Теллур

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Теллур — химический элемент с атомным номером 52 в периодической системе и атомной массой 127,60; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов.

Содержание 1 История 2 Происхождение названия 3 Нахождение в природе 4 Получение 4.1 Цены 5 Физико-химические свойства 6 Применение 6.1 Сплавы 6.2 Термоэлектрические материалы 6.3 Узкозонные полупроводники 6.4 Высокотемпературная сверхпроводимость 6.5 Производство резины 6.6 Производство халькогенидных стёкол 6.7 Источники света 6.8 CD-RW 7 Биологическая роль 8 Физиологическое действие 9 Ссылки

[править] История

Впервые был обнаружен в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Ф. И. Мюллером, принявшем его за новый металл. В 1798 М. Г. Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.

[править] Происхождение названия

От латинского tellus, родительный падеж telluris, Земля.

[править] Нахождение в природе

Содержание в земной коре 1·10^–6% по массе. Известно около 100 минералов теллура. Важнейшие из них: алтаит PbTe, сильванит AgAuTe₄, калаверит AuTe₂, 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).

Вaжный источник теллура — медные и свинцовые руды.

[править] 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 восстановливают углем.

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

6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na₂Te₂ + 2Na[Al(OH)₄].

Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:

2Na₂Te₂ + 2H₂O + O₂ = 4Te + 4NaOH.

Для получения теллура особой чистоты его хлорируют

Te + 2Cl₂ = TeCl₄.

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

TeCl₄ + 2H₂O = TeO₂ + 4HCl,

а образовавшийся ТеО₂ восстанавливают водородом:

TeO₂ + 4H₂ = Te + 2H₂O.

[править] Цены

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

[править] Физико-химические свойства

Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-желтый. Полупроводник p-типа. Электропроводность увеличивается при освещении.

При осаждении из растворов выделяется аморфный теллур, плотность 5,9 г/см³. При 4,2 ГПа и 25 °C образуется модификация со структурой типа b-Sn (Те-II). При 6,3 ГПа получена модификация Те-III с ромбоэдрической структурой. Те-II и Te-III проявляют свойства металлов.

Устойчив на воздухе при комнатной температуре даже в мелкодисперсном состоянии. При нагревании на воздухе сгорает голубовато-зеленым пламенем с образованием диоксида TeO₂.

При 100—160 °C окисляется водой: Te+2H₂O= TeO₂+2H₂

При кипячении в щелочных растворах теллур диспропорционирует с образование теллуридов и теллуритов:

8Te + 6KOH = 2K₂Te + K₂TeO₃ + 3H₂O.

С соляной и разбавленной серной кислотами Te не взаимодействует. Концентрированная H₂SO₄ растворяет Te, образующиеся катионы Te₄²⁺ окрашивают раствор в красный цвет.

Разбавленная HNO₃ окисляет Te до теллуристой кислоты H₂TeO₃:

3Te + 4HNO₃ + H₂O = 3H₂TeO₃ + 4NO↑.

Сильные окислители (HClO₃, KMnO₄) окисляют Te до слабой теллуровой кислоты H₆TeO₆:

Te + HClO₃ + 3H₂O = HCl + H₆TeO₆.

С галогенами (кроме фтора) образует тетрагалогениды. Фтор окисляет Te до гексафторида TeF₆.

Теллуроводород H₂Te — бесцветный, очень ядовитый газ с неприятным запахом, образуется при гидролизе теллуридов.

Соединения теллура (+2) неустойчивы и склонны к диспропорционированию:

2TeCl₂ = TeCl₄ + Te.

[править] Применение

[править] Сплавы

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей).При введении 0,05 % Te 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.

[править] Термоэлектрические материалы

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-э.д.с около 1200 мкВ/К.

[править] 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.

[править] 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 аммиака.

[править] Производство резины

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

[править] Производство халькогенидных стёкол

Варке специальных марок стекла (где он применяется в виде двуокиси), кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являются полупроводниками (достоинство таких стёкол — прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), что, в свою очередь, нашло применение в конструировании специальной химической аппаратуры (реакторов).

[править] Источники света

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

[править] CD-RW

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

[править] Биологическая роль

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

[править] 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.

При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих теллурорганических соединений — алкилтеллуридов.

[править] Ссылки

• Теллур на Webelements
• Теллур в Популярной библиотеке химических элементов

Периодическая система элементов

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr