Thallium

Morceaux de thallium dans une ampoule.

Le thallium a été découvert par le chimiste anglais William Crookes en 1861 en Angleterre alors que celui-ci étudiait par spectroscopie la lumière émise par un minerai de sélénium chauffé. Claude-Auguste Lamy est le premier à isoler, la même année à Lille, 14 grammes de thallium métallique[8].

Son nom thallium, en latin scientifique, provient du grec θαλλός thallos « bourgeon », du fait de sa ligne spectrale d'émission vert brillant (le même étymon a donné en français le mot thalle « branche verte »).

Le thallium possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 176 et 212, et 42 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, seuls deux, ²⁰³Tl et ²⁰⁵Tl, sont stables et constituent la totalité du thallium naturel (si l'on excepte les traces de radioisotopes naturels à faible durée de vie, issus des chaînes de désintégration des isotopes de l'uranium et du thorium), dans un ratio 30/70. La masse atomique standard attribuée au thallium est de 204,383 3(2) u.

C'est un métal gris, malléable, très tendre (se coupe au couteau) qui ressemble au plomb et se ternit comme lui lorsqu'il est exposé à l'air.

Il est présent dans les nodules sous-marins de manganèse.

• Thermomètre : formant avec le mercure, un eutectique restant liquide jusqu'à −60 °C, le mélange Hg (91,5 %)-Tl (8,5 %) est utilisé dans les thermomètres pour régions très froides.
• Fenêtre infrarouge : les halogénures de thallium (chlorure, bromure et iodure) sont transparents au rayonnement infrarouge et servent à fabriquer des fenêtres d'entrée pour les détecteurs infrarouge.
• Éclairage : il est utilisé dans certaines lampes à halogénures métalliques sous forme d'iodure de thallium qui donne une émission lumineuse verte.
• Le thallium 201 est un isotope radioactif se fixant notamment sur le muscle cardiaque et qui est donc utilisé en scintigraphie cardiaque pour l'étude de la perfusion ou de la viabilité myocardique.
• Dans les caméras de télévision, on utilise des sels de thallium dans les capteurs de type vidicon et plumbicon.
• Il est aussi utilisé dans les détecteurs d'infrarouge, notamment le sulfure Tl₂S.
• En minéralogie, dans la liqueur de Clérici, pour séparer différents minéraux[9].

Thallium métallique corrodé

Le thallium comme ses voisins, mercure et plomb, fait partie des métaux lourds et est hautement toxique comme eux. C'est également un neurotoxique central cumulatif pour le système nerveux central des mammifères.

Des sels de thallium sont présents dans certains insecticides et ont été autrefois utilisés dans la mort aux rats. Ils peuvent aussi être utilisés en tant que poison car, réduit en poudre, la plupart sont inodores, incolores et la dose létale se situe à 1 gramme de thallium (moins de 5 mmol). Ainsi, pur à l'état métallique, le simple fait de le toucher est déjà extrêmement dangereux.

L'usage du thallium comme insecticide ou mort aux rats tend à disparaître depuis que son effet toxique pour l'homme a été démontré.

Chez les animaux, ce métal est rapidement bioassimilable, comme le montre sa toxicité élevée.

Le thallium semble également bioaccumulable par certains végétaux, dont les arbres[10]. On a par exemple mesuré la composition isotopique en thallium, Zn, Cd, Pb, K, Ca, Mg et Mn et leur répartition dans les cernes du pin sylvestre (Pinus sylvestris L.) autour d'une usine de première fusion du zinc à Olkusz (Sud-Pologne)[10].

Des taux élevés de thallium (jusqu'à 0,8 mg/kg) mesurés dans le bois des pins montrent que les conifères tendent à bioaccumuler ce métal, et il y montre un comportement atypique. Alors que le zinc et le cadmium des cernes étaient significativement corrélés à leur déposition sur le sol, une corrélation moins nette, mais plutôt positive entre le taux de thallium dans le sol et le taux mesuré dans les cernes du bois a été mise en évidence. Les taux de thallium dans les cernes du bois ne reflétaient cependant pas l'anamnèse (évolution dans le temps) des dépôts (rétrospectivement modélisés). Ceci pourrait être expliqué par d'autres apports (par les feuilles ou l'écorce) que par les racines, par des capacités d'absorption racinaire variant dans le temps (selon météo, activité mycorhizienne…) ou par des effets inégaux de translocation latérale du thallium de l'aubier vers le bois (hypothèse retenue par les chercheurs). Des effets similaires sont signalés chez plusieurs essences d'arbres avec l'arsenic qui est un homologue chimique du phosphore, Le thallium étant, lui, un homologue du potassium). La composition isotopique du plomb (${\displaystyle {}^{206}Pb/{}^{207}Pb\sim 1,172\to 1,184}$) des arbres et du sol sous-jacent montre l'influence prédominante d'une contamination venant de la fonderie(${\displaystyle {}^{206}Pb/{}^{207}Pb\sim 1,17}$). Par ailleurs, l'analyse des taux d'éléments nutritifs (Ca, Mg et Mn) du bois a reflété les changements environnementaux liés aux dépôts acides[10].

Le comportement atypique du thallium dans l'arbre conduit à penser que la mesure de son taux (comme pour l'arsenic) dans les cernes, considérés comme « archives des dépôts d'intrants dans l'environnement », semble inappropriée.