Tl

Thallium

atomnummer: 81
gruppe: 13
periode: 6
atomvekt: 204,38

I mennesket
0 mg

I jordskorpen
0,47 ppm

I havet
0 µg/liter

På solen
1000,00 ppt

Innledning

[Foto: Grethe Wibetoe, KI, UiO.]

Foto: Grethe Wibetoe, KI, UiO.

Thallium er et gråhvitt metall. Det har en metallisk glans som fort forsvinner ved oppbevaring i luft. Oksiddannelsen på overflaten gir metallet et blågrått skjær slik at korrodert thallium minner om bly. Metallet er duktilt og så bløtt at det kan skjæres med kniv. Thallium og dens forbindelse er meget giftige. Thalliumsulfat har blant annet vært benyttet som insektisid og som rottegift. Thallium er også kjent fra kriminalsaker som en dødelig gift. I dag anvendes thallium hovedsakelig i laboratorier og i forskningssammenheng. Den radioaktive isotopen thallium-201 benyttes innen medisin for diagnostisering av hjertelidelser.

Navn

Navnet thallium har sin opprinnelse fra det greske ordet thallos som betyr grønn gren eller spire. Årsaken til dette navnet er den grønne fargen på spekteret som medførte at grunnstoffet ble oppdaget (se historie nedenfor).

Historie

Rett etter oppdagelse av thallium i 1861 oppstod det stridigheter angående hvem som skulle få æren for oppdagelsen. I dag regnes den engelske kjemikeren William Crookes som oppdager av thallium, og han ga også navnet til det nye grunnstoffet. Crookes, som arbeidet ved Royal College of Science i London, fikk i oppdrag å undersøke en prøve av svovelsyre som hadde ukjente forurensninger. Han utførte en enkel flammetest på prøven som bestod i å dyppe en platinatråd ned i løsningen og holde den i flammen fra en Bunsenbrenner. I et kort glimt observerte han fra flammen en grønn farge som han ikke kjente til fra andre grunnstoffer. Dette var en annen grønnfarge enn fra barium og kobber som også gir grønn flamme i en slik test. Ved nærmere spektralanalyse fant han at emisjonen han observerte ikke var fra andre kjente grunnstoffer, og han konkluderte med at svovelsyren inneholdt et hittil ukjent grunnstoff. Crookes ga grunnstoffet navnet thallium pga fargen som minnet ham om en frisk grønn spire (se navn, ovenfor). Oppdagelsen ble publisert 30. mars i 1861 i tidsskriftet Chemical News hvor Crookes selv var redaktør. Året etter klarte Crookes å framstille en liten mengde av det rene metallet og han startet også nærmere undersøkelse av kjemien til det nye grunnstoffet. Uavhengig av Crookes, men ett år senere, hadde også den franske fysikeren Claude-Auguste Lamy kommet fram til oppdagelsen av thallium. Han utførte flammetest på en ukjent prøve hentet fra et blykammer som ble benyttet til svovelsyreproduksjon, og han observerte også den spesielle grønne fargen. Lamy informerte det franske vitenskapsakademiet og fikk æren for den nye oppdagelsen. Han klarte å framstille en støpeblokk av metallet. Den var på 14 g som var en mye større mengde enn Crookes hadde klart å framstille. Støpeblokken ble sendt til en internasjonal utstilling i London i 1862, og han fikk en spesiell utmerkelse (medalje) av arrangementkomiteen for oppdagelse av et nytt metall. Crookes ble rasende når han hørte om dette. Han benyttet tidsskriftet Chemical News til å anklage Lamy og hevde at han var den rette oppdager av thallium. Det endte med at også Crookes fikk den samme medaljen som Lamy.

Pga den karakteriske grønne fargen som fås ved flammetest var det lett å påvise stoffet. I årene etter oppdagelsen ble grunnstoffet påvist i mange slags prøver som for eksempel vann, vin, tobakk og sukkerroer.

Et thalliummineral ble funnet i Skrikerum, Sverige i 1866. Mineralet fikk navnet crookesitt til ære for Crooke.

I 1898 oppdaget Dr. R. J. Sabourand, en hudlege ved St. Lous Hospital i Paris, at thallium kunne benyttes til å behandle ringorm i hodebunnen. Behandlingen med thallium drepte ikke ringormen, men gjorde at håret falt av slik at plagen lettere kunne behandles. Han sluttet snart å bruke det da han fant at thalliumsaltet var meget giftig. I dag regner man at thallium inntatt i en så stor mengde at håret faller av er nær en dødelig dose. Bruken av thallium ble gjenopptatt i 1920 årene og thalliumsalter har blitt benyttet som et vanlig middel for hårfjerning i mer enn 30 år. En krem med 7 % thalliumacetat (”Celio” krem eller ”Koremlou” krem) ble solgt fritt over disk og var ganske populær i 1930-årene for fjerning av uønsket ansiktshår.

Forekomst

Den gjennomsnittlige konsentrasjonen av thallium i jordskorpen er 0,47 ppm (µg/g). Det er helt ubetydelige konsentrasjoner av metallet i luft og vann. Metallet finnes spredt i jordskorpen hovedsaklig i kaliummineraler i leire, jord og granitt. Bare noen få thalliummineraler er kjent, for eksempel crookesitt (Cu7(Tl,Ag)Se4), loranditt (TlAsS2) og urbaitt (TlAs2SbS). Hovedkilden for kommersiell utvinning er fra kobber, bly, sink og andre sulfidmalmer hvor thallium finnes i små mengder. Thallium forekommer også i spormengder i pyritt (FeS2), og kan produseres som et biprodukt ved produksjon av svovelsyre fra dette mineralet. Thallium (og også andre metaller) finnes anriket i blykammerslammet og flygestøvet fra svovelsyreproduksjonen. Thalliumforbindelsene løses ut ved koking med fortynnet svovelsyre. Etter filtrering felles thallium ved reduksjon med sink. Videre raffinering innebærer utfelling av forurensninger av en del andre metaller som sulfider (for eksempel sink, kobber og bly) før rent thallium blir skilt ut fra løsningen ved elektrolyse. Produksjonen av thallium/thalliumforbindelser på verdensbasis er anslått til ca. 30 tonn i året.

I kroppen

Vi har alle litt thallium i kroppen (≤ ca. 0,5 mg) og konsentrasjonen i blod er ca. 0,5 ng/g (10-9 g thallium per g blod). Hovedkilden til thallium er maten. Det daglige gjennomsnittlige inntaket er ca. 2 µg. Thallium kan også absorberes gjennom huden. Grunnstoffet akkumuleres i kroppen over tid. Thallium har ingen biologisk funksjon i kroppen, men er derimot meget giftig. Hovedgrunnen til giftigheten er den kjemiske likheten med det essensielle grunnstoffet kalium. Enverdig thallium har lignende størrelse og samme ladning som kalium og kan erstatte kalium i kroppens celler. Inne i cellene vil den ikke fungere som kalium. Den påvirker derfor kaliumaktiverte enzymer i hjernen, musklene og huden og gir karakteristiske symptomer for thalliumforgiftning som er sløvhet, nummenhet, skjelving på både hender og føtter, kortvarig bevisstløshet (blackouts), slørete tale, synsforstyrrelse, tap av hår og generell svakhet. Hvilke symptomer som opptrer og når de melder seg er avhengig av mengde inntatt. Det kan ta flere dager før symptomene melder seg. Ved inntak av dødelig dose vil imidlertid milde symtomer komme allerede første dag. Tap av hår, som forekommer over hele kroppen, begynner først etter ca. 10 dager. Fra kriminalstatistikken vet man at ca. 800 mg er dødelig dose for et voksent menneske.

Anvendelser

Visste du at...

Isotopen 201-thallium benyttes innen medisin for diagnostisering av hjertelidelser.

Thallium og thalliumforbindelser har ikke utbredt anvendelse. Hoveddelen anvendes i laboratorier og i forskningssammenheng. Tidligere ble thalliumsalter benyttet som insektisid og rottegift. Denne anvendelsen er ikke lenger tillatt i vestlige land, men thallium selges fremdeles for dette formålet i u-land. Før man fikk elektroniske termometre ble thallium også benyttet til termometre til bruk ved lave temperaturer (for eksempel i arktiske strøk): Ved å tilsette thallium til kvikksølv kan termometre benyttes ned til -58 oC. Den nedre temperatur for vanlige kvikksølvtermometre er -40 oC. I dag benyttes thalliumsalter til å lage spesialglass med lavt smeltepunkt og høy brytningsindeks, i halvledere, superledere (i kuprater) og i katalyseprosesser for organisk syntese. Pga at thalliumsulfid forandrer sin elektriske ledningsevne ved belysning brukes denne forbindelsen i fotoceller som er ømfindtlig for IR-stråling, i fotografiske lysmålere og i optisk fotometri for temperaturkontroll og temperaturregulering. Thallium benyttes også i grønt fyrverkeri.

Isotopen 201-thallium benyttes innen medisin for diagnostisering av hjertelidelser. Ved å sprøyte inn en liten mengde av den radioaktive isotopen i blodet vil man kunne følge blodstrømmen i hjertet ved å måle γ-stråling fra de berørte områder i kroppen.

I miljøet

Thallium finnes spredt i miljøet, og som alle grunnstoffer tas det opp av plantene i større eller mindre grad, slik at det kommer inn i næringskjeden. Grønnsaker og kjøtt inneholder normalt ca. 0,02 -12 µg/g thallium som er så lite at det ikke påvirker helsen til folk.

Det er ikke noe vesentlig miljøforurensning av thallium fra industrien i forhold til for eksempel bly og kvikksølv som er nabogrunnstoffer i det periodiske system. Det finnes imidlertid lokale kilder som kan gi økte nivåer. I 1980 ble det funnet at vegetasjonen i nærheten av en sementfabrikk i Tyskland hadde forhøyede konsetrasjoner av thallium. Det viste seg at fabrikken var i gang med å utvikle en ny type sement og hadde tatt i bruk et ny bergart i produksjonen som inneholdt overraskende høye konsentrasjoner av thallium. Under produksjon av sement ved høy temperatur, fordamper thalliumforbindelser fra råstoffet og spres i miljøet.

Kjemien

Thallium oksiderer lett i fuktig luft og får et tynt okidsjikt. I nærvær av vann dannes thalliumhydroksid. I sine kjemiske forbindelser har thallium oksidasjonstall +I og +III, hvor de med oksidasjonstall +I er de mest stabile. Egenskapene til enverdig thallium (Tl+) ligner på de til kalium (K+), og treverdig thalliumforbindelser har mange likheter med tilsvarende aluminiumsforbindelser. Thallium reagerer med halogenene allerede ved romtemperatur. Tl(III) er et sterkt oksidasjonsmiddel. Oksidene, Tl2O2 og Tl2O, er henholdsvis basisk og amfotært.

Thallium- og thalliumforbindelser emitterer stråling med en grønn farge ved innføring i en flamme (bølgelengde 535 nm) og danner svart thallium(I)oksid.

Thallium - en dødelig gift

Thalliumsalter er svært giftige og har ført til både tilsiktede og ikke tilsiktede forgiftninger og dødsfall gjennom tidene. Saltene er fargeløse og kan verken luktes eller smakes. En dødelig dose kan tilsettes mat eller drikke uten at det oppdages. Fra diverse kriminalsaker vet man nå at dødelig dose for et voksent menneske er ca. 800 mg. Kriminalforfatteren Agatha Christie har fått skylden for å gjøre potensielle mordere oppmerksomme på bruk av thalliumsulfat som dødelig gift. I boken ”The pale horse” (”Den fjerde rytter”) utgitt i 1961 er thalliumsulfat benyttet som mordvåpen og forfatteren beskriver symptomene på thalliumforgiftning. Den inngående beskrivelsen av symptomene reddet en liten jente fra døden i 1977. En 19 måneder gammel jente som bodde i Qatar var blitt meget syk, og da legene i hjemlandet ikke kunne stille diagnoe ble hun tatt med til et sykehus i London. Hun gjennomgikk mange undersøkelser uten at legene kunne stille diagnose, inntil en observant sykepleier som hadde lest ”Den fjerde rytter” hørte om jentas symptomer og forslo at jenta kunne være thalliumforgiftet. Dette ble fastslått etter at en urinprøve fra jenta viste forhøyede thalliumkonsentrasjoner. Behandling med motgift ble satt i gang og jenta overlevde. Man fant også kilden til forgiftningen. Man antok at jenta hadde fått i seg noe gift (thalliumsulfat) som foreldrene hadde benyttet for å utrydde skadedyr i hjemmet.

[Montasje og foto: Grethe Wibetoe]

Agatha Christie har benyttet thalliumsulfat som ”mordvåpen” i en av sine kriminalromaner
Montasje og foto: Grethe Wibetoe

Noen mener at Agatha Christies roman inspirerte giftmorderen Graham Young som i 1971 tilsatte thalliumsulfat i kaffen til sine arbeidskamerater ved en fabrikk i Hertfordshire, England. Flere ble syke og to døde av en mystisk sykdom. Årsaken kom ikke fram før Young selv antydet at det kunne være thallium. Young ble funnet skyldig i mord i 1972 og fikk livsvarig fengsel. Det viste seg at denne saken ble en milepæl innen forensisk arbeid da man fant spor av thallium etter kremasjonen fra et av ofrene. Asken ble analysert med hjelp av atomabsorpsjonsspektrometri (AAS) og man fant mye høyere konsentrasjoner enn vanlig i levningene som klart indikerte at forgiftning med thallium hadde funnet sted.

Det er ikke bare ved kriminelle handlinger at thalliumforgiftning har funnet sted, thalliumforgiftning har i mange tilfeller forårsaket død pga uvettig bruk. En større forgiftningsskandale fant sted i 1980 årene i Guyana, Sør-Amerika, hvor flere hundre mennesker ble forgiftet og 44 døde. Ved nærmere undersøkelser ble det funnet at forgiftningen skyldes at melken som ble drukket var fra kuer som hadde beitet på en sukkerplantasje hvor thalliumsulfat var spredt utover marken for å hindre at kuene skulle beite der. Kuene ble også forgiftet, men fortsatte å produsere melk.

Pga at forgiftninger med thallium tross alt er sjelden er det ofte at dødsårsaken ved denne type forgiftning ikke har blitt fastslått. Dersom man først har mistanke om thalliumforgiftning vil analyser av blod, urin og hår fra pasienten kunne påvise unormale konsentrasjoner av thallium forårsaket av forgiftning, og behandling kan igangsettes.

Thalliumforgiftning var regnet som ukurerbart inntil en tysk farmasøyt, Horst Heydlauf, i 1969 oppdaget at berlinerblått (KFe[Fe(CN)6]) kunne benyttes som motkur. Berlinerblått benyttes i dag ved behandling av thalliumforgiftning.

Forfatter:  Grethe Wibetoe

Finn nabogrunnstoff

Cd In Sn
Hg Tl Pb
Cn Nh Fl

Vis alt om thallium

Thallium i periodesystemet

Visste du at...

Hg

kvikksølv er det eneste metallet som er flytende ved romtemperatur.

Les mer om kvikksølv

App

Periodic Puzzle

Noen har rotet det til i periodesystemet. Du må flytte grunnstoffene tilbake på riktig plass.

Les mer:
Om Periodic Puzzle appen

Samarbeidspartner

Naturhistorisk museum

 


Les om periodesystemet (bakom-stoff, utdypende artikler)
Periodesystemet.no fra Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo.   Idé: Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev.
Prosjektledelse: Svein Stølen. Design: John Vedde.   Redaksjon     Rettigheter