Теллур

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Теллур / Tellurium (Te)
Атомный номер	52
Внешний вид	Монокристалл теллура(99,9999%)
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	127,6 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	160 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	869,0 (9,01) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p4
Химические свойства
Ковалентный радиус	136 пм
Радиус иона	(+6e) 56 211 (-2e) пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,1
Электродный потенциал	0
Степени окисления	6, 4, 2
Термодинамические свойства
Плотность	6,24 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,201 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	14,3 Вт/(м·K)
Температура плавления	722,7 K
Теплота плавления	17,91 кДж/моль
Температура кипения	1 263 K
Теплота испарения	49,8 кДж/моль
Молярный объём	20,5 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	гексагональная
Период решётки	4,450 Å
Отношение c/a	1,330
Температура Дебая	n/a K

[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 селенистая кислота H₂SeO₃ остается в растворе.

Из оксида ТеО2 теллур восстановливают углем.

Для очистки теллура от S и Se 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 дистилляцей 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

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-э.д.с около 1200 мкВ/К.

[править] Узкозонные Полупроводники

Совершенно исключительное значение также получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками в деле обнаружения 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 применяеться в виде двуокиси), кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являються полупроводниками (достоинство таких стёкол — прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), что, в свою очередь, нашло применение в конструированнии 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] 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