y para controlar hormigas, pero su uso está restringido actualmente en algunas de estas naciones. Es considerado como un probable cancerígeno.

Entre sus efectos más notables de la intoxicación por talio, se encuentra la alopecia (lo cual propició que se utilizara inicialmente como depilador, antes de conocer su toxicidad) y lesión de los nervios periféricos. El talio fue un agente tóxico utilizado en forma efectiva para causar muertes por envenenamiento antes de conocerse su potencial tóxico y del descubrimiento del azul de Prusia como antídoto.[24]

Referencias
  1. Liddell & Scott, θαλλος, sub Archivado el 15 de abril de 2016 en la Wayback Machine.
  2. Thallium was discovered both by William Crookes and by Claude Auguste Lamy, working independently. See: (1) William Crookes (March 30, 1861) "On the existence of a new element, probably of the sulphur group," Chemical News, vol. 3, pages 193-194; reprinted in: Philosophical Magazine, vol. 21, pages 301-305 (April 1861); (2) William Crookes (May 18, 1861) "Further remarks on the supposed new metalloid," Chemical News, vol. 3, page 303; (3) William Crookes (June 19, 1862) "Preliminary researches on thallium," Proceedings of the Royal Society of London, vol. 12, pages 150-159. See also: A. Lamy (May 16, 1862) "De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium," Comptes Rendus, vol. 54, pages 1255-1262.
  3. Weeks, Mary Elvira (1932). «The discovery of the elements. XIII. Supplementary note on the discovery of thallium». Journal of Chemical Education 9: 2078. doi:10.1021/ed009p2078.
  4. G. Kirchhoff, R. Bunsen (1861). «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen». Annalen der Physik und Chemie 189 (7): 337-381. doi:10.1002/andp.18611890702.
  5. Crookes, William (1862 - 1863). «Preliminary Researches on Thallium». Proceedings of the Royal Society of London, 12: 150-159. doi:10.1098/rspl.1862.0030.
  6. Crookes, William (1863). «On Thallium». Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 153: 173-192. doi:10.1098/rstl.1863.0009.
  7. DeKosky, Robert K. (1973). «Spectroscopy and the Elements in the Late Nineteenth Century: The Work of Sir William Crookes». The British Journal for the History of Science 6 (4): 400-423. doi:10.1017/S0007087400012553.
  8. Lamy, Claude-Auguste (1862). «De l'existencè d'un nouveau métal, le thallium». Comptes Rendus: 1255-.
  9. Zitko, V.; Carson, W. V.; Carson, W. G. (1975). «Thallium: Occurrence in the environment and toxicity to fish». Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 13 (1): 23-30. PMID 1131433. doi:10.1007/BF01684859.
  10. Peter, A.; Viraraghavan, T. (2005). «Thallium: a review of public health and environmental concerns». Environment International 31 (4): 493-501. PMID 15788190. doi:10.1016/j.envint.2004.09.003.
  11. Shaw, D. (1952). «The geochemistry of thallium». Geochimica et Cosmochimica Acta 2 (2): 118-154. Bibcode:1952GeCoA...2..118S. doi:10.1016/0016-7037(52)90003-3.
  12. «Chemical fact sheet — Thallium». Spectrum Laboratories. April 2001. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2008. Consultado el 2 de febrero de 2008.
  13. Downs, Anthony John (1993). Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. Springer. pp. 90 and 106. ISBN 978-0-7514-0103-5.
  14. Hammond, C. R. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0849304857.
  15. Percival, G. H. (1930). «The Treatment of Ringworm of The Scalp with Thallium Acetate». British Journal of Dermatology 42: 59-69. doi:10.1111/j.1365-2133.1930.tb09395.x.
  16. Galvanarzate, S; Santamaría, A (1998). «Thallium toxicity». Toxicology Letters 99 (1): 1-13. PMID 9801025. doi:10.1016/S0378-4274(98)00126-X.
  17. Rodney, William S.; Malitson, Irving H. (1956). «Refraction and Dispersion of Thallium Bromide Iodide». Journal of the Optical Society of America 46: 338-346. doi:10.1364/JOSA.46.000956.
  18. Kokorina, Valentina F. (1996). Glasses for infrared optics. CRC Press. ISBN 9780849337857.
  19. Nayer, P. S, Hamilton, O. (1977). «Thallium selenide infrared detector». Appl. Opt. 16: 2942. doi:10.1364/AO.16.002942.
  20. Sumiya, H.; et al. (2001). «Nuclear imaging of bone tumors: thallium-201 scintigraphy.». Semin Musculoskelet Radiol. 5: 177-82. PMID 11500163.
  21. Berk, F.; et al. (2003). «Thallium-201 imaging in the assessment of tumor response to anti-tumor treatments.». Q J Nucl Med. 47: 63-74. PMID 12714957.
  22. «Toxicity, Thallium: Overview - eMedicine Emergency Medicine». Consultado el 6 de marzo de 2009.
  23. «Biology of Thallium». webelemnts. Consultado el 11 de noviembre de 2008.
  24. Douglas, Kenneth T.; Bunni, Marlene A.; Baindur, Swati R. (1990). «Thallium in biochemistry». International Journal of Biochemistry 22 (5): 429-438. doi:10.1016/0020-711X(90)90254-Z.

Enlaces externos
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