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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Thallium

Le thallium est un métal malléable à bas point de fusion pouvant être facilement découpé au couteau. D’aspect brillant lorsqu’il est fraichement coupé, il s’oxyde rapidement à l’air en prenant une teinte gris-bleue, d’aspect plombé.
Modérément abondant dans l’écorce terrestre (700 mg/tonne), le thallium est souvent associé au potassium dans les argiles et roches plutoniques (granites).

Thallium ultra pur conservé en ampoule scellée sous argon -
Crédit photo : W. Oelen, 2006.wikimedia

Les principaux minerais de thallium, rarement exploités car rares, sont la crookesite et la lorándite.

Microcristaux de lorándite, sulfure mixte d’arsenic et de thallium (TlAsS2 rouge) sur matrice d’orpiment (sulfure d’arsenic As2S3 jaune orangé).
Roszdan, Macédoine du Nord -
Crédit photo : Robert M. Lavinsky, 2010. Wikimedia.org

Industriellement, le thallium est isolé comme métal mineur à partir des sulfures naturels de cuivre, zinc ou plomb. Le thallium très pur est obtenu par la réduction de son sulfate Tl2SO4 par électrolyse.

Le thallium et ses sels sont très toxiques et probablement cancérogènes. Absorbé par la peau ou par ingestion, l’atome de thallium a en effet la possibilité de se substituer au potassium, principal cation intracellulaire. Il peut aussi se lier fortement aux atomes de soufre présents dans les protéines (à travers les acides aminés cystéine et méthionine).

L’absorption unique d’une dose élevée de thallium (> 500 mg) est rapidement mortelle par inhibition de la pompe sodium/potassium (troubles circulatoires). L’empoisonnement cumulatif par absorption de faibles doses répétées se caractérise par une longue incubation et des symptômes généraux peu spécifiques (troubles neurologiques divers, perte des cheveux), ce qui retarde d’autant l’administration rapide d’un antidote. Le poison est particulièrement perfide, les sels de thallium étant indétectables par le gout ou l’odorat. Les empoisonnements au thallium occupent une place « de choix » dans les annales du crime, aussi bien ceux de caractère domestique et crapuleux que ceux perpétrés au nom de la raison d’état.

Étymologie  : Le thallium présente en spectroscopie d’émission une raie d’un vert brillant caractéristique. Le grec « thallos  », traduit par « bourgeon  », évoque à la fois la couleur vert tendre de ces derniers et la propriété physique de notre métal.

Origine : Le thallium est un élément produit à 24% par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. Il est aussi synthétisé à 76% par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Historique  : Le thallium a été découvert par spectroscopie de façon indépendante par l’anglais W. Crookes (1861) et le français C.A. Lamy (1862).

Claude Auguste Lamy (1820-1878) - Crédit photo : Portrait photographique d’auteur inconnu, avant 1878. Wikimedia.org
Sir William Crookes (1832-1919) - Crédit photo : Portrait par G.C. Beresford, 1906. Wikimedia

Crookes publia ses travaux le premier, mais ne réussit à isoler que de faibles quantités de métal. Lamy parvint à obtenir un petit lingot de thallium métallique et travailla plus facilement sur l’étude de ses propriétés. La controverse entre les deux scientifiques dura quelques mois : Lamy reçut une médaille à l’exposition internationale de Londres en 1862 pour la découverte d’une source abondante de thallium, puis Crookes reçut une médaille pour la découverte de l’élément lui-même.

Le thallium dans la vie courante  : Le caractère très toxique du thallium le fit employer très tôt comme raticide ; dans la plus grande partie des pays développés, cet usage fut banni dans les années 1970.
La plus grande partie du thallium est utilisé en électronique, en particulier sous forme de sulfure Tl2S dans l’élaboration des cellules photoélectriques (détecteurs à infrarouge). L’oxyde de thallium Tl2O est l’un des composants de verres spéciaux à haut indice de réfraction et/ou à bas point de fusion (125°C).
L’alliage (amalgame) thallium-mercure contenant 8 % de thallium à un point de fusion voisin de -60°C et peut être utilisé dans certains thermomètres et et commutateurs fonctionnant à basse température.

Utilisation du thallium à l’Institut UTINAM : Il n’y a pas d’utilisation du Thallium à l’institut UTINAM.