Interested Article - Теллур
- 2020-06-28
- 1
52 |
Теллур
|
|
|
4d 10 5s 2 5p 4 |
Теллу́р ( химический символ — Te , от лат. Te llurium ) — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы шестой группы, VIA), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 52.
Простое вещество теллур — хрупкий , мало токсичный редкий полуметалл (иногда его также относят к неметаллам ) серебристо-белого цвета. Теллур является электронным аналогом кислорода , cелена и серы , а также полония . Относится к халькогенам . По химическим свойствам схож с селеном.
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 ) .
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 1⋅10 −6 % по массе . 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 (AgAuTe 4 ), калаверит (AuTe 2 ), гессит (Ag 2 Te), креннерит [(Au, Ag)Te], петцит (Ag 3 AuTe 2 ), [(Ag, Au)Te], (Au 2 Te 3 ), нагиагит ([Pb 5 Au(Te, Sb)] 4 S 5 ), (Bi 2 Te 2 S). Встречаются кислородные соединения теллура, например, ТеО 2 — .
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) .
Изотопы
Известны 38 нуклидов и 18 ядерных изомеров теллура с атомными числами от 105 до 142 . Теллур — самый лёгкий элемент, чьи известные изотопы подвержены альфа-распаду (изотопы от 106 Te до 110 Te). 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, 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te и 126 Te — стабильны . Остальные два — 128 Te и 130 Te — радиоактивны, оба они испытывают двойной бета-распад, превращаясь в изотопы ксенона 128 Xe и 130 Xe, 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⋅10 20 до 2,2⋅10 24 лет. Изотоп 128 Te имеет самый долгий подтверждённый период полураспада из всех радионуклидов — 2,2⋅10 24 лет или 2,2 септиллиона лет, что примерно в 160 триллионов раз больше оценочного возраста Вселенной .
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 .
С кислородом образует соединения TeO, TeO 2 , TeO 3 . В виде порошка окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид TeO 2 . При нагреве на воздухе сгорает, образуя TeO 2 — 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 .
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 галогенами , взаимодействует с серой , фосфором и металлами . При взаимодействии с разбавленной серной кислотой образует сульфит . Образует слабые кислоты: теллурводородную (H 2 Te), теллуристую (H 2 TeO 3 ) и теллуровую (H 6 TeO 6 ), большинство солей которых плохо растворимы в воде .
Растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием , 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 SO 2 .
Для разделения селена и теллура добавляют серную кислоту. При этом выпадает диоксид теллура ТеО 2 , а H 2 SeO 3 остается в растворе.
Из оксида ТеО 2 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 Na 2 Te 2 :
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 ТеО 2 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 113 дней ] .
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.
Термоэлектрические материалы
Теллур используется в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца , висмута , сурьмы , . Рассматривается 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 [ источник не указан 1167 дней ] .
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 1167 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 1111 дней ] .
Высокотемпературная сверхпроводимость
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 1111 дней ] .
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), 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.
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 [ источник не указан 3547 дней ] .
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. Канцерогенность теллура не подтверждена .
В целом соединения теллура менее токсичны, чем соединения селена [ источник не указан 3547 дней ] .
При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих летучих теллурорганических соединений — , в основном диметилтеллурида (CH 3 ) 2 Te. 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 .
Примечания
- Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. (англ.) // Pure and Applied Chemistry . — 2013. — Vol. 85 , no. 5 . — P. 1047—1078 . — doi : . 5 февраля 2014 года.
- (англ.) . WebElements. Дата обращения: 5 августа 2010. 30 июля 2010 года.
- Leddicotte, G. W. (1961), (PDF) , Nuclear science series, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council, p. 5 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.
- . Дата обращения: 10 августа 2010. 27 июля 2010 года.
- Илья Леенсон. . — Litres, 2017-09-05. — 433 с. — ISBN 9785040301225 . 22 декабря 2017 года.
- Николай Александрович Фигуровский. . — Наука, 1970. — 218 с. 22 декабря 2017 года.
- Глинка Н. Л. Общая химия. — М. : «Химия», 1977, переработанное. — С. 395. — 720 с.
- ↑ Теллур — статья из Большой советской энциклопедии .
- ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra A. H. // Nuclear Physics A . — 2003. — Т. 729 . — С. 3—128 . — doi : . — .
- Изотоп теллур-123 считался радиоактивным (β − -активным с периодом полураспада 6⋅10 14 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. . (28 января 1998). Дата обращения: 12 января 2007. 4 августа 2012 года.
- Wright, PL; B. (англ.) // AJP – Legacy : journal. — 1966. — Vol. 211 , no. 1 . — P. 6—10 . — .
- Müller, R.; Zschiesche, W.; Steffen, H. M.; Schaller, K. H. Tellurium-intoxication (англ.) // Vol. 67 , no. 22 . — P. 1152—1155 . — doi : . — . : journal. — 1989. —
- Taylor, Andrew. Biochemistry of tellurium (англ.) // Springer , 1996. — Vol. 55 , no. 3 . — P. 231—239 . — doi : . — . . —
Ссылки
- 2020-06-28
- 1