Теллур
Теллур | ||||
---|---|---|---|---|
← Сурьма | Иод → | ||||
| ||||
Внешний вид простого вещества | ||||
Образец теллура |
||||
Свойства атома | ||||
Название, символ, номер | Теллу́р / Tellurium (Te), 52 | |||
период , блок |
16 (устар. 6), 5, p-элемент |
|||
Атомная масса (молярная масса) |
127,60(3)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
Электронная конфигурация | [Kr] 4d105s25p4 | |||
Радиус атома | 160 пм | |||
Химические свойства | ||||
Ковалентный радиус | 136 пм | |||
Радиус иона | (+6e) 56 211 (−2e) пм | |||
Электроотрицательность | 2,1[2] (шкала Полинга) | |||
Электродный потенциал | 0 | |||
Степени окисления | −2[3], +2, +4, +6 | |||
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 К (449,51 °С) | |||
Температура кипения | 1263 К (988 °С) | |||
Мол. теплота плавления | 17,91 кДж/моль | |||
Мол. теплота испарения | 49,8 кДж/моль | |||
Молярная теплоёмкость | 25,8[4] Дж/(K·моль) | |||
Молярный объём | 20,5 см³/моль | |||
Кристаллическая решётка простого вещества | ||||
Структура решётки | Гексагональная | |||
Параметры решётки |
a=4,457 c=5,929[5] | |||
Отношение c/a | 1,330 | |||
Прочие характеристики | ||||
Теплопроводность | (300 K) 14,3 Вт/(м·К) | |||
Номер CAS | 13494-80-9 |
52 | Теллур
|
4d105s25p4 |
Теллу́р (
История
Впервые был найден в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францем Йозефом Мюллером (впоследствии барон фон Райхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.
Происхождение названия
От латинского tellus, род. падеж telluris — «Земля» (название предложил Мартин Клапрот)[6][7].
Нахождение в природе
В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Содержание в земной коре 1⋅10−6% по массе[8]. Среди всех неметаллов, имеющих стабильные изотопы, является самым редким в земной коре (более редкий неметалл, к тому же ещё и являющийся самым редким элементом в земной коре — астат, ввиду крайне малого периода полураспада имеющихся в природе изотопов, входящих в ряды урана-238 и урана-235). 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.
Самородный теллур встречается 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.
Физические свойства
Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый. При нагревании приобретает пластичность. Кристаллическая решётка — гексагональная. Коэффициент теплового расширения — 1,68·10−5 K−1. Диамагнетик. Полупроводник с шириной запрещённой зоны 0,34 эВ, тип проводимости — p в нормальных условиях и при повышенной температуре, n — при пониженной температуре (граница перехода от −80 °C до −100 °C в зависимости от чистоты)[9].
Изотопы
Известны 38 нуклидов и 18 ядерных изомеров теллура с атомными числами от 105 до 142[10]. 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
Химические свойства
В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
В химических соединениях теллур проявляет степени окисления −2; +2; +4; +6. Является аналогом серы и селена, но химически менее активен, чем сера. 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[9].
С кислородом образует соединения TeO, TeO2, TeO3. В виде порошка окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид TeO2. При нагреве на воздухе сгорает, образуя TeO2 — прочное соединение, обладающее меньшей летучестью, чем сам теллур. Это свойство используется для очистки теллура от оксидов, которые восстанавливают проточным водородом при температуре 500—600 °C. Диоксид теллура плохо растворим в воде, хорошо — в кислых и щелочных растворах[9].
В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.
Теллур образует соединение с водородом при нагревании, легко реагирует с
Растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием декаоксотрисульфата(VI) тетрателлура, оксида серы(IV) и воды:
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 углём.
Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al, Zn) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na2Te2:
Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:
Для получения теллура особой чистоты его хлорируют
Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:
- ,
а образовавшийся ТеО2 восстанавливают водородом:
Цены
Возможно, этот раздел содержит оригинальное исследование. |
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.
Применение
Теллур используется в фундаментальных исследованиях физики элементарных частиц для изучения двойного β-распада при определении массы нейтрино[источник не указан 231 день].
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. Также 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.
В составе сплава CZT (теллурид кадмия-цинка, CdZnTe) применяется в производстве детекторов рентгеновского и гамма- излучений, которые работают при комнатной температуре.
Теллур используется в производстве
Так, например, недавно[когда?] 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 кипения 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[источник не указан 1285 дней].
Узкозонные полупроводники
Сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур) одни из наиболее часто используемых материалов для производства фотоприемных устройств (фотонных охлаждаемых) в тепловидении. КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности[источник не указан 1229 дней].
В ряде систем, имеющих в своем составе теллур, обнаружено существование фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого азота[источник не указан 1229 дней].
Отдельной областью применения теллура является его использование в процессе
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), применяются 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.
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[источник не указан 3665 дней].
Физиологическое действие
Теллур и его летучие соединения токсичны. Попадание в организм вызывает
В целом соединения теллура менее токсичны, чем соединения селена[источник не указан 3665 дней].
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[14][15][16].
Примечания
- 5 февраля 2014 года.
- ↑ Tellurium: electronegativities (англ.). WebElements. Дата обращения: 5 августа 2010. Архивировано 30 июля 2010 года.
- ↑ Leddicotte, G. W. (1961), The radiochemistry of tellurium (PDF), Nuclear science series, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council, p. 5 Архивная копия от 6 ноября 2021 на Wayback Machine
- ↑ 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.
- ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Tellurium | crystal structures . Дата обращения: 10 августа 2010. Архивировано 27 июля 2010 года.
- ↑ Илья Леенсон. Язык химии. Этимология химических названий. — Litres, 2017-09-05. — 433 с. — ISBN 9785040301225. Архивировано 22 декабря 2017 года.
- ↑ Николай Александрович Фигуровский. Открытие химических элементов и происхождение их названий. — Наука, 1970. — 218 с. Архивировано 22 декабря 2017 года.
- ↑ Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: «Химия», 1977, переработанное. — С. 395. — 720 с.
- ↑ 1 2 3 4 Теллур — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
- ↑ 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.
- ↑ 2,2 квадриллиона лет — по длинной шкале.
- ↑ Harrison, W.; Bradberry, S.; Vale, J. Tellurium . International Programme on Chemical Safety (28 января 1998). Дата обращения: 12 января 2007. Архивировано 4 августа 2012 года.
- ↑ Wright, PL; B. Comparative metabolism of selenium and tellurium in sheep and swine (англ.) // AJP – Legacy : journal. — 1966. — Vol. 211, no. 1. — P. 6—10. — PMID 5911055.
- .
- .