थैलियम

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थैलियम एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Tl है और परमाणु क्रमांक 81 है। यह एक चांदी जैसी सफेद पश्च-संक्रमण धातु है जो प्रकृति में मुक्त अवस्था में नहीं पाई जाती है। पृथक किए जाने पर, थैलियम टिन जैसा दिखता है, लेकिन हवा के संपर्क में आने पर इसका रंग फीका पड़ जाता है। रसायनज्ञों विलियम क्रुक्स और क्लाउड-अगस्त लैमी ने 1861 में सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के अवशेषों में स्वतंत्र रूप से थैलियम की खोज की। दोनों ने ज्वाला स्पेक्ट्रोस्कोपी की नई विकसित विधि का उपयोग किया, जिसमें थैलियम एक उल्लेखनीय हरी स्पेक्ट्रल रेखा उत्पन्न करता है। थैलियम, ग्रीक θαλλός, thallós से लिया गया है, जिसका अर्थ "हरी टहनी" या "अंकुर" है, और इसका नाम क्रुक्स द्वारा रखा गया था। इसे 1862 में लैमी और क्रुक्स दोनों द्वारा अलग किया गया था, लैमी ने इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा और क्रुक्स ने अवक्षेपण और परिणामी पाउडर को पिघलाकर इसे प्राप्त किया। क्रुक्स ने इसे उस वर्ष 1 मई को खुले अंतर्राष्ट्रीय प्रदर्शनी में जस्ता द्वारा अवक्षेपित पाउडर के रूप में प्रदर्शित किया।[1]

थैलियम +3 और +1 ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की प्रवृत्ति रखता है। +3 अवस्था समूह 13 (बोरॉन, एल्युमिनियम, गैलियम, इंडियम) के अन्य तत्वों के समान है। हालाँकि, +1 अवस्था, जो आवर्त सारणी में इसके ऊपर के तत्वों की तुलना में थैलियम में कहीं अधिक प्रमुख है, क्षार धातुओं के रसायन विज्ञान की याद दिलाती है। थैलियम(I) आयन भूगर्भीय रूप से मुख्य रूप से पोटेशियम-आधारित अयस्कों में पाए जाते हैं और (अंतर्ग्रहण होने पर) जीवित कोशिकाओं में आयन पंप द्वारा पोटेशियम आयनों (K+) की तरह ही कई तरह से संभाले जाते हैं।

व्यावसायिक रूप से, थैलियम का उत्पादन पोटेशियम अयस्कों से नहीं, बल्कि भारी-धातु सल्फाइड अयस्कों के शोधन से उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है। थैलियम उत्पादन का लगभग 65% इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उपयोग किया जाता है और शेष का उपयोग फार्मास्युटिकल उद्योग और कांच निर्माण में किया जाता है।[2] इसका उपयोग इन्फ्रारेड डिटेक्टर में भी किया जाता है। रेडियोआइसोटोप थैलियम-201 (घुलनशील क्लोराइड TlCl के रूप में) का उपयोग परमाणु चिकित्सा स्कैन में एक एजेंट के रूप में, एक प्रकार के परमाणु कार्डियक स्ट्रेस टेस्ट के दौरान किया जाता है।

घुलनशील थैलियम लवण (जिनमें से कई लगभग स्वादहीन होते हैं) अत्यधिक विषाक्त होते हैं और ऐतिहासिक रूप से इनका उपयोग चूहे के जहर और कीटनाशकों में किया जाता था। उनकी गैर-चयनात्मक विषाक्तता के कारण, इन यौगिकों का उपयोग कई देशों में प्रतिबंधित या सीमित कर दिया गया है। थैलियम विषाक्तता के परिणामस्वरूप आमतौर पर बाल झड़ते हैं। हत्या के हथियार के रूप में अपनी ऐतिहासिक लोकप्रियता के कारण, थैलियम ने "जहर देने वाले का जहर" और "विरासत पाउडर" (आर्सेनिक के साथ) के रूप में कुख्याति प्राप्त की है।[3]

विशेषताएं

एक थैलियम परमाणु में 81 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो [Xe]4f145d106s26p1 इलेक्ट्रॉन विन्यास में व्यवस्थित होते हैं; इनमें से, छठी कक्षा में तीन सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण, 6s इलेक्ट्रॉन युग्म सापेक्षतावादी रूप से स्थिर होता है और भारी तत्वों की तुलना में इन्हें रासायनिक बंधन में शामिल करना अधिक कठिन होता है। इस प्रकार, धात्विक बंधन के लिए बहुत कम इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते हैं, जो पड़ोसी तत्वों पारा और सीसा के समान है। थैलियम, अपने सजातीय तत्वों की तरह, एक नरम, अत्यधिक विद्युत प्रवाहकीय धातु है जिसका गलनांक 304 °C कम है।[4]

थैलियम आघातवर्धनीय और काटने योग्य है, जिसे कमरे के तापमान पर चाकू से काटा जा सकता है। इसमें एक धात्विक चमक होती है जो हवा के संपर्क में आने पर जल्दी ही नीले-धूसर रंग में बदल जाती है, जो सीसे के समान होती है। इसे तेल में डुबोकर संरक्षित किया जा सकता है। यदि हवा में छोड़ दिया जाए तो थैलियम पर ऑक्साइड की एक भारी परत बन जाती है। धातु पानी के साथ भी प्रतिक्रिया करती है, जिससे थैलियम हाइड्रॉक्साइड बनता है। सल्फ्यूरिक, नाइट्रिक, और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड थैलियम को तेजी से घोलकर संबंधित थैलियम(I) लवण बनाते हैं, लेकिन अन्य हाइड्रोहेलिक एसिड थैलियम(I) हैलाइड की एक निष्क्रिय परत बनाते हैं।[5][6]:4

अध्ययन के तहत प्रतिक्रिया के आधार पर, थैलियम के लिए कई मानक इलेक्ट्रोड क्षमताएं बताई गई हैं,[7] जो +3 ऑक्सीकरण अवस्था की अत्यधिक कम स्थिरता को दर्शाती हैं:[4]

Tl3+ + 3e- <-> Tl +0.73 V
Tl+ + e- <-> Tl -0.336 V

थैलियम समूह 13 का पहला तत्व है जहाँ मानक स्थितियों के तहत +3 ऑक्सीकरण अवस्था का +1 ऑक्सीकरण अवस्था में अपचयन स्वतःस्फूर्त होता है।[4] चूंकि समूह में नीचे जाने पर बंधन ऊर्जा कम हो जाती है, थैलियम के साथ, दो अतिरिक्त बंधन बनाने और +3 अवस्था प्राप्त करने में जारी ऊर्जा हमेशा 6s-इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक नहीं होती है।[8]

थैलियम(I) ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अधिक क्षारीय होते हैं और थैलियम(III) ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अधिक अम्लीय होते हैं, जो यह दर्शाता है कि थैलियम तत्वों के अपनी निचली ऑक्सीकरण अवस्थाओं में अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव होने के सामान्य नियम का पालन करता है।[8]

आइसोटोप

थैलियम के 41 ज्ञात आइसोटोप हैं जिनका परमाणु द्रव्यमान 176 से 216 तक है। 203Tl और 205Tl एकमात्र स्थिर आइसोटोप हैं और सभी प्राकृतिक थैलियम का निर्माण करते हैं। 206Tl से 210Tl तक के पांच अल्पकालिक आइसोटोप प्रकृति में पाए जाते हैं, लेकिन केवल भारी तत्वों की प्राकृतिक क्षय श्रृंखला के हिस्से के रूप में। 204Tl सबसे स्थिर रेडियोआइसोटोप है, जिसकी अर्ध-आयु 3.78 वर्ष है; अगले सबसे स्थिर 202Tl (अर्ध-आयु 12.31 दिन) और 201Tl (अर्ध-आयु 3.0421 दिन) हैं।[9] यह परमाणु रिएक्टर में स्थिर थैलियम के न्यूट्रॉन सक्रियण द्वारा बनाया जाता है।[10]

आइसोटोप 201Tl परमाणु चिकित्सा में उपयोगी है; यह इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा क्षय होता है, एक्स-रे (~70–80 keV), और 135 और 167 keV की गामा किरणें उत्सर्जित करता है;[11] इसलिए, इसमें अत्यधिक रोगी-विकिरण खुराक के बिना अच्छी इमेजिंग विशेषताएं हैं। यह थैलियम परमाणु कार्डियक स्ट्रेस टेस्ट के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे लोकप्रिय आइसोटोप है।[12]

यौगिक

थैलियम(III)

थैलियम(III) यौगिक संबंधित एल्युमिनियम(III) यौगिकों के समान होते हैं। वे मध्यम रूप से मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं और आमतौर पर अस्थिर होते हैं, जैसा कि Tl3+/Tl युग्म के लिए सकारात्मक अपचयन क्षमता द्वारा दर्शाया गया है। कुछ मिश्रित-संयोजकता यौगिक भी ज्ञात हैं, जैसे Tl4O3 और TlCl2, जिनमें थैलियम(I) और थैलियम(III) दोनों होते हैं।[5]

सबसे सरल संभव थैलियम यौगिक, थैलिन (TlH3), थोक में मौजूद रहने के लिए बहुत अस्थिर है, जो +3 ऑक्सीकरण अवस्था की अस्थिरता के साथ-साथ हाइड्रोजन के 1s ऑर्बिटल के साथ थैलियम के वैलेंस 6s और 6p ऑर्बिटल्स के खराब ओवरलैप के कारण है।[13] ट्राइहैलाइड्स अधिक स्थिर हैं, हालांकि वे हल्के समूह 13 तत्वों से रासायनिक रूप से भिन्न हैं और अभी भी पूरे समूह में सबसे कम स्थिर हैं। उदाहरण के लिए, थैलियम(III) फ्लोराइड, TlF3, लेकिन हल्के समूह 13 ट्राइफ्लोराइड्स नहीं, में β-BiF3 संरचना है और जलीय घोल में TlF_{4}- जटिल आयन नहीं बनाता है। ट्राइक्लोराइड और ट्राइब्रोमाइड कमरे के तापमान से ठीक ऊपर विषमानुपातित होकर मोनोहैलाइड्स देते हैं। थैलियम ट्राईआयोडाइड वास्तव में एक थैलियम(I) यौगिक है जिसमें तटस्थ घोल में रैखिक ट्राईआयोडाइड आयन (I3-)[14] होता है, लेकिन एक स्थिर [TlI4]− आयन बनाता है;[6] सामान्य स्यूडोहैलाइड्स के लिए भी ऐसा ही व्यवहार होता है।[6]

थैलियम(III) ऑक्साइड, Tl2O3, एक काला ठोस है जो 800 °C से ऊपर विघटित होकर थैलियम(I) ऑक्साइड और ऑक्सीजन बनाता है।[5] यह पदार्थ उभयधर्मी है, और कई टर्नरी (जटिल) ऑक्साइड बनाता है।[6] भारी थैलियम(III) सेस्किकैल्कोजेनाइड्स मौजूद नहीं हैं।[15] चूंकि थैलिक आयन अपेक्षाकृत ऑक्सीकरण करने वाला है, ऑक्सीएसिड लवण आमतौर पर केंद्रीय परमाणु के सबसे ऑक्सीकृत रूप के साथ होते हैं: जैसे एक फॉस्फेट, एक नाइट्रेट, एक सल्फेट, और कई कार्बोक्सिलेट। सभी नमी के प्रति संवेदनशील हैं।[6] कार्बोक्सिलेट ट्राइहैलाइड्स की तुलना में बहुत मजबूत इलेक्ट्रोफाइल हैं।[6]:220

थैलियम(III) कॉम्प्लेक्स आमतौर पर टेट्राहेड्रल या ऑक्टाकोऑर्डिनेट स्यूडोटेट्राहेड्रल होते हैं।[6]

कुछ इलेक्ट्रोपोसिटिव और समन्वय करने वाले आयन थैलिक अवस्था को पसंद करते हैं। इस प्रकार थैलस टेट्राकार्बोनिलकोबाल्टेट केवल धातुओं के मिश्रण को कार्बोनिल करके बनाया जा सकता है; Tl+ आयन NaCo(CO)4 के साथ प्रतिक्रिया करके Tl[Co(CO)4]3 देते हैं। Mn(CO), GaH, और BH के साथ भी ऐसा ही व्यवहार होता है; और यह ऑर्गेनोथैलियम रसायन विज्ञान में नियम है।[6]

थैलियम(I)

थैलियम(I) रसायन विज्ञान बोरॉन समूह के बाकी हिस्सों से काफी अलग है[16] और कुछ हद तक क्षार धातुओं के समान है। यह अकार्बनिक रसायन विज्ञान के लगभग सभी शास्त्रीय आयनों के साथ लवण बनाता है, जो मोनोएटॉमिक और पॉलीएटॉमिक दोनों हैं।[6]:159 थैलियम हैलाइड और स्यूडोहैलाइड लवणों में आमतौर पर बहुत कम सहसंयोजक गुण होता है, जिसमें थैलस सायनामाइड एक उल्लेखनीय अपवाद है।[6] हालाँकि, थैलियम और मुख्य समूह के बाकी हिस्सों के बीच के बंधन उनके क्षार एनालॉग्स की तुलना में काफी अधिक सहसंयोजक होते हैं।[6]:258

सबसे सरल लवण थैलियम मोनोहैलाइड्स हैं। Tl+ धनायन के बड़े आकार के अनुरूप, क्लोराइड और ब्रोमाइड में सीज़ियम क्लोराइड संरचना होती है, जबकि फ्लोराइड और आयोडाइड में विकृत सोडियम क्लोराइड संरचनाएं होती हैं। समान चांदी यौगिकों की तरह, TlCl, TlBr, और TlI प्रकाश-संवेदनशील हैं और पानी में खराब घुलनशीलता प्रदर्शित करते हैं।[17]

एक स्थिर ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड ज्ञात हैं, जैसे कि कई कैल्कोजेनाइड्स।[16] धातु-कार्बनिक यौगिक थैलियम एथॉक्साइड (TlOEt, TlOC2H5) एक भारी तरल है (ρ 3.49 g·cm−3, गलनांक −3 °C),[18] जिसका उपयोग अक्सर कार्बनिक और ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान में एक बुनियादी और घुलनशील थैलियम स्रोत के रूप में किया जाता है।[19] यह और अन्य एल्कोक्साइड हालांकि कमरे के तापमान पर कुछ हद तक अस्थिर होते हैं।[6]:269

थैलियम(I) अधिकांश तत्वों के साथ टर्नरी ऑक्साइड और सल्फाइड बनाता है।[6] थैलस सल्फेट और नाइट्रेट ज्ञात हैं, जैसे कि लगभग सभी निचले नाइट्रोजनयुक्त और सल्फरयुक्त आयनों के लवण।[6] संक्रमण धातु आयनों के साथ जटिल लवण कभी-कभी Tl2+ के लिए पेर्टर्बेटिव ऑक्सीकरण से विद्युत चालकता या स्पेक्ट्रल शिफ्ट प्रदर्शित करते हैं।[6]

थैलस नाइट्राइड का निर्माण थैलियम नाइट्रेट और पोटासामाइड के बीच मेटाथेसिस द्वारा होता है:[6]:258

TlNO3 + KNH2 → Tl3N + KNO3 + NH3

उत्पाद पानी के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करता है।[6]:326 शुष्क परिस्थितियों में, इसका उपयोग H को Tl से प्रतिस्थापित करने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए एमाइड्स और इमाइड्स पर। अतिरिक्त लुईस बेस कार्यक्षमता के अभाव में, ये लवण आमतौर पर हाइड्रोलिसिस के प्रति संवेदनशील होते हैं।[6]

एडामेंटोजेन्स के भीतर, थैलियम(I) एक कार्बोनेट और एक बाइकार्बोनेट बनाता है।[16][6]:122 डबल साल्ट Tl4(OH)2CO3 में थैलियम के हाइड्रॉक्सिल-केंद्रित त्रिकोण, [Tl3(OH)]2+, को इसकी ठोस संरचना में एक आवर्ती मोटिफ के रूप में दिखाया गया है।[20] कार्बोक्सिलिक एसिड थैलस हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके थैलियम लवण (थैलियम साबुन) बनाते हैं, लेकिन अपचायक शर्करा आमतौर पर थैलियम धातु जमा करती हैं।[6]

ऑर्गेनोथैलियम यौगिक

ऑर्गेनोथैलियम यौगिक तापीय रूप से अस्थिर होते हैं, जो समूह 13 में नीचे जाने पर तापीय स्थिरता घटने की प्रवृत्ति के अनुरूप है। Tl–C बंधन की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता भी समूह में सबसे कम है, विशेष रूप से R2TlX प्रकार के आयनिक यौगिकों के लिए। थैलियम जलीय घोल में स्थिर [Tl(CH3)2]+ आयन बनाता है; आइसोइलेक्ट्रॉनिक Hg(CH3)2 और [Pb(CH3)2]2+ की तरह, यह रैखिक है। ट्राइमिथाइलथैलियम और ट्राइएथिलथैलियम, संबंधित गैलियम और इंडियम यौगिकों की तरह, कम गलनांक वाले ज्वलनशील तरल पदार्थ हैं। इंडियम की तरह, थैलियम साइक्लोपेंटाडिएनिल यौगिकों में गैलियम(III) के विपरीत थैलियम(I) होता है।[21]

विदेशी यौगिक

Tl(+2) को टेट्राकिस(हाइपरसिलिल)डाइथैलियम ([(Me3Si)Si]2Tl—Tl[Si(SiMe3)]2) में देखा गया है, जिसे कम तापमान पर टोल्यूनि में हाइपरसिलिलरुबिडियम और थैलियम हेक्सामेथिलडिसिलाज़ेन से उत्पादित किया गया है। एमाइड के बजाय थैलस हैलाइड्स का उपयोग करने से विषमानुपातित उत्पाद मिलते हैं। माना जाता है कि एनालॉगस सुपरसिलिल यौगिक कमरे के तापमान पर Tl(II) रेडिकल्स में विघटित हो जाता है।[22]

इतिहास

थैलियम (ग्रीक θαλλός, thallos, जिसका अर्थ "एक हरी टहनी या अंकुर" है)[23][24] की खोज विलियम क्रुक्स और क्लाउड अगस्त लैमी ने स्वतंत्र रूप से काम करते हुए की थी, दोनों ने ज्वाला स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया (क्रुक्स 30 मार्च, 1861 को अपने निष्कर्ष प्रकाशित करने वाले पहले व्यक्ति थे)।[25] नाम थैलियम की चमकदार हरी स्पेक्ट्रल उत्सर्जन रेखाओं से आता है।[26]

रॉबर्ट बुनसेन और गुस्ताव किरचॉफ द्वारा ज्वाला स्पेक्ट्रोस्कोपी की बेहतर विधि के प्रकाशन[27] और 1859 से 1860 के वर्षों में सीज़ियम और रुबिडियम की खोज के बाद, ज्वाला स्पेक्ट्रोस्कोपी खनिजों और रासायनिक उत्पादों की संरचना निर्धारित करने के लिए एक स्वीकृत विधि बन गई। क्रुक्स और लैमी दोनों ने नई विधि का उपयोग करना शुरू किया। क्रुक्स ने इसका उपयोग तिल्केरोड के पास हर्ज़ पहाड़ों में एक सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन संयंत्र के लेड चैंबर में जमा सेलेनियम यौगिकों पर टेल्यूरियम के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपिक निर्धारण करने के लिए किया। उन्होंने सेलेनियम साइनाइड पर अपने शोध के लिए नमूने अगस्त हॉफमैन से वर्षों पहले प्राप्त किए थे।[28][29] 1862 तक, क्रुक्स नए तत्व की छोटी मात्रा को अलग करने और कुछ यौगिकों के गुणों को निर्धारित करने में सक्षम थे।[30] क्लाउड-अगस्त लैमी ने एक स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया जो क्रुक्स के समान था, ताकि सेलेनियम युक्त पदार्थ की संरचना निर्धारित की जा सके जो पाइराइट से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के दौरान जमा हुआ था। उन्होंने स्पेक्ट्रा में नई हरी रेखा भी देखी और निष्कर्ष निकाला कि एक नया तत्व मौजूद है। लैमी को यह सामग्री उनके मित्र फ्रेडरिक कुहलमन के सल्फ्यूरिक एसिड संयंत्र से मिली थी और यह उप-उत्पाद बड़ी मात्रा में उपलब्ध था। लैमी ने उस स्रोत से नए तत्व को अलग करना शुरू किया।[31] यह तथ्य कि लैमी थैलियम की पर्याप्त मात्रा के साथ काम करने में सक्षम थे, उन्हें कई यौगिकों के गुणों को निर्धारित करने में सक्षम बनाया और इसके अलावा उन्होंने धात्विक थैलियम का एक छोटा सिल्लियां तैयार की जिसे उन्होंने थैलियम लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त थैलियम को फिर से पिघलाकर तैयार किया था।

चूंकि दोनों वैज्ञानिकों ने थैलियम की स्वतंत्र रूप से खोज की थी और काम का एक बड़ा हिस्सा, विशेष रूप से धात्विक थैलियम का अलगाव लैमी द्वारा किया गया था, क्रुक्स ने काम पर अपनी प्राथमिकता सुरक्षित करने की कोशिश की। लैमी को लंदन 1862 में अंतर्राष्ट्रीय प्रदर्शनी में एक पदक से सम्मानित किया गया: थैलियम के एक नए और प्रचुर स्रोत की खोज के लिए और भारी विरोध के बाद क्रुक्स को भी एक पदक मिला: थैलियम, नए तत्व की खोज के लिए। दोनों वैज्ञानिकों के बीच विवाद 1862 और 1863 तक जारी रहा। अधिकांश चर्चा जून 1863 में क्रुक्स के रॉयल सोसाइटी के फेलो चुने जाने के बाद समाप्त हो गई।[32][33]

थैलियम का प्रमुख उपयोग कृंतकों के लिए जहर के रूप में था। कई दुर्घटनाओं के बाद, फरवरी 1972 में राष्ट्रपति के कार्यकारी आदेश 11643 द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका में जहर के रूप में उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया गया था। बाद के वर्षों में कई अन्य देशों ने भी इसके उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया।[34]

घटना और उत्पादन

पृथ्वी की पपड़ी में थैलियम की सांद्रता 0.7 mg/kg होने का अनुमान है,[35] जो ज्यादातर मिट्टी, मृदा, और ग्रेनाइट में पोटेशियम-आधारित खनिजों के साथ जुड़ा हुआ है। थैलियम चंद्रमा पर पृथ्वी की तुलना में लगभग 100–300 गुना कम प्रचुर मात्रा में है; इसे चंद्रमा के निर्माण के समय (भूगर्भीय रूप से) कम तापमान वाले वाष्पीकरण के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।[6]:2

यूनाइटेड स्टेट्स जियोलॉजिकल सर्वे (USGS) ने 2010 में अनुमान लगाया था कि थैलियम का वार्षिक विश्वव्यापी उत्पादन लगभग 10 मीट्रिक टन था, जो पूरी तरह से अन्य तत्वों के रिफाइनरी का सह-उत्पाद है।[35] उत्पादन काफी लोचदार है: अपेक्षाकृत उच्च थैलियम सामग्री वाले जमा और अयस्क उत्पादन को मांग के साथ स्केल करने की अनुमति देते हैं। 1995 से 2009 तक, उत्पादन में लगभग 33% की कमी आई (यानी, लगभग 15 मीट्रिक टन से)।[36]

थैलियम के प्रमुख व्यावहारिक स्रोत तांबा, सीसा, जस्ता और अन्य सल्फोसॉल्ट-प्रकार के अयस्क में पाए जाने वाले सूक्ष्म अंश हैं,[37][38][35] जिसमें आयरन पाइराइट भी शामिल है।[2][39] थैलियम को आमतौर पर सल्फ्यूरिक एसिड बनाने के लिए इन खनिजों को भूनने पर उत्पन्न फ्लू डस्ट (धुएं की धूल) से, और गलाने वाली स्लैग (धातुमल) से निकाला जाता है।[35][6]:3 इसे जलीय एसिड में चयनात्मक अवक्षेपण (selective precipitation) के माध्यम से अलग किया जाता है और फिर मुक्त धातु प्राप्त करने के लिए इसका इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है।[6]:3[39]

थैलियम विभिन्न एंटीमनी, आर्सेनिक, तांबा, सीसा और चांदी के खनिजों में केंद्रित पाया जाता है, लेकिन थैलियम सामग्री के लिए किसी का भी कोई व्यावसायिक महत्व नहीं है।[35] इनमें क्रूकसाइट TlCu7Se4, हचिंसोनाइट TlPbAs5S9, और लोरैंडाइट TlAsSs शामिल हैं।[40] समुद्र तल पर पाए जाने वाले मैंगनीज नोड्यूल में भी कुछ थैलियम होता है।[41]

दक्षिणी उत्तरी मैसेडोनिया में ऑलचार जमा (Allchar deposit) एकमात्र ऐसा क्षेत्र था जहाँ थैलियम का सक्रिय रूप से खनन किया जाता था,[42] जिसका अधिकांश उत्पादन 1888 और 1908 के बीच हुआ था।[43] इस जमा में अभी भी अनुमानित 500 टन थैलियम मौजूद है, और यह कई दुर्लभ थैलियम खनिजों, उदाहरण के लिए लोरैंडाइट, का स्रोत है।[44][45]

अनुप्रयोग

ऐतिहासिक उपयोग

गंधहीन और स्वादहीन थैलियम(I) सल्फेट का उपयोग कभी चूहे के जहर और चींटी मारने की दवा के रूप में व्यापक रूप से किया जाता था।[6]:3 1972 से सुरक्षा चिंताओं के कारण संयुक्त राज्य अमेरिका में इस उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया गया है।[34][2] कई अन्य देशों ने भी इस उदाहरण का अनुसरण किया। थैलियम लवणों का उपयोग दाद (ringworm), अन्य त्वचा संक्रमण के उपचार में और तपेदिक (टीबी) के रोगियों के रात में पसीना आने की समस्या को कम करने के लिए किया जाता था। उनके संकीर्ण चिकित्सीय सूचकांक (therapeutic index) और इन स्थितियों के लिए बेहतर दवाओं के विकास के कारण इस उपयोग को सीमित कर दिया गया है।[46][47][48]

प्रकाशिकी (Optics)

थैलियम(I) ब्रोमाइड और थैलियम(I) आयोडाइड क्रिस्टल का उपयोग इन्फ्रारेड ऑप्टिकल सामग्री के रूप में किया गया है, क्योंकि वे अन्य सामान्य इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स की तुलना में कठोर होते हैं, और क्योंकि उनमें काफी लंबी तरंग दैर्ध्य पर संचरण (transmission) होता है। व्यापारिक नाम KRS-5 इसी सामग्री को संदर्भित करता है।[49] थैलियम(I) ऑक्साइड का उपयोग ऐसे ग्लास बनाने के लिए किया गया है जिनका अपवर्तनांक (index of refraction) उच्च होता है। सल्फर या सेलेनियम और आर्सेनिक के साथ मिलाकर, थैलियम का उपयोग उच्च-घनत्व वाले ग्लास के उत्पादन में किया गया है, जिनका गलनांक 125 और 150 डिग्री सेल्सियस के बीच कम होता है। इन ग्लास के कमरे के तापमान पर गुण साधारण ग्लास के समान होते हैं और ये टिकाऊ, पानी में अघुलनशील होते हैं और इनके अद्वितीय अपवर्तनांक होते हैं।[50]

थैलियम के साथ डोप किए गए क्षार हैलाइड (alkali halide) समाधान कुछ सिंटिलेटर विकिरण डिटेक्टरों में नीले फॉस्फोर होते हैं।[6]:32

इलेक्ट्रॉनिक्स

थैलियम(I) सल्फाइड की विद्युत चालकता इन्फ्रारेड प्रकाश के संपर्क में आने पर बदल जाती है, जिससे यह यौगिक फोटोरेसिस्टर में उपयोगी हो जाता है।[46] थैलियम सेलेनाइड का उपयोग इन्फ्रारेड डिटेक्शन के लिए बोलोमीटर में किया गया है।[51] थैलियम के साथ सेलेनियम सेमीकंडक्टर की डोपिंग उनके प्रदर्शन में सुधार करती है, इसलिए इसका उपयोग सेलेनियम रेक्टिफायर में सूक्ष्म मात्रा में किया जाता है।[46] थैलियम डोपिंग का एक अन्य अनुप्रयोग गामा विकिरण डिटेक्शन उपकरणों में सोडियम आयोडाइड और सीज़ियम आयोडाइड क्रिस्टल है। इनमें, सोडियम आयोडाइड क्रिस्टल को सिंटिलेशन जनरेटर के रूप में उनकी दक्षता में सुधार करने के लिए थोड़ी मात्रा में थैलियम के साथ डोप किया जाता है।[52] विघटित ऑक्सीजन विश्लेषक (dissolved oxygen analyzers) में कुछ इलेक्ट्रोड में थैलियम होता है।[2]

उच्च-तापमान अतिचालकता (High-temperature superconductivity)

मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग, चुंबकीय ऊर्जा के भंडारण, चुंबकीय प्रणोदन (magnetic propulsion), और विद्युत शक्ति उत्पादन और संचरण जैसे अनुप्रयोगों के लिए उच्च-तापमान अतिचालक विकसित करने के लिए थैलियम के साथ अनुसंधान गतिविधि जारी है। अनुप्रयोगों में अनुसंधान 1988 में पहले थैलियम बेरियम कैल्शियम कॉपर ऑक्साइड अतिचालक की खोज के बाद शुरू हुआ।[53] थैलियम क्यूप्रेट अतिचालक खोजे गए हैं जिनका संक्रमण तापमान 120 K से ऊपर है। कुछ पारा-डोप किए गए थैलियम-क्यूप्रेट अतिचालकों का संक्रमण तापमान परिवेश के दबाव पर 130 K से ऊपर है, जो लगभग विश्व रिकॉर्ड रखने वाले पारा क्यूप्रेट के समान है।[54]

परमाणु चिकित्सा (Nuclear medicine)

परमाणु चिकित्सा में टेक्नेटियम-99m के व्यापक अनुप्रयोग से पहले, 73 घंटे के अर्ध-आयु (half-life) वाला रेडियोधर्मी समस्थानिक थैलियम-201, न्यूक्लियर कार्डियोग्राफी के लिए मुख्य पदार्थ था। न्यूक्लाइड का उपयोग अभी भी कोरोनरी धमनी रोग (CAD) वाले रोगियों में जोखिम स्तरीकरण के लिए तनाव परीक्षणों (stress tests) के लिए किया जाता है।[55] थैलियम का यह समस्थानिक एक परिवहन योग्य जनरेटर का उपयोग करके उत्पन्न किया जा सकता है, जो टेक्नेटियम-99m जनरेटर के समान है।[56] जनरेटर में सीसा-201 (अर्ध-आयु 9.33 घंटे) होता है, जो इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा थैलियम-201 में क्षयित हो जाता है। सीसा-201 को (p,3n) और (d,4n) प्रतिक्रियाओं द्वारा प्रोटॉन या ड्यूट्रॉन के साथ थैलियम की बमबारी करके साइक्लोट्रॉन में उत्पादित किया जा सकता है।[57][58]

थैलियम तनाव परीक्षण (Thallium stress test)

थैलियम तनाव परीक्षण सिंटिग्राफी का एक रूप है जिसमें ऊतकों में थैलियम की मात्रा ऊतक रक्त आपूर्ति के साथ सहसंबद्ध होती है। व्यवहार्य हृदय कोशिकाओं में सामान्य Na+/K+ आयन-विनिमय पंप होते हैं। Tl+ धनायन K+ पंपों को बांधता है और कोशिकाओं में ले जाया जाता है। व्यायाम या डिपिरिडामोल शरीर में धमनियों के चौड़े होने (वासोडिलेशन) को प्रेरित करता है। यह उन क्षेत्रों द्वारा कोरोनरी स्टील (coronary steal) पैदा करता है जहां धमनियां अधिकतम फैली हुई होती हैं। इन्फार्क्ट या इस्केमिक ऊतक के क्षेत्र "ठंडे" रहेंगे। तनाव से पहले और बाद का थैलियम उन क्षेत्रों का संकेत दे सकता है जो मायोकार्डियल रिवस्कुलराइजेशन से लाभान्वित होंगे। पुनर्वितरण कोरोनरी स्टील के अस्तित्व और इस्केमिक कोरोनरी धमनी रोग की उपस्थिति का संकेत देता है।[59]

अन्य उपयोग

एक पारा-थैलियम मिश्र धातु, जो 8.5% थैलियम पर यूटेक्टिक बनाती है, के बारे में बताया गया है कि यह -60 °C पर जम जाती है, जो पारे के हिमांक से लगभग 20 °C नीचे है। इस मिश्र धातु का उपयोग थर्मामीटर और कम तापमान वाले स्विच में किया जाता है।[46] कार्बनिक संश्लेषण में, थैलियम(III) लवण, जैसे थैलियम ट्राइनाइट्रेट या ट्राईएसीटेट, अन्य के अलावा एरोमैटिक्स, कीटोन और ओलेफिन में विभिन्न परिवर्तन करने के लिए उपयोगी अभिकर्मक हैं।[60] थैलियम मैग्नीशियम समुद्री जल बैटरी की एनोड प्लेटों में मिश्र धातु का एक घटक है।[2] घुलनशील थैलियम लवणों को गोल्ड प्लेटिंग बाथ में चढ़ाने की गति बढ़ाने और सोने की परत के भीतर अनाज के आकार को कम करने के लिए जोड़ा जाता है।[61]

पानी में थैलियम(I) फॉर्मेट (TlHCO2) और थैलियम(I) मैलोनेट (TlC3H3O4) के बराबर भागों का एक संतृप्त घोल क्लेरीसी समाधान (Clerici solution) के रूप में जाना जाता है। यह एक मोबाइल, गंधहीन तरल है जो थैलियम लवणों की सांद्रता को कम करने पर पीले से रंगहीन हो जाता है। 20 °C पर 4.25 g/cm³ के घनत्व के साथ, क्लेरीसी समाधान ज्ञात सबसे भारी जलीय समाधानों में से एक है। इसका उपयोग 20वीं सदी में प्लवनशीलता (flotation) विधि द्वारा खनिजों के घनत्व को मापने के लिए किया जाता था, लेकिन समाधान की उच्च विषाक्तता और संक्षारक प्रकृति के कारण इसका उपयोग बंद कर दिया गया है।[62][63]

थैलियम आयोडाइड का उपयोग अक्सर मेटल-हैलाइड लैंप में एक योजक के रूप में किया जाता है, अक्सर अन्य धातुओं के एक या दो हैलाइड के साथ। यह लैंप के तापमान और रंग प्रतिपादन (color rendering) के अनुकूलन की अनुमति देता है,[64][65] और स्पेक्ट्रल आउटपुट को हरे क्षेत्र में स्थानांतरित करता है, जो पानी के नीचे की रोशनी के लिए उपयोगी है।[66]

विषाक्तता (Toxicity)

मुख्य लेख: Thallium poisoning
ज्ञानसन्दूक
Container only yes
Hazards
Ghspictograms GHS06GHS08
Ghssignalword Danger
Hphrases 413
Pphrases 310[67]
Nfpa-h 4
Nfpa-f 0
Nfpa-r 2

थैलियम और इसके यौगिक अत्यधिक विषाक्त हैं, जिसमें घातक थैलियम विषाक्तता के कई दर्ज मामले हैं।[68][69] व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) ने कार्यस्थल में थैलियम के संपर्क के लिए कानूनी सीमा (अनुमेय जोखिम सीमा) आठ घंटे के कार्यदिवस में 0.1 mg/m³ त्वचा संपर्क निर्धारित की है। व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए राष्ट्रीय संस्थान (NIOSH) ने भी आठ घंटे के कार्यदिवस में 0.1 mg/m³ त्वचा संपर्क की अनुशंसित जोखिम सीमा (REL) निर्धारित की है। 15 mg/m³ के स्तर पर, थैलियम जीवन और स्वास्थ्य के लिए तत्काल खतरनाक है।[70]

त्वचा के साथ संपर्क खतरनाक है, और इस धातु को पिघलाते समय पर्याप्त वेंटिलेशन आवश्यक है। थैलियम(I) यौगिकों में उच्च जलीय घुलनशीलता होती है और वे त्वचा के माध्यम से आसानी से अवशोषित हो जाते हैं, और इस जोखिम मार्ग से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि त्वचीय अवशोषण अनुमेय जोखिम सीमा (PEL) पर साँस लेने के माध्यम से प्राप्त अवशोषित खुराक से अधिक हो सकता है।[71] साँस लेने के माध्यम से जोखिम आठ घंटे के समय-भारित औसत (40-घंटे का कार्य सप्ताह) में 0.1 mg/m³ से अधिक नहीं हो सकता है।[72] रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (CDC) का कहना है, "थैलियम को कार्सिनोजेन (कैंसरकारी) के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है, और इसके कार्सिनोजेन होने का संदेह नहीं है। यह अज्ञात है कि क्या थैलियम के पुराने या बार-बार संपर्क में आने से प्रजनन विषाक्तता या विकासात्मक विषाक्तता का खतरा बढ़ जाता है। साँस लेने के माध्यम से थैलियम के पुराने उच्च स्तर के संपर्क में आने से तंत्रिका तंत्र के प्रभाव, जैसे कि उंगलियों और पैर की उंगलियों का सुन्न होना, होने की सूचना मिली है।"[73] लंबे समय तक, थैलियम यौगिक चूहे के जहर के रूप में आसानी से उपलब्ध थे। यह, और यह तथ्य कि यह पानी में घुलनशील और लगभग स्वादहीन है, दुर्घटना या आपराधिक इरादे के कारण बार-बार नशा (intoxication) का कारण बना।[33]

मनुष्यों से थैलियम, रेडियोधर्मी और स्थिर दोनों, को हटाने के मुख्य तरीकों में से एक प्रशियन ब्लू का उपयोग करना है, एक ऐसी सामग्री जो थैलियम को अवशोषित करती है।[74] प्रति दिन 20 ग्राम तक प्रशियन ब्लू रोगी को मुंह से खिलाया जाता है, और यह रोगी के पाचन तंत्र से होकर गुजरता है और रोगी के मल में बाहर निकल जाता है। हेमोडायलिसिस और हेमोपरफ्यूजन का उपयोग रक्त सीरम से थैलियम को हटाने के लिए भी किया जाता है। उपचार के बाद के चरणों में, ऊतकों से थैलियम को जुटाने के लिए अतिरिक्त पोटेशियम का उपयोग किया जाता है।[75][76]

संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) के अनुसार, थैलियम प्रदूषण के कृत्रिम स्रोतों में सीमेंट कारखानों का गैसीय उत्सर्जन, कोयला जलाने वाले बिजली संयंत्र और धातु के सीवर शामिल हैं। पानी में थैलियम की उच्च सांद्रता का मुख्य स्रोत अयस्क प्रसंस्करण कार्यों से थैलियम का रिसाव है।[38][77]

इन्हें भी देखें

उद्धरण

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सामान्य ग्रंथ सूची

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बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Thallium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Thallium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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