Теллур

52 Сурьма ← Теллур → Иод 52Te
Внешний вид простого вещества
Серебристый блестящий неметалл
Свойства атома
Имя, символ, номер	Теллу́р / Tellurium (Te), 52
Атомная масса (молярная масса)	127,6 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p4
Радиус атома	160 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	136 пм
Радиус иона	(+6e) 56 211 (−2e) пм
Электроотрицательность	2,1[1] (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	+6, +4, +2, −2[2]
Энергия ионизации (первый электрон)	869,0 (9,01) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	6,24 г/см³
Температура плавления	722,7 K
Температура кипения	1263 K
Теплота плавления	17,91 кДж/моль
Теплота испарения	49,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,8[3] Дж/(K·моль)
Молярный объём	20,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=4,457 c=5,929[4] Å
Отношение c/a	1,330
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 14,3 Вт/(м·К)

52	Теллур
Te 127,60
4d105s25p4

Теллу́р — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы, халькогены), 5-го периода в периодической системе, имеет атомным номером 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов.

История

Впервые был найден в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францом Иозефом Мюллером (впоследствии барон фон Рейхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.

Происхождение названия

От латинского tellus, родительный падеж telluris, Земля.

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 1·10⁻⁶ % по массе. Известно около 100 минералов теллура. Наиболее часты теллуриды меди, свинца, цинка, серебра и золота. Изоморфная примесь теллура наблюдается во многих сульфидах, однако изоморфизм Te — S выражен хуже, чем в ряду Se — S, и в сульфиды входит ограниченная примесь теллура. Среди минералов теллура особое значение имеют алтаит (PbTe), сильванит (AgAuTe₄), калаверит (AuTe₂), гессит (Ag₂Te), креннерит [(Au, Ag)Te], петцит (Ag₃AuTe₂), мутманнит [(Ag, Au)Te], монбрейит (Au₂Te₃), нагиагит ([Pb₅Au(Te, Sb)]₄S₅), тетрадимит (Bi₂Te₂S). Встречаются кислородные соединения теллура, например ТеО₂ — теллуровая охра.

Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se).

Типы месторождений

Большая часть упомянутых минералов развита в низкотемпературных золото-серебряных месторождениях, где они обычно выделяются после основной массы сульфидов совместно с самородным золотом, сульфосолями серебра, свинца, а также с минералами висмута. Несмотря на развитие большого числа теллуровых минералов, главная масса теллура, извлекаемого промышленностью, входит в состав сульфидов других металлов. В частности, теллур в несколько меньшей степени, чем селен, входит в состав халькопирита медно-никелевых месторождений магматического происхождения, а также халькопирита, развитого в медноколчеданных гидротермальных месторождениях. Теллур находится также в составе пирита, халькопирита, молибденита и галенита месторождений порфировых медных руд, полиметаллических месторождений алтайского типа, галенита свинцово-цинковых месторождений, связанных со скарнами, сульфидно-кобальтовых, сурьмяно-ртутных и некоторых других. Содержание теллура в молибдените колеблется в пределах 8 — 53 г/т, в халькопирите 9 — 31 г/т, в пирите до 70 г/т.

Получение

Основной источник — шламы электролитического рафинирования меди и свинца. Шламы подвергают обжигу, теллур остается в огарке, который промывают соляной кислотой. Из полученного солянокислого раствора теллур выделяют, пропуская через него сернистый газ SO₂.

Для разделения селена и теллура добавляют серную кислоту. При этом выпадает диоксид теллура ТеО₂, а H₂SeO₃ остается в растворе.

Из оксида ТеО₂ теллур восстанавливают углем.

Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al, Zn) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na₂Te₂:

$\mathsf{6Te + 2Al + 8NaOH \rightarrow 3Na_2Te_2 + 2Na[Al(OH)_4]}$

Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:

$\mathsf{2Na_2Te_2 + 2H_2O + O_2 \rightarrow 4Te + 4NaOH}$

Для получения теллура особой чистоты его хлорируют

$\mathsf{Te + 2Cl_2 \rightarrow TeCl_4}$

Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:

$\mathsf{TeCl_4 + 2H_2O \rightarrow TeO_2 + 4HCl}$

а образовавшийся ТеО₂ восстанавливают водородом:

$\mathsf{TeO_2 + 2H_2 \rightarrow Te + 2H_2O}$

Цены

Теллур — редкий элемент, и значительный спрос при малом объёме добычи определяет высокую его цену (около $200—300 за кг в зависимости от чистоты), но, несмотря на это, диапазон областей его применения постоянно расширяется.

Физико-химические свойства

Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.

Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100 °C, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид TeO₂.

При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя TeO₂. Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500—600 °C.

В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Изотопы

Основная статья: Изотопы теллура

Известны 38 нуклидов и 18 ядерных изомеров теллура с атомными числами от 105 до 142^[5]. Теллур — самый лёгкий элемент, чьи известные изотопы подвержены альфа-распаду (изотопы от ¹⁰⁶Te до ¹¹⁰Te). Атомная масса теллура (127,60 г/моль) превышает атомную массу следующего за ним элемента — иода (126,90 г/моль).

В природе встречается восемь изотопов теллура. Шесть из них, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te и ¹²⁶Te — стабильны^[5][6]. Остальные два — ¹²⁸Te и ¹³⁰Te — радиоактивны, оба они испытывают двойной бета-распад, превращаясь в изотопы ксенона ¹²⁸Xe и ¹³⁰Xe, соответственно. Стабильные изотопы составляют лишь 33,3 % от общего количества теллура, встречающегося в природе, что является возможным благодаря чрезвычайно долгим периодам полураспада природных радиоактивных изотопов. Они составляют от 7,9·10²⁰ до 2,2·10²⁴ лет. Изотоп ¹²⁸Te имеет самый долгий подтверждённый период полураспада из всех радионуклидов — 2,2·10²⁴ лет или 2,2 септиллиона^[7] лет, что примерно в 160 триллионов раз больше оценочного возраста Вселенной.

Применение

Сплавы

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей). При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Так же важно то обстоятельство, что легированный теллуром свинец при обработке пластической деформацией не разупрочняется, и это позволяет вести технологию изготовления токоотводов аккумуляторных пластин методом холодной высечки и значительно увеличить срок службы и удельные характеристики аккумулятора.

Термоэлектрические материалы

Монокристалл теллурида висмута

Также велика его роль в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия. Очень важное значение в ближайшие годы приобретёт производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72—78 %) КПД, что позволит применить их в энергетике и в автомобильной промышленности.

Так, например, недавно обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов, что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура, висмута и цезия, который позволил получить рекордное охлаждение до −237 °C. В то же время, как термоэлектрический материал, перспективен сплав теллур-селен (70 % селена), который имеет коэффициент термо-ЭДС около 1200 мкВ/К.

Узкозонные полупроводники

Совершенно исключительное значение также получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками для обнаружения излучения от стартов ракет и наблюдения за противником из космоса через атмосферные окна (не имеет значение облачность). КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Ряд систем, имеющих в своем составе теллур, недавно обнаружили существование в них трёх (возможно четырёх) фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого азота.

Производство резины

Отдельной областью применения теллура является его использование в процессе вулканизации каучука.

Производство халькогенидных стёкол

Теллур используется при варке специальных марок стекла (где он применяется в виде диоксида), специальные стёкла, легированные редкоземельными металлами, применяются в качестве активных тел оптических квантовых генераторов.

Кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являются полупроводниками, это свойство находит применение в электронике.

Специальные сорта теллурового стекла (достоинство таких стёкол — прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), примененяются в конструировании специальной химической аппаратуры (реакторов).

Источники света

Ограниченное применение теллур находит для производства ламп с его парами — они имеют спектр, очень близкий к солнечному.

CD-RW

Сплав теллура применяется в перезаписываемых компакт-дисках (в частности, фирмы Mitsubishi Chemical Corporation марки «Verbatim») для создания деформируемого отражающего слоя.

Биологическая роль

Микроколичества теллура всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена.

Физиологическое действие

Теллур и его летучие соединения токсичны. Попадание в организм вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию. ПДК в воздухе колеблется для различных соединений 0,007—0,01 мг/м³, в воде 0,001—0,01 мг/л. Карциногенность теллура не подтверждена.^[8]

В целом соединения теллура менее токсичны, чем соединения селена.

При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих летучих теллурорганических соединений — алкилтеллуридов, в основном диметилтеллурида (CH₃)₂Te. Их запах напоминает запах чеснока, поэтому при попадании в организм даже малых количеств теллура выдыхаемый человеком воздух приобретает этот запах, что является важным симптомом отравления теллуром.^[9][10][11]

Примечания

1. ↑ Tellurium: electronegativities  (англ.). WebElements. Проверено 5 августа 2010.
2. ↑ Leddicotte, G. W. (1961), «The radiochemistry of tellurium», Nuclear science series, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council, с. 5, <http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?rc000049.pdf> 
3. ↑ Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 514. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
4. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Tellurium | crystal structures
5. ↑ ^{1 2} G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
6. ↑ Изотоп теллур-123 считался радиоактивным (β⁻-активным с периодом полураспада 6·10¹⁴ лет), однако после дополнительных измерений он был признан стабильным в пределах чувствительности эксперимента.
7. ↑ 2,2 квадриллиона лет — по длинной шкале.
8. ↑ Tellurium. International Programme on Chemical Safety (28 января 1998). Архивировано из первоисточника 4 августа 2012. Проверено 12 января 2007.
9. ↑ Wright, PL (1966). «Comparative metabolism of selenium and tellurium in sheep and swine». AJP – Legacy 211 (1): 6–10. PMID 5911055.
10. ↑ (1989) «Tellurium-intoxication». Klinische Wochenschrift 67 (22): 1152–5. DOI:10.1007/BF01726117. PMID 2586020.
11. ↑ Taylor, Andrew (1996). «Biochemistry of tellurium». Biological Trace Element Research 55 (3): 231–239. DOI:10.1007/BF02785282. PMID 9096851.

Ссылки

	Теллур на Викискладе?

• Теллур на Webelements
• Теллур в Популярной библиотеке химических элементов
• Теллур и его соединения