Thallium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

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Vorkommen und Gewinnung

Als Element ist Thallium knapp und bildet fast nie eigene Lagerstätten. Meist steckt es in winzigen Mengen in Sulfiderzen von Zink, Blei und Kupfer sowie in Pyrit. Seltene Minerale wie Lorandit, TlAsS₂, enthalten es als Hauptbestandteil, sind aber wirtschaftlich bedeutungslos. Gewonnen wird das Metall als Nebenprodukt beim Rösten und Verhütten dieser Erze: In Flugstäuben und Rückständen der Hütten reichert es sich an, wird herausgelöst und elektrolytisch zum Metall reduziert. Die Weltproduktion beträgt nur rund zehn Tonnen im Jahr.

Die Entdeckung ist ein Lehrstück der Spektralanalyse. Sie war kurz zuvor von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff entwickelt worden und hatte bereits Caesium und Rubidium verraten. Der englische Chemiker William Crookes untersuchte damit 1861 in London Rückstände aus einer Schwefelsäurefabrik. Er sah eine bis dahin unbekannte, leuchtend grüne Linie und schloss auf ein neues Element. Er nannte es nach dem griechischen thallos, dem grünen Zweig, wegen der frischen Farbe der Linie. Im folgenden Jahr stellten Crookes und, unabhängig von ihm, der Franzose Claude-Auguste Lamy das Metall in größerer Menge her.

Eigenschaften und Reaktionen

Thallium steht in Periode 6 und Gruppe 13, unter dem Indium, rechts neben dem Quecksilber und links neben dem Blei. Die Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹ endet mit einem einzelnen 6p-Elektron, und die Elektronegativität beträgt 1,62. Das Metall schmilzt bei 304 °C, siedet bei 1473 °C und hat eine Dichte von 11,8 g/cm³. Es ist so weich, dass man es mit dem Messer schneiden kann, und frische Schnittflächen laufen an der Luft schnell grau an.

Thallium hat 3 Valenzelektronen, doch die Oxidationszahl plus drei ist bei ihm nicht die bevorzugte. Weil die beiden 6s-Elektronen besonders fest gebunden sind, bleiben sie oft unbeteiligt. Man spricht vom Effekt des inerten Elektronenpaars. Deshalb ist die Oxidationszahl plus eins am beständigsten, und Thallium(III)-Verbindungen sind kräftige Oxidationsmittel.

Das Thallium(I)-Ion ist ähnlich groß und ebenso einfach geladen wie das Kaliumion. Der Körper kann beide kaum unterscheiden: Thallium gelangt über dieselben Transportwege in die Zellen wie Kalium und stört dort wichtige Enzyme. Das erklärt die Giftigkeit. Vergiftungen zeigen sich oft erst nach Tagen, mit Magen-Darm-Beschwerden und schmerzhaften Nervenschäden, später fallen die Haare aus. Sie können tödlich enden. Als Gegenmittel dient Berliner Blau, das Thallium im Darm bindet. Thallium und seine Verbindungen gehören in keinen Schulversuch.

Verwendung in Alltag und Technik

Eine breite Alltagsverwendung gibt es nicht. Thalliumsulfat wurde im 20. Jahrhundert als Rattengift und Ameisengift verkauft. Weil es auch Menschen und Haustiere gefährdet, ist das in den meisten Ländern verboten. Zugleich wurde Thallium mehrfach für Giftmorde missbraucht und steht damit in einer Reihe mit Arsen, das man früher „Erbschaftspulver“ nannte.

Heute nutzt man es vor allem in der Messtechnik. Natriumiodid-Kristalle, die mit etwas Thallium versetzt sind, senden kurze Lichtblitze aus, wenn Gammastrahlung oder energiereiche Teilchen auf sie treffen. Solche Szintillationszähler stehen in Strahlungsdetektoren, in der Medizintechnik und in der Erkundung von Rohstoffen. Kristalle aus Thalliumbromid und Thalliumiodid sind für Infrarotlicht durchlässig und dienen als Fenster und Linsen in Infrarotgeräten. Thallium steckt außerdem in Kupferoxid-Supraleitern, die 1988 entdeckt wurden und schon bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff supraleitend werden.

In der Medizin nutzt man Thallium-201, ein radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von etwa drei Tagen, das Röntgen- und Gammastrahlung aussendet. Herzmuskelzellen nehmen Thalliumionen wie Kaliumionen auf, deshalb zeigt eine Kamera, welche Bereiche des Herzens gut durchblutet sind. Dieses Verfahren heißt Herzszintigraphie. Es wird nur von Fachpersonal mit geringen Mengen eingesetzt, und heute ersetzen es teils andere Methoden.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Thallium (Tl)?

Häufige Fragen