Thallium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tl und der Ordnungszahl 81. Im Periodensystem steht es in der 3. Hauptgruppe, bzw. der 13. IUPAC-Gruppe, der Borgruppe. Es ist ein weiches, silbergraues und extrem giftiges Metall, welches Blei ähnelt.
Geschichte Thallium wurde unabhängig voneinander von zwei Chemikern, dem Briten William Crookes und dem Franzosen Claude Auguste Lamy entdeckt. Die erste Mitteilung der Entdeckung erfolgte 1861 durch Crookes. Er hatte Abfälle, die bei der Schwefelsäureproduktion einer Fabrik in Tilkerode anfielen, untersucht und daraus zunächst Selen extrahiert. Einige Zeit später untersuchte er die nach der Extraktion verbliebenen Rückstände mit der, kurze Zeit vorher von Robert Bunsen und Gustav Robert Kirchhoff entwickelten, Flammenspektroskopie. Dabei bemerkte er eine leuchtend grüne Spektrallinie, die zu keinem bekannten Element passte und damit zu einem bislang unbekannten Element gehören musste.William Crookes: On the Existence of a New Element, probably of the Sulphur Group. In: The Chemical News. 1861, 3, 69, S. 193–194 (online auf Commons). Auf Grund der charakteristischen grünen Spektrallinie benannte er das neue Element nach dem altgriechisch thallós ‚grüner Zweig‘ Thallium.William Crookes: Further Remarks on the Supposed New Metalloid. In: The Chemical News. 1861, 3, 69, S. 303 (online auf Commons). Auch Lamy, der 1862 seine Entdeckungen mitteilte, untersuchte Schlämme aus der Schwefelsäureproduktion im Bleikammerverfahren spektroskopisch und entdeckte die charakteristische grüne Spektrallinie des Thalliums. Ihm gelang es zusätzlich, elektrolytisch metallisches Thallium herzustellen und einige Eigenschaften wie die Dichte die Löslichkeit in Säuren oder die Reaktion mit Halogenen zu bestimmen.Auguste Lamy: De l’existence d’un nouveau métal, le thallium. In: Comptes rendus. 1862, 54, S. 1255–1258 ().Paweł Miśkowiec: Name game: the naming history of the chemical elements: part 2—turbulent nineteenth century. In: Foundations of Chemistry. 2023, 25, S. 215–234, .
Im 19. Jahrhundert wurde Thallium in verschiedenen medizinischen Anwendungen zur Behandlung von Syphilis, Tuberkulose, Typhus und Malaria eingesetzt.Torsten Arndt, Georg Jochem, Karsten Stemmerich: Thallium - von Crookesʼ grünem Zweig zu Christies fahlem Pferd. In: Toxichem Krimtech. 2022, 46, 89, S. 5–21 (online bei der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie). Thallium(I)-acetat wurde trotz seiner Giftigkeit auch später noch für die Haarentfernung bei Kindern, etwa bei Pilzkrankheiten an der Kopfhaut, genutzt.R. Volk, F. Winter: Lexikon der Kosmetischen Praxis. Springer, 1936, ISBN 978-3-7091-5297-3, S. 629.
Ab 1920 wurden Thalliumverbindungen, vor allem Thallium(I)-sulfat als Rodentizid zur Bekämpfung von Ratten eingesetzt.David E. Guberman: Thallium (Tl). In: United States Geological Survey: Metal Prices in the United States Through 2010. Scientific Investigations Report 2012–5188. Reston, Virginia, 2013, S. 178–180 (online). Durch die leichte Verfügbarkeit als frei verkauftes Rattengift und die hohe Toxizität wurde Thallium in einigen bekannten Fällen als Mordgift eingesetzt. Mechthild Amberger-Lahrmann: Gifte: Geschichte der Toxikologie. Springer, 1988, ISBN 978-3-642-71047-6, S. 105–108. Ein solcher Giftmord durch Thalliumvergiftung wurde von Agatha Christie im Roman Das fahle Pferd dargestellt. Der Verkauf von Thallium als Rodentizid wurde in den Vereinigten Staaten 1973 verboten.
Vorkommen mini|links|Lorándit (rot) und Auripigment aus Allchar Thallium ist auf der Erde ein seltenes Element, seine Häufigkeit in der kontinentalen Erdkruste beträgt etwa 0,85 ppm. Dabei kommt es in der kontinentalen Kruste deutlich häufiger vor als in der ozeanischen Kruste und im Erdmantel. Dies hat den Hintergrund, dass es auf Grund seines großen Ionenradius in die Kristallstrukturen von Mantelgesteinen wie Pyroxen und Olivin nicht eingebaut wird. Gleichzeitig ist es in Lavaschmelzen ein inkompatibles Element und reichert sich daher bevorzugt in der Schmelze an.Josh Wimpenny: Thallium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 172–176.
Als einwertiges Element ähnelt Thallium geochemisch den schweren Alkalimetallen Kalium, Rubidium und Caesium und findet sich daher in kaliumreichen Gesteinen. So enthalten etwa Kalifeldspat und Biotit Thalliumgehalte von 1 bis 10 ppm. Gleichzeitig ist Thallium chalkophil (schwefelliebend) und reichert sich in Sulfidschmelzen an. Es findet sich in höheren Konzentrationen in schwefelhaltigen Erzen wie Galenit, Sphalerit oder Pyrit. Chalkopyrit kann sogar bis zu 5 % Thallium enthalten.A.L. John Peter, T. Viraraghavan: Thallium: a review of public health and environmental concerns. In: Environment International. 2004, Band 31, Nummer 4, S. 493–501, . Auch in Kohle ist Thallium enthalten, typische Gehalte betragen 0,5 bis 3 mg·kg−1. Besonders hohe Konzentrationen findet man in schwefel- und arsenhaltiger Kohle, wie sie beispielsweise in Kentucky abgebaut wird.M. Antonia López-Antón, D. A. Spears, Mercedes Díaz‐Somoano, M. Rosa Martı́nez-Tarazona: Thallium in coal: Analysis and environmental implications. In: Fuel. 2012, Band 105, S. 13–18 .
Es gibt eine Reihe von Thalliummineralen, die alle selten vorkommen. Die meisten sind sulfidische Minerale wie beispielsweise Lorándit TlAsS2 oder Crookesit Cu7TlSe4, es sind aber auch Halogenide wie Hephaistosit TlPb2Cl5 oder Oxide wie Avicennit Tl2O3 bekannt. Thallium kommt nicht gediegen als Element in der Natur vor. Insgesamt sind 2025 90 unterschiedliche Thalliumminerale bekannt.The mineralogy of Thallium. mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 9. Oktober 2025. Es gibt nur wenige Orte, an denen größere Mengen Thalliumminerale vorkommen. Hierzu zählen Lanmuchang und Lhorong in China sowie Allchar in Nordmazedonien.Zdzisław M. Migaszewski, Agnieszka Gałuszka: Abundance and fate of thallium and its stable isotopes in the environment. In: Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2021, Band 20, Nummer 1, S. 5–30 .
Da Thalliumverbindungen wasserlöslich sind, ist das Element in Flüssen und Meerwasser enthalten. Die typische Konzentration beträgt etwa 10 bis 20 ng·l−1, kann in Flüssen jedoch je nach vorhandenen Gesteinen schwanken. Auch im Boden findet man Thallium, typischerweise in Konzentrationen von 0,01 bis 0,5 mg·kg−1. Es sind in Gebieten mit hohen Thalliumgehalten im Gestein aber auch deutlich höhere Konzentrationen bekannt.
Durch industrielle Prozesse, etwa die Verbrennung von Kohle, die Verhüttung von Erzen zur Gewinnung vor allem von Blei und Zink sowie in der Zementindustrie gelangen größere Mengen Thallium in die Umwelt. Es wird geschätzt, dass pro Jahr 2000 bis 5000 Tonnen Thallium auf diese Art freigesetzt werden. Besonders hohe Konzentrationen an Thallium weist Flugasche, insbesondere bei Partikeln mit kleinem Durchmesser, auf.
Gewinnung und Darstellung Thalliumminerale haben auf Grund ihrer Seltenheit keine wirtschaftliche Bedeutung und werden nicht, etwa für die Gewinnung von Thallium oder seiner Verbindungen, abgebaut. Eine Ausnahme war das LOREX-Experiment (Lorandit-Experiment), als zwischen 1987 und 1993 gezielt Lorándit aus Allchar in Nordmazedonien gesammelt wurde, um Neutrinos der Sonne zu erforschen.Blazo Boev, Rade Jelenkovic: Allchar Deposit in Republic of Macedonia – Petrology and Age Determination. In: Ali Ismail Al-Juboury (Hrsg.): Petrology - New Perspectives and Applications. IntechOpen, 2012, ISBN 978-953-51-4932-3, S. 154. Stattdessen wird das Element aus verschiedenen Abfallstoffen, insbesondere aus der Zinkverhüttung extrahiert. Während der pyrometallurgischen Verhüttung von thalliumreichen Zinkerzen reichert sich das Element im Flugstaub anJiang Liu, Jianguang Yang, Xiaobin Fan, Ziyi Yang, Shiyang Tang, Yong Ke, Yunyan Wang, Chaobo Tang: Selective extraction of thallium from zinc oxide dust: Achieving thallium removal and resource reserve. In: Separation and Purification Technology. Band 394, Nr. 1, 2026, Artikel 137369, . und auch in der hydrometallurgischen Verarbeitung muss Thallium aus zinkhaltigen Lösungen entfernt werden. Dies liegt daran, dass Thallium bei der Elektrolyse von Zink durch sein höheres Standardelektrodenpotential eine galvanische Zelle bildet, Zink wieder auflöst und so die Ausbeute senkt.Bangguo Xiong, Shufen Liu, Yong Wang, Zhimei Xia, Longgang Ye: Enhanced thallium removal from zinc sulfate solutions using Lead(II) addition. In: Journal of Cleaner Production. Band 430. 2023, Artikel 139695, . Zudem ist es auf Grund der Giftigkeit und Umweltschädlichkeit wichtig, dass Abwässer möglichst geringe Thalliumgehalte aufweisen.Haiyin Xu, Yuanling Luo, Ping Wang, Jian Zhu, Zhaohui Yang, Zhiming Liu: Removal of thallium in water/wastewater: A review. In: Water Research. Band 165, 2019, Artikel 114981, .
Aus thalliumreichem Flugstaub kann das Element mit verschiedenen Mitteln ausgelaugt werden. Hierzu zählen heißes Wasser, Schwefelsäure und die Alkalilaugung, bei der eine Natriumhydroxid-Lösung verwendet wird. Alkalilaugung ist im Vergleich effektiver als eine Laugung mit Schwefelsäure oder heißem Wasser. Um Thallium aus Abwässern, die häufig nur eine geringe Konzentration aufweisen, zu entfernen, können verschiedene Methoden genutzt werden. Hierzu zählen Adsorption, etwa mit Braunstein, Oxidation mit anschließender Fällung, Ionenaustausch und Extraktion, beispielsweise mit Bis(2-ethylhexyl)phosphat oder Tri-n-butyl-phosphat.Jiang Liu, Jianguang Yang, Changhong Wang, Tianxiang Nan, Qiang Zhu, Chaobo Tang: Efficient recovery of thallium from sulfuric acid electrolyte via cyclone electrowinning. In: Journal of Water Process Engineering. Band 88, 2026, Artikel 110162, . Um Thallium effektiv aus wässrigen Lösungen zu fällen, muss das in der Regel einwertig vorliegende Tl erst zum dreiwertigen oxidiert werden. Dies ist unter anderem mit Kaliumpermanganat möglich, wobei das Thallium oxidiert wird und als Thallium(III)-hydroxid zusammen mit Mangan(IV)-oxid ausfällt. Auch eine Fenton-artige Reaktion mit Eisen und Wasserstoffperoxid ist möglich.
mini|Thallium wird wegen seiner Luftempfindlichkeit unter Argon aufbewahrt Metallisches Thallium kann entweder durch Reaktion mit Zink oder elektrolytisch gewonnen werden. Eine Elektrolyse mit klassischen Elektroden, etwa einer Graphit-Anode und Stahl-Kathode ist möglich, jedoch technisch schwierig. Sie ist nur bei hohen Thalliumkonzentrationen möglich, was durch die geringe Löslichkeit von Thalliumsulfat beschränkt ist. Zudem entsteht ein schwammartiger Niederschlag, der zunächst mit einem Alkaliaufschluss weiterverarbeitet werden muss, um Metallbarren herzustellen. Die Elektrolyse kann durch schnelles Zirkulieren des Elektrolyten verbessert werden. Alternativ kann eine saure, thalliumhaltige Lösung mit metallischem Zink versetzt werden. Dieses reagiert in einer Redoxreaktion, wobei Thallium ausfällt und das Zink in Lösung geht. Jedoch bildet sich auch hier roher Thallium-Schwamm, der weiterverarbeitet werden muss. Tl+ + Zn -> Tl + Zn^{2+} Weiterhin fällt Thallium auch bei verschiedenen Reinigungsverfahren von Metallen durch Destillation an, wie bei der Vakuumdestillation von CadmiumKarl-Heinz Schulte-Schrepping, Magnus Piscator: Cadmium and Cadmium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a04_499, S. 4. oder von Arsen(III)-oxid. Hierbei wird zunächst bei 430 °C das Arsenoxid verflüchtigt, danach Natriumchlorid hinzugefügt und das Thallium bei 800 °C verdampft.Heinrich Micke, Hans Uwe Wolf: Thallium and Thallium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2012, .