Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Un peu d’histoire
- 03. Présence à l’état naturel
- 04. Propriétés physiques et chimiques du thallium
- 05. Utilisations
- 06. Toxicité
- 07. Écotoxicité
Présentation
Le thallium est un élément chimique qui porte le numéro 81 dans la classification périodique des éléments.
Informations générales | |
---|---|
Symbole | Tl |
Numéro atomique | 81 |
Famille | Métal pauvre |
Groupe | 13 |
Période | 6 |
Bloc | p |
Masse volumique | 11,85 g.cm-3 |
Dureté | 1,2 |
Couleur | Blanc-gris |
Propriétés atomiques | |
Masse atomique | 204,3833 u |
Rayon atomique | 190 pm |
Configuration électronique | [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1 |
Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 18 | 3 |
Oxyde | Basique |
Système cristallin | Hexagonal compact |
Propriétés physiques | |
État ordinaire | Solide |
Point de fusion | 304°C |
Point d'ébullition | 1 473°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque.
Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science.
L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom de l'élément 81, le thallium, provient du grec thallos qui signifie bourgeon. Ce nom à été choisi par son découvreur, William Crookes, en référence à la raie verte lumineuse figurant dans son spectre. Celle-ci, de par sa couleur, lui évoquait celle de la végétation au printemps et donc celles des bourgeons.
Découverte
Le thallium a été découvert en 1861 par le physicien et chimiste britannique William Crookes.
Crookes ayant reçu des résidus en provenance d'une usine de fabrication d'acide sulfurique, il entreprit leurs analyse spectroscopique en s'attendant à y détecter du sélénium et éventuellement du tellurium mais il observa une raie lumineuse verte très prononcée n'appartenant pas à ces dernier.
Il en déduisit donc que cette raie était la signature d'un nouvel élément qu'il baptisa thallium.
Claude-Auguste Lamy, quant à lui, sera le premier scientifique à isoler l'élément 81. Il isolera la même année, en 1861, 14 gramme de thallium métallique à Lille.
Présence à l’état naturel
Le thallium, d'après son clarke, est un élément assez répandu dans la croûte terrestre mais cependant présent à de faibles concentrations.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
En effet, il est souvent obtenu en tant que sous produit dans l'exploitation d'autres produits comme les pyrites et les blendes dans la métallurgie du plomb et du zinc mais également dans la fabrication d'acide sulfurique.
Propriétés physiques et chimiques du thallium
Le thallium sous forme de corps simple
L'élément 81 un métal gris, très mou pouvant même être coupé avec un simple couteau. On peut d'ailleurs noter que sa température de fusion est relativement basse. De plus, le thallium s'oxyde au contact du dioxygène et se recouvre d'une fine couche d'oxyde de thallium, il se ternit alors comme le plomb.
Il réagit avec l'eau en formant de l'hydroxyde de thallium ainsi qu'avec les acides.
Composés à base de thallium
- L'oxyde de thallium I, de formule TlO2, est un composé noir utilisé en particulier pour obtenir des verres à fort indice de réfraction. L'oxyde de thallium I est soluble dans l'eau où il forme une solution jaune d'hydroxyde de thalllium. Il être produit lors de l'oxydation du thallium métallique par le dioxygène.
- Le sulfate de thallium, de formule Tl2SO4, est un composé de couleur blanc, inodore, n'ayant pas de gout et qui a longtemps été utilisé comme raticide dans certains pays. Il n'a cependant par été autorisé en France. Il est également utilisé en tant que poison pour l'Homme.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le thallium est un élément chimique qui possède 37 isotopes connus dont le nombre de masse est compris entre 176 et 212.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Mais le thallium possède également 42 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Parmi ces isomères nucléaires, le thallium présente seulement deux éléments stables qui sont le thallium 203 et le thallium 205. Ils constituent à eux seuls la totalité du thallium naturel à raison de 30% pour le thallium 203 et 70% pour le thallium 205.
Cependant, pour affirmer ceci, il faut noter l'exception des radioisotopes naturels dont la période nucléaire est négligeable car très faible.
On appelle période radioactive le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un isotope radioactif se désintègre de manière naturelle. Cette période n’est influencée en aucun cas par les conditions de l’environnement, que ce soit la température, la pression ou encore le champ magnétique, elle est propre à l’isotope en question. Statistiquement, on peut dire que la période radioactive est le temps à l’issue duquel le noyau de l’atome a 50 % de chances de s’être désintégré
Utilisations
Le thallium est utilisé dans de nombreux domaines.
En effet, tout comme les oxydes de plombs, les oxydes de thallium sont capables de former des réseaux dits vitreux avec la silice. On utilise donc ces oxyde pour la confection de verres spéciaux dans l'optique.
Le thallium est également utilisé sous forme de cristaux d'iodure de thallium dans les tubes photomultiplicateurs des compteurs à scintillation dans la détection des rayons gamma.
La radioactivité gamma est un rayonnement provoqué par une désintégration gamma. Le plu souvent, ces désintégrations accompagnent des désintégrations alpha ou bêta. En effet, quand il émet un rayon alpha ou bêta, le noyau devient excité. lors de l’émission d’un rayonnement électromagnétique gamma, le noyau peut donc redescendre à un état plus stable
De plus, le thallium est également utilisé sous forme d'oxysulfure de thallium, tout comme les halogénures, car transparents aux rayonnements infra-rouge. Ils sont alors utilisé dans les systèmes de communication mais aussi de vision nocturne des militaires.
Mais aussi et surtout, le thallium est connu pour ses propriétés toxiques puisqu'utilisé dans les raticides dans certains pays, mais surtout comme poison pour l'Homme.
Toxicité
En effet, le principal danger du thallium et de ses sels est qu'ils se substituent aux potassium dans les systèmes biologiques de l'organisme. Ainsi, les communications du système nerveux, mais également les échanges cellulaires sont bloqués. La dose létale pour l'Homme est de 1 gramme.
Les premiers symptômes d'une intoxication au thallium est l'asthénie qui s'accompagne ensuite de douleurs musculaire et d'altération des réflexes tendineux.
L'asthénie est une faiblesse générale de l'organisme qui peut être caractérisée par une diminution du pouvoir de fonctionnement de celui-ci.
Lorsque l'intoxication se poursuit jusqu'à un stade avancé, de nouveaux symptômes surviennent comme la polynévrite, l'alopécie, c'est à dire une chute de cheveux. Celle-ci est d'ailleurs caractéristique d'un empoisonnement par le thallium.
La polynévrite est l'atteinte simultanée de plusieurs nerfs suite à un empoisonnement
L’intoxication au thallium se caractérise d’abord par l’asthénie, des douleurs musculaires et l’altération des réflexes tendineux. Dans un stade plus avancé, la polynévrite suivie d’alopécie s’accompagne de la chute des cheveux, caractéristique d’un empoisonnement par le thallium.
Les risques professionnels sont liés à l’inhalation de cendres ou de poussières provenant du grillage des pyrites, de la taille diamantée des verres d’optique au thallium, par exemple. Le thallium s’attaque aussi aux reins, mais aussi au foie et peut également se concentrer dans le squelette.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le thallium est considéré comme écotoxique. En effet, à cause de ses caractéristiques, il est très soluble dans l'eau et peut, par conséquent, ruisseler et se diffuser dans les eaux souterraines lorsque la surface se trouve déjà saturée en élément 81.
En plus de sa haute toxicité pour les rats, le thallium présente également des effets sur les plantes dans lesquels il peut s'accumuler ainsi, les feuilles peuvent changer de couleur et la croissance de la plante va diminuer voire s'arrêter.
De plus, les petits mammifères tels que les lapins sont extrêmement sensibles, tout comme l'Homme, aux effets neurotoxiques du thallium.
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !
Bonjour,
Le thallium pourrait se confondre dans l’organisme avec le potassium ? Quels sont les propriétés chimiques qu’ils ont en commun?
Merci par avance