製品紹介
バー
ビーズと球体
ボルト＆ナット
坩堝
ディスク
繊維
映画
フレーク
フォーム
フォイル
顆粒
ハニカム
インク
ラミネート
しこり
メッシュ
メタライズド・フィルム
プレート
粉類
ロッド
シーツ
単結晶
スパッタリングターゲット
チューブ
洗濯機
ワイヤー
コンバータと計算機
私たちのために書く
タリウム元素特性と用途
タリウムの紹介
タリウムは、原子番号81、記号Tlで、めったに目にすることのない、毒性の高い元素である。タリウムは地殻中ではかなり珍しく、100万分の0.7程度の相対的存在量であるが、その物理的・化学的特性により、特殊な産業用途で広く使用されている。密度は11.85g/cm³、融点は304℃と比較的低いため、低融点合金、特殊レンズ、電子機器などに使用されている。
発見と命名
イギリスの科学者ウィリアム・クルークスは、1861年に鉄黄鉄鉱の硫酸沈殿物の分析中にタリウムを発見した。火炎分光法を行っていたクルークスは、緑色のスペクトル線に気づき、新元素を精製した。この新元素は、分光器で観察すると緑色の輝線を示すことから、ギリシャ語で「緑の芽」や「小枝」を意味する「タロス」に基づいて「タリウム」と名付けられた。
特に、近代的なスペクトル分析によって、クルークスは化学的プロセスによって分離される前にタリウムを同定することができた。これは、元素発見における分光法の有効性を示すものであり、現代の分析化学ではまだ日常的に行われている手順である。
化学的性質
タリウムは+1と+3の酸化状態でも存在し、どちらも+1で安定する。タリウムの化学的性質はアルカリ金属とやや似ており、+3化合物はアルミニウムやインジウムとやや似た挙動を示す。主な化学的性質は以下の通り：
-水素の燃焼により酸化タリウム（Tl₂O）と酸化タリウム（III）（Tl₂O₃）を生成する。
-ハロゲン化物の生成、例えば塩化タリウム（TlCl）および臭化タリウム（III）（TlBr₃）。
-電気化学的電位が低く、特定の電子機器に利用される。
これらの化学的特性により、タリウムはエレクトロニクス、光学、先端材料におけるニッチな用途を見出している。
物性データ表
|
物性値 |
値 |
単位 |
|
原子番号 |
81 |
- |
|
原子量 |
204.38 |
g/mol |
|
密度 |
11.85 |
g/cm³ |
|
融点 |
304 |
°C |
|
沸点 |
1473 |
°C |
詳細はスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。.
生産と調製技術
タリウムは採掘されません。亜鉛、鉛、硫化銅鉱の製錬や、クルークサイト（Cu₇(Tl,Ag)Se₄）、ローランダイト（TlAsS₂）などのセレンを含む鉱石から副産物として回収される。
製造プロセス
1.鉱石の濃縮：タリウム含有鉱物の濃縮には、浮遊法と重力分離法が用いられる。
2.化学分離：濃縮物は塩酸または硫酸で処理され、タリウム化合物が抽出される。
3.還元：ナトリウムや亜鉛などの還元剤を用いて、タリウムを金属に還元する。
4.精製：さらに蒸留やゾーン精製によって精製し、電子機器や光学機器に使用される高純度のタリウムを生産する。
世界のタリウム生産量は年間50～60トンと限られており、主な生産国はロシア、中国、カザフスタンである。
一般用途と産業利用
毒性はあるが、タリウムの特性により、専門的な用途で価値がある：
1.エレクトロニクス
スイッチやヒューズに使われる低融点合金に使われる。
電気伝導を制御するために+1の酸化状態にある特定の半導体に使用される。
2.光学：
赤外域（0.6～40μm）の赤外線検出器や赤外線イメージングに適した透明な臭化タリウム-ヨウ化タリウム結晶（KRS-5）がある。
軍用標準モデルとして販売されている赤外線暗視カメラにはKRS-5レンズが使用されており、すでに数百台が世界中に出荷されている。
3.新素材：
タリウム化合物は、超伝導体や高温酸化物セラミックスの変質に応用されており、低濃度のタリウム添加により臨界温度（Tc）が上昇する。例えば、タリウムをドープしたビスマス銅酸化物は、Tc ～125 Kを示し、有用な超伝導応用が可能となる。
タリウム化合物は従来、殺鼠剤や殺虫剤として使用されてきたが、重篤な中毒を引き起こす危険性があるため、大半の国で禁止または厳しく規制されている。
環境と健康への懸念
タリウムは毒性があり、神経系、肝臓、腎臓、循環器系に影響を及ぼす。短時間のタリウムへの暴露は、10～15mg/kg体重の用量レベルで、脱毛、神経学的状態、さらには死に至る可能性がある。長期的な暴露は、多くの場合、汚染水や職業環境からで、数十年にわたって蓄積される。
規制は厳しく、飲用水中のタリウムはEPAによって2 ppb（μg/L）に制限されており、OSHAの安全作業暴露は8時間TWAで0.1 mg/m³である。
工業用：2000年に南米で発生したタリウム中毒では、採掘に伴う残留物に暴露された数百人が医学的観察を必要とした。これは、この元素の危険性と厳格な安全予防措置の必要性を示している。
よくある質問
タリウムとは何ですか？
電子工学、光学、新素材に使用される毒性の高い希少元素（原子番号81）。
タリウムはどのように生産されるのですか？
亜鉛、銅、鉛鉱石の副産物として、物理的濃縮、酸浸出、還元工程を経て生産されます。
現在のタリウムの主な工業用途は？
低融点合金、半導体、赤外光学（KRS-5）、超伝導セラミックス。
なぜタリウムは化学的にユニークなのか？
酸化状態が＋1および＋3で中性であり、密度と融点が低いため、ハイテク材料に特殊な用途がある。
産業界におけるタリウム中毒はどのように管理されていますか？
綿密な取り扱い方法、個人用保護具（PPE）、環境管理により、製造・研究現場での暴露を制限しています。
Chin Trento
