Tellur
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tellur | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wymowa |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
srebrzysty błyszczący szary (krystaliczny), brązowo-czarny proszek (bezpostaciowy) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standardowa masa atomowa A r ° (Te) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tellur w układzie okresowym | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| liczba atomowa ( Z ) | 52 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupa | grupa 16 (chalkogeny) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Okres | okres 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Blok | blok p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Konfiguracja elektronów | [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrony na powłokę | 2, 8, 18, 18, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Właściwości fizyczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Faza w STP | solidny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura topnienia | 722,66 K (449,51 ° C, 841,12 ° F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura wrzenia | 1261 K (988°C, 1810°F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gęstość (blisko rt ) | 6,24 g/cm 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| gdy ciecz (przy mp ) | 5,70 g/cm 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciepło topnienia | 17,49 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciepło parowania | 114,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molowa pojemność cieplna | 25,73 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ciśnienie pary
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Właściwości atomowe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stany utleniania | −2 , −1, 0, +1, +2 , +3, +4 , +5, +6 (lekko kwaśny tlenek) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektroujemność | Skala Paulinga: 2,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energie jonizacji |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień atomowy | empirycznie: 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień kowalencyjny | 138±4 po południu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień Van der Waalsa | 206 godz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inne właściwości | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Występowanie naturalne | pierwotny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Struktura krystaliczna | <a i=1>trygonalny trigonal |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Prędkość dźwięku cienki pręt | 2610 m/s (przy 20°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rozszerzalność cieplna | 18 µm/(m⋅K) (w temperaturze pokojowej ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Przewodność cieplna | 1,97–3,38 W / (m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Zamawianie magnetyczne | diamagnetyczny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molowa podatność magnetyczna | −39,5 × 10 −6 cm 3 /mol (298 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Moduł Younga | 43 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Moduł ścinania | 16 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Moduł objętościowy | 65 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Twardość Mohsa | 2.25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Twardość Brinella | 180–270 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | 13494-80-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nazewnictwo | po Roman Tellus , bóstwo ziemi | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Odkrycie | Franz-Joseph Müller von Reichenstein (1782) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pierwsza izolacja | Martina Heinricha Klaprotha | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Izotopy telluru | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tellur jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Te i liczbie atomowej 52. Jest kruchym, lekko toksycznym, rzadkim, srebrno-białym metaloidem . Tellur jest chemicznie spokrewniony z selenem i siarką , z których wszystkie trzy są chalkogenami . Czasami występuje w postaci natywnej jako kryształy elementarne. Tellur występuje znacznie częściej we Wszechświecie jako całości niż na Ziemi. Jego ekstremalna rzadkość w skorupie ziemskiej, porównywalna z platyną , jest częściowo spowodowane tworzeniem się lotnego wodorku , który spowodował utratę telluru w kosmosie w postaci gazu podczas formowania się gorącej mgławicy na Ziemi.
Związki zawierające tellur zostały po raz pierwszy odkryte w 1782 roku w kopalni złota w Kleinschlatten w Transylwanii (obecnie Zlatna w Rumunii ) przez austriackiego mineraloga Franza-Josepha Müllera von Reichensteina , chociaż to Martin Heinrich Klaproth nazwał nowy pierwiastek w 1798 roku na cześć łacińskiego tellusa 'ziemia'. Tellurek złota Minerały są najbardziej znanymi naturalnymi związkami złota. Jednak nie są one znaczącym handlowo źródłem samego telluru, który jest zwykle wydobywany jako produkt uboczny przy miedzi i ołowiu .
Komercyjnie głównym zastosowaniem telluru są panele słoneczne CdTe i urządzenia termoelektryczne . Bardziej tradycyjne zastosowanie w miedzi ( miedź tellurowa ) i stopach stali , gdzie tellur poprawia skrawalność , również pochłania znaczną część produkcji telluru. Tellur jest uważany za pierwiastek o znaczeniu krytycznym dla technologii .
Tellur nie ma funkcji biologicznej, chociaż grzyby mogą go używać zamiast siarki i selenu w aminokwasach, takich jak tellurocysteina i tellurometionina. U ludzi tellur jest częściowo metabolizowany do tellurku dimetylu (CH 3 ) 2 Te, gazu o zapachu czosnku wydychanym przez ofiary ekspozycji na tellur lub zatrucia.
Charakterystyka
Właściwości fizyczne
Tellur ma dwa alotropy , krystaliczny i amorficzny. Kiedy krystaliczny , tellur jest srebrzystobiały z metalicznym połyskiem. Kryształy są trygonalne i chiralne ( grupa przestrzenna 152 lub 154 w zależności od chiralności), podobnie jak szara forma selenu . Jest kruchym i łatwo sproszkowanym metaloidem. Amorficzny tellur jest czarnobrązowym proszkiem otrzymywanym przez wytrącenie go z roztworu kwasu tellurowego lub kwasu tellurowego (Te(OH) 6 ). Tellur jest półprzewodnikiem który wykazuje większą przewodność elektryczną w pewnych kierunkach w zależności od wyrównania atomów ; przewodnictwo nieznacznie wzrasta pod wpływem światła ( fotoprzewodnictwo ). Po stopieniu tellur powoduje korozję miedzi, żelaza i stali nierdzewnej . Spośród chalkogenów (pierwiastków z rodziny tlenu) tellur ma najwyższe temperatury topnienia i wrzenia, odpowiednio 722,66 K (449,51 ° C) i 1261 K (988 ° C).
Właściwości chemiczne
Krystaliczny tellur składa się z równoległych spiralnych łańcuchów atomów Te, z trzema atomami na obrót. Ten szary materiał jest odporny na utlenianie przez powietrze i nie jest lotny.
izotopy
Naturalnie występujący tellur ma osiem izotopów. Sześć z tych izotopów, 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te , 125 Te i 126 Te, jest stabilnych. Stwierdzono , że pozostałe dwa, 128 Te i 130 Te, są lekko radioaktywne, z wyjątkowo długimi okresami półtrwania, w tym 2,2 × 10 24 lat dla 128 Te. Jest to najdłuższy znany okres półtrwania wśród wszystkich radionuklidów i wynosi około 160 bilionów (10 12 ) razy wiek znanego wszechświata .
dalszych 31 sztucznych radioizotopów telluru o masach atomowych od 104 do 142 i okresie półtrwania wynoszącym 19 dni lub mniej. Znanych jest również 17 izomerów jądrowych , których okres półtrwania wynosi do 154 dni. Z wyjątkiem berylu-8 i gałęzi emisji alfa z opóźnieniem beta w niektórych lżejszych nuklidach , tellur ( od 104 Te do 109 Te) jest najlżejszym pierwiastkiem, którego izotopy ulegają rozpadowi alfa.
Masa atomowa telluru ( 127,60 g·mol -1 ) jest większa niż jodu ( 126,90 g·mol -1 ), kolejnego pierwiastka w układzie okresowym.
Występowanie
skorupie ziemskiej porównywalną z platyną (około 1 µg/kg), tellur jest jednym z najrzadszych stabilnych pierwiastków stałych. Dla porównania, nawet tul , najrzadszy ze stabilnych lantanowców , ma w skorupie obfitość 500 µg/kg (patrz Obfitość pierwiastków chemicznych ).
Ta rzadkość występowania telluru w skorupie ziemskiej nie odzwierciedla jego kosmicznej obfitości. Tellur jest bardziej obfity niż rubid w kosmosie, chociaż rubid jest 10 000 razy bardziej obfity w skorupie ziemskiej. Uważa się, że rzadkość występowania telluru na Ziemi jest spowodowana warunkami podczas sortowania przedakrecyjnego w mgławicy słonecznej, kiedy stabilna forma niektórych pierwiastków, przy braku tlenu i wody , była kontrolowana przez redukcyjną moc wolnego wodoru . W tym scenariuszu niektóre pierwiastki tworzące lotne wodorki , takie jak tellur, zostały poważnie uszczuplone w wyniku odparowania tych wodorków. Tellur i selen są pierwiastkami ciężkimi najbardziej uszczuplonymi w tym procesie.
Tellur występuje czasami w swojej naturalnej (tj. pierwiastkowej) postaci, ale częściej występuje jako tellurki złota, takie jak kalaweryt i krenneryt (dwa różne polimorfy AuTe 2 ), petzyt Ag 3 AuTe 2 i sylwanit AgAuTe 4 . Miasto Telluride w Kolorado zostało nazwane w nadziei na uderzenie tellurku złota (które nigdy się nie zmaterializowało, chociaż znaleziono rudę złota). Samo złoto zwykle występuje w stanie niezwiązanym, ale gdy występuje jako związek chemiczny, często łączy się je z tellurem.
Chociaż tellur spotyka się ze złotem częściej niż w postaci niezwiązanej, to jeszcze częściej występuje w połączeniu jako tellurki bardziej pospolitych metali (np. melonitu , NiTe 2 ). Występują również naturalne tellurytu i telluranu , powstałe w wyniku utleniania tellurków w pobliżu powierzchni Ziemi. W przeciwieństwie do selenu, tellur zwykle nie zastępuje siarki w minerałach ze względu na dużą różnicę w promieniach jonów. Tak więc wiele pospolitych minerałów siarczkowych zawiera znaczne ilości selenu i tylko śladowe ilości telluru.
Podczas gorączki złota w 1893 r. górnicy w Kalgoorlie wyrzucili piryt, szukając czystego złota, który był używany do wypełniania dziur i budowy chodników. W 1896 r. odkryto, że odpady poflotacyjne to kalaweryt , tellurek złota, co wywołało drugą gorączkę złota, która obejmowała wydobywanie ulic.
Historia
Tellur ( z łac . _ _ _ Ta ruda była znana jako „Faczebajer weißes blättriges Golderz” (ruda białego złota liściastego z Faczebaja, niemiecka nazwa Facebánya, obecnie Fața Băii w hrabstwie Alba ) lub antimonalischer Goldkies ( piryt złota antymonowego ), a według Antona von Rupprechta była Spießglaskönig ( srebrny molibdik ), zawierające natywny antymon . W 1782 roku Franz-Joseph Müller von Reichenstein , ówczesny austriacki główny inspektor kopalń w Siedmiogrodzie, doszedł do wniosku, że ruda nie zawiera antymonu, lecz siarczek bizmutu . W następnym roku poinformował, że było to błędne i że ruda zawierała głównie złoto i nieznany metal bardzo podobny do antymonu. Po dokładnym badaniu, które trwało trzy lata i obejmowało ponad pięćdziesiąt testów, Müller określił ciężar właściwy minerału i zauważył, że po podgrzaniu nowy metal wydziela biały dym o zapach podobny do rzodkiewki ; że nadaje czerwony kolor kwasowi siarkowemu ; i że po rozcieńczeniu tego roztworu wodą wytrąca się czarny osad. Nie był jednak w stanie zidentyfikować tego metalu i nadał mu nazwy aurum paradoxum (złoto paradoksalne) i metallum problematicum (metal problematyczny), ponieważ nie wykazywał on właściwości przewidzianych dla antymonu.
W 1789 roku węgierski naukowiec Pál Kitaibel niezależnie odkrył pierwiastek w rudzie z Deutsch-Pilsen , który był uważany za molibdenit srebrzysty , ale później przypisał zasługę Müllerowi. W 1798 r. został nazwany przez Martina Heinricha Klaprotha , który wcześniej wyizolował go z mineralnego kalawerytu .
We wczesnych latach dwudziestych XX wieku Thomas Midgley Jr. odkrył, że tellur zapobiega stukaniu silnika po dodaniu go do paliwa, ale wykluczył to ze względu na trudny do wyeliminowania zapach. Midgley odkrył i spopularyzował zastosowanie tetraetyloołów .
Lata sześćdziesiąte przyniosły wzrost termoelektrycznych zastosowań telluru (jako tellurku bizmutu ) oraz stopów stali automatowej , które stały się dominującym zastosowaniem. Zastosowania te zostały wyprzedzone przez rosnące znaczenie CdTe w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych w 2000 roku.
Produkcja
Większość Te (i Se) pozyskiwana jest ze złóż miedzi porfirowej , gdzie występuje w ilościach śladowych. Pierwiastek jest odzyskiwany ze szlamów anodowych z rafinacji elektrolitycznej miedzi konwertorowej . Jest składnikiem pyłów z wielkopiecowej rafinacji ołowiu . Obróbka 1000 ton rudy miedzi daje około jednego kilograma (2,2 funta) telluru.
Szlamy anodowe zawierają selenki i tellurki metali szlachetnych w związkach o wzorze M 2 Se lub M 2 Te (M = Cu, Ag, Au). W temperaturze 500°C szlamy anodowe są prażone z węglanem sodu na powietrzu. Jony metali są redukowane do metali, podczas gdy tellurek jest przekształcany w telluryn sodu .
Telluryty mogą być wypłukiwane z mieszaniny wodą i normalnie występują jako hydroteluryty HTeO 3 − w roztworze. Podczas tego procesu powstają również selenity , ale można je oddzielić dodając kwas siarkowy . Hydroteluryty są przekształcane w nierozpuszczalny dwutlenek telluru, podczas gdy selenity pozostają w roztworze.
− 3 + OH − + H 2 SO 4 → TeO 2 + SO
2 − 4 + 2 H 2 O
Metal jest wytwarzany z tlenku (zredukowanego) w drodze elektrolizy lub reakcji dwutlenku telluru z dwutlenkiem siarki w kwasie siarkowym.
2− 4 + 4 H +
Komercyjny tellur jest zwykle sprzedawany jako proszek 200- mesh , ale jest również dostępny w postaci płyt, wlewków, pałeczek lub bryłek. Pod koniec roku cena telluru w 2000 roku wynosiła USD za kilogram. W ostatnich latach cena telluru była napędzana zwiększonym popytem i ograniczoną podażą, osiągając w 2006 r. poziom USD za funt. Średnia roczna cena telluru o czystości 99,99% wzrosła z 38 USD za kilogram w 2017 r. do 74 USD za kilogram w 2018 r. Pomimo oczekiwań, że ulepszone metody produkcji podwoją produkcję, Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DoE) przewiduje niedobór telluru w dostawach do 2025 roku.
W latach 2020 Chiny wyprodukowały ok. 50% światowego telluru i był jedynym krajem, który wydobywał Te jako główny cel, a nie produkt uboczny. Ta dominacja była napędzana przez szybki rozwój przemysłu ogniw słonecznych w Chinach. W 2022 roku największymi dostawcami Te pod względem wielkości były Chiny (340 ton), Rosja (80 ton), Japonia (70 ton), Kanada (50 ton), Uzbekistan (50 ton), Szwecja (40 ton) i Stany Zjednoczone ( brak oficjalnych danych).
związki
Tellur należy do rodziny chalkogenów (grupa 16) pierwiastków układu okresowego, która obejmuje również tlen , siarkę , selen i polon : związki telluru i selenu są podobne. Tellur wykazuje stopnie utlenienia −2, +2, +4 i +6, przy czym najczęściej występuje +4.
Tellurydy
Redukcja Te metalu daje tellurki i politelurki, Ten n 2− . Stan utlenienia -2 jest wykazywany w związkach binarnych z wieloma metalami, takimi jak tellurek cynku , ZnTe , wytwarzany przez ogrzewanie telluru z cynkiem. Rozkład ZnTe kwasem chlorowodorowym daje tellurek wodoru ( H
2 Te ), wysoce niestabilny analog innych wodorków chalkogenu, H
2 O , H
2 S i H2Se
_ _ :
ZnTe HCl + 2 → ZnCl2
+
Halogenki
utlenienia TeI2
+2 wykazują dihalogenki
, TeCl2 , TeBr2
. i Dihalogenki nie zostały otrzymane w czystej postaci, chociaż są one znanymi produktami rozkładu tetrahalogenków w rozpuszczalnikach organicznych, a pochodne tetrahalotellurany są dobrze scharakteryzowane:
2 + 2 X −
→ TeX
2− 4
gdzie X to Cl, Br lub I. Te aniony mają kwadratową płaską geometrię. Istnieją również wielopierścieniowe formy anionowe, takie jak ciemnobrązowy Te
2 I
2− 6 i czarny Te
4 I
2− 14 .
Z fluorem Te tworzy mieszane wartościowości Te
2 F
4 i TeF
6 . Na stopniu utlenienia +6 –OTeF
5 występuje w wielu związkach, takich jak HOTeF
5 , B(OTeF
5 )
3 , Xe(OTeF
5 )
2 , Te(OTeF
5 )
4 i Te(OTeF
5 )
6 . Kwadratowy anion antypryzmatyczny TeF
2− 8 jest również poświadczone. Pozostałe halogeny nie tworzą halogenków z tellurem na stopniu utlenienia +6, a jedynie tetrahalogenki ( TeCl
4 , TeBr
4 i TeI
4 ) na stopniu +4 oraz inne niższe halogenki ( Te
3 Cl
2 , Te
2 Cl
2 , Te
2 Br
2 , Te
2 I i dwie formy TeI ). Na stopniu utlenienia +4 znane są aniony halotelluranowe, takie jak TeCl
2− 6 i Te
2 Cl
2− 10 . Potwierdzone są również kationy halotellurowe, w tym TeI
+ 3 , występujące w TeI
3 AsF
6 .
oksozwiązki
Tlenek telluru został po raz pierwszy opisany w 1883 r. jako czarne bezpostaciowe ciało stałe utworzone w wyniku rozkładu cieplnego TeSO
3 w próżni, dysproporcjonalne do dwutlenku telluru , TeO
2 i elementarnego telluru po podgrzaniu. Od tego czasu jednak istnienie w fazie stałej jest wątpliwe i sporne, chociaż jest znane jako fragment pary; czarna substancja stała może być jedynie równomolową mieszaniną elementarnego telluru i dwutlenku telluru.
Dwutlenek telluru powstaje w wyniku ogrzewania telluru w powietrzu, gdzie spala się niebieskim płomieniem. Trójtlenek telluru, β- TeO
3 , otrzymuje się przez rozkład termiczny Te(OH)
6 . Stwierdzono, że pozostałe dwie formy trójtlenku opisane w literaturze, formy α- i γ-, nie są prawdziwymi tlenkami telluru na stopniu utlenienia +6, ale mieszaniną Te 4+
, OH -
i O
- 2 . Tellur zawiera również tlenki o mieszanej wartościowości, Te
2 O
5 i Te
4 O
9 .
Tlenki telluru i uwodnione tlenki tworzą szereg kwasów, w tym kwas tellurowy ( H
2 TeO
3 ), kwas ortotelurowy ( Te(OH)
6 ) i kwas metatelurowy ( (H
2 TeO
4 )
n ). Dwie formy kwasu tellurowego tworzą telluranu 2–4
zawierające odpowiednio aniony TeO i TeO
6– 6 . Kwas tellurowy tworzy telluru zawierające anion TeO
2− 3 .
kationy Zintla
Gdy tellur jest traktowany stężonym kwasem siarkowym, powstaje czerwony roztwór jonu cynku , Te
2+ 4 . Utlenianie telluru przez AsF
5 w ciekłym SO
2 daje ten sam kwadratowy płaski kation, oprócz trygonalnego pryzmatycznego , żółto-pomarańczowego Te
4+ 6 :
5 → Te
2+ 4 (AsF
− 6 )
2 + AsF
3
5 → Te
4+ 6 (AsF
− 6 )
4 + 2 AsF
3
Inne kationy telluru Zintl obejmują polimeryczny Te
2+ 7 i niebiesko-czarny Te
2+ 8 , składający się z dwóch skondensowanych 5-członowych pierścieni telluru. Ten ostatni kation powstaje w wyniku reakcji telluru z sześciochlorkiem wolframu :
6 → Te
2+ 8 (WCl
- 6 )
2
Istnieją również kationy międzychalkogenowe, takie jak Te
2 Se
2+ 6 (zniekształcona geometria sześcienna) i Te
2 Se
2+ 8 . Powstają one w wyniku utleniania mieszanin telluru i selenu z AsF
5 lub SbF
5 .
Związki organotellurowe
Tellur nie tworzy łatwo analogów alkoholi i tioli z grupą funkcyjną –TeH, które nazywamy tellurolami . Grupa funkcyjna –TeH jest również przypisywana za pomocą przedrostka tellanyl- . Podobnie jak H 2 Te , związki te są niestabilne pod względem utraty wodoru. Telluraetery (R – Te – R) są bardziej stabilne, podobnie jak telluroksydy .
Materiały kwantowe tritellurydowe
Ostatnio fizycy i materiałoznawcy odkryli niezwykłe właściwości kwantowe związane z warstwowymi związkami złożonymi z telluru połączonego z niektórymi pierwiastkami ziem rzadkich , a także itrem (Y).
Te nowe materiały mają ogólny wzór R Te 3 , gdzie „ R ” oznacza lantanowiec ziem rzadkich (lub Y), z pełną rodziną składającą się z R = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb , Dy, Ho, Er i Tm (jeszcze nie zaobserwowano związków zawierających Pm, Eu, Yb i Lu). Materiały te mają charakter dwuwymiarowy w rombowej strukturze krystalicznej, z płytami R Te oddzielonymi arkuszami czystego Te.
Uważa się, że ta dwuwymiarowa struktura warstwowa prowadzi do wielu interesujących cech kwantowych, takich jak fale o gęstości ładunku , wysoka ruchliwość nośników , nadprzewodnictwo w określonych warunkach i inne szczególne właściwości, których natura dopiero się ujawnia.
Na przykład w 2022 roku niewielka grupa fizyków z Boston College w Massachusetts kierowała międzynarodowym zespołem, który wykorzystał metody optyczne do zademonstrowania nowego trybu osiowego cząstki podobnej do Higgsa w związkach R Te 3 , które zawierają jeden z dwóch pierwiastków ziem rzadkich ( R = La, Gd). Ta osiowa, podobna do Higgsa cząstka, od dawna hipotetyczna, wykazuje również właściwości magnetyczne i może służyć jako kandydat na ciemną materię .
Aplikacje
W 2022 r. głównymi zastosowaniami telluru były cienkowarstwowe ogniwa słoneczne (40%), termoelektryka (30%), metalurgia (15%) i guma (5%), przy czym pierwsze dwa zastosowania odnotowały szybki wzrost dzięki światowa tendencja zmniejszania zależności od paliw kopalnych . W metalurgii tellur dodaje się do żelaza , stali nierdzewnej , miedzi i stopy ołowiu. Poprawia skrawalność miedzi bez zmniejszania jej wysokiej przewodności elektrycznej. Zwiększa odporność na wibracje i zmęczenie ołowiu oraz stabilizuje różne węgliki i żeliwo ciągliwe.
Kataliza heterogeniczna
Tlenki telluru są składnikami komercyjnych katalizatorów utleniania. Katalizatory zawierające Te są stosowane w amoksydacji do akrylonitrylu (CH 2 = CH–C≡N):
Powiązane katalizatory są stosowane w produkcji glikolu tetrametylenowego :
Nisza
- Kauczuk syntetyczny wulkanizowany tellurem wykazuje właściwości mechaniczne i termiczne, które pod pewnymi względami przewyższają materiały wulkanizowane siarką .
- Związki telluru to specjalistyczne pigmenty do ceramiki .
- Selenki i tellurki znacznie zwiększają refrakcję optyczną szkła szeroko stosowanego w światłowodach szklanych w telekomunikacji.
- Mieszaniny selenu i telluru są stosowane z nadtlenkiem baru jako utleniaczem w proszku opóźniającym do elektrycznych spłonek .
- neutronami jest najczęstszym sposobem produkcji jodu-131 . To z kolei jest stosowane między innymi w leczeniu niektórych schorzeń tarczycy oraz jako związek wskaźnikowy w szczelinowaniu hydraulicznym .
Półprzewodnikowe i elektroniczne
_the_detector_plane.jpg)
Panele słoneczne z tellurku kadmu (CdTe) wykazują jedne z największych wydajności generatorów energii elektrycznej z ogniw słonecznych.
W 2018 roku Chiny zainstalowały cienkowarstwowe panele słoneczne o łącznej mocy 175 GW, więcej niż jakikolwiek inny kraj na świecie; większość tych paneli została wykonana z CdTe. W czerwcu 2022 roku Chiny postawiły sobie za cel generowanie 25% zużycia energii i zainstalowanie 1,2 miliarda kilowatów mocy dla energii wiatrowej i słonecznej do 2030 roku. Propozycja ta zwiększy popyt na tellur i jego produkcję na całym świecie, zwłaszcza w Chinach, gdzie roczne wolumeny rafinacji Te wzrosła z 280 ton w 2017 roku do 340 ton w 2022 roku.
(Cd,Zn)Te jest wydajnym materiałem do wykrywania promieniowania rentgenowskiego . Jest używany w kosmicznym teleskopie rentgenowskim NASA NuSTAR .
Tellurek rtęciowo-kadmowy jest materiałem półprzewodnikowym stosowanym w urządzeniach termowizyjnych.
Związki organotellurowe
Związki organotellurowe są przedmiotem zainteresowania głównie w kontekście badawczym. Zbadano kilka, na przykład prekursory epitaksji metaloorganicznej z fazy gazowej półprzewodników złożonych II-VI . Te związki prekursorowe obejmują tellurek dimetylu , tellurek dietylu, tellurek diizopropylu, tellurek diallilu i tellurek allilu metylu. Tellurek diizopropylu (DIPTe) jest preferowanym prekursorem do niskotemperaturowego wzrostu CdHgTe przez MOVPE . Największa czystość metaloorganiczna zarówno selenu i tellur są używane w tych procesach. Związki dla przemysłu półprzewodników i są otrzymywane przez oczyszczanie adduktów .
Podtlenek telluru jest używany w warstwie nośnika dysków optycznych wielokrotnego zapisu , w tym dysków kompaktowych wielokrotnego zapisu ( CD-RW ), cyfrowych dysków wideo wielokrotnego zapisu ( DVD-RW ) i dysków Blu-ray wielokrotnego zapisu .
Tellur jest używany w układach pamięci z przemianą fazową opracowanych przez firmę Intel . Tellurek bizmutu (Bi 2 Te 3 ) i tellurek ołowiu są elementami roboczymi urządzeń termoelektrycznych . Tellurek ołowiu jest obiecujący w detektorach dalekiej podczerwieni .
Fotokatody
Tellur pojawia się w wielu fotokatodach stosowanych w fotopowielaczach ślepych na światło słoneczne oraz w fotoiniektorach o wysokiej jasności napędzających nowoczesne akceleratory cząstek. Fotokatoda Cs-Te, która składa się głównie z Cs 2 Te, ma próg fotoemisji 3,5 eV i wykazuje niezwykłą kombinację wysokiej wydajności kwantowej (> 10%) i dużej trwałości w środowiskach o słabej próżni (wytrzymująca miesiące w przypadku używania elektronów RF pistolety). To sprawiło, że jest to wybór dla fotoemisyjnych dział elektronowych używanych do napędzania laserów na swobodnych elektronach . W tym zastosowaniu jest on zwykle napędzany przy długości fali 267 nm, która jest trzecią harmoniczną powszechnie stosowanych laserów Ti-Sapphire . Więcej Fotokatody zawierające Te zostały wyhodowane przy użyciu innych metali alkalicznych, takich jak rubid, potas i sód, ale nie zyskały one takiej samej popularności jak Cs-Te.
Materiał termoelektryczny
Sam tellur może być używany jako elementarny materiał termoelektryczny o wysokiej wydajności. Trójkąt Te z grupą przestrzenną P3 1 21 może przechodzić w fazę izolatora topologicznego, która jest odpowiednia dla materiału termoelektrycznego. Chociaż często nie jest uważany za sam materiał termoelektryczny, polikrystaliczny tellur wykazuje doskonałe właściwości termoelektryczne z współczynnikiem termoelektrycznym zT, sięgającym nawet 1,0, czyli nawet wyższym niż niektóre inne konwencjonalne materiały TE, takie jak SiGe i BiSb.
Telluride, który jest złożoną formą telluru, jest bardziej powszechnym materiałem TE. Typowe i trwające badania obejmują Bi 2 Te 3 i La 3-x Te 4 itd. Bi 2 Te 3 jest szeroko stosowany od konwersji energii, poprzez wykrywanie, aż po chłodzenie ze względu na swoje doskonałe właściwości TE. Materiał TE na bazie BiTe może osiągnąć wydajność konwersji na poziomie 8%, średnią wartość zT 1,05 dla stopów tellurku bizmutu typu p i 0,84 dla stopów tellurku bizmutu typu n. Tellurek lantanu może być potencjalnie wykorzystany w kosmosie jako generator termoelektryczny ze względu na ogromną różnicę temperatur w kosmosie. Wartość zT osiąga maksymalnie ~1,0 dla La 3-x Te 4 system z x bliskim 0,2. Ta kompozycja pozwala również na inną substytucję chemiczną, która może poprawić wydajność TE. Na przykład dodanie Yb może zwiększyć wartość zT z 1,0 do 1,2 przy 1275 K, czyli więcej niż w obecnym systemie zasilania SiGe.
Rola biologiczna
Tellur nie ma żadnej znanej funkcji biologicznej, chociaż grzyby mogą włączać go zamiast siarki i selenu do aminokwasów, takich jak tellurocysteina i tellurometionina . Organizmy wykazały bardzo zmienną tolerancję na związki telluru. Wiele bakterii, takich jak Pseudomonas aeruginosa , pobiera telluryt i redukuje go do elementarnego telluru, który gromadzi się i powoduje charakterystyczne i często dramatyczne ciemnienie komórek. U drożdży w tej redukcji pośredniczy szlak asymilacji siarczanów. Wydaje się, że akumulacja telluru odpowiada za większą część skutków toksyczności. Wiele organizmów metabolizuje również tellur częściowo z wytworzeniem tellurku dimetylu, chociaż niektóre gatunki tworzą również ditelurek dimetylu. Tellurek dimetylu zaobserwowano w gorących źródłach w bardzo niskich stężeniach.
Agar tellurytowy służy do identyfikacji członków rodzaju maczugowców , najczęściej Corynebacterium diphtheriae , patogenu odpowiedzialnego za błonicę .
Środki ostrożności
| Zagrożenia | |
|---|---|
| Oznakowanie GHS : | |
  
|
|
| Niebezpieczeństwo | |
| H317 , H332 , H360 , H412 | |
| P201 , P261 , P280 , P308+P313 | |
| NFPA 704 (ognisty diament) | |
Tellur i związki telluru są uważane za lekko toksyczne i należy obchodzić się z nimi ostrożnie, chociaż ostre zatrucie jest rzadkie. Zatrucie tellurem jest szczególnie trudne do leczenia, ponieważ wiele środków chelatujących stosowanych w leczeniu zatruć metalami zwiększa toksyczność telluru. Tellur nie jest uważany za rakotwórczy.
Ludzie narażeni na zaledwie 0,01 mg/m 3 lub mniej w powietrzu wydzielają obrzydliwy zapach podobny do czosnku , znany jako „oddech tellurowy”. Jest to spowodowane przekształcaniem przez organizm telluru z dowolnego stopnia utlenienia do tellurku dimetylu , (CH 3 ) 2 Te. Jest to lotny związek o ostrym zapachu czosnku. Chociaż szlaki metaboliczne telluru nie są znane, ogólnie przyjmuje się, że przypominają szlaki szerzej badanego selenu , ponieważ końcowe metylowane produkty metaboliczne obu pierwiastków są podobne.
Ludzie mogą być narażeni na tellur w miejscu pracy poprzez wdychanie, połknięcie, kontakt ze skórą i kontakt z oczami. Urząd ds. Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (OSHA) ogranicza ( dopuszczalny limit narażenia ) ekspozycję na tellur w miejscu pracy do 0,1 mg/m 3 w ciągu ośmiogodzinnego dnia pracy. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH) ustalił zalecaną wartość graniczną narażenia (REL) na 0,1 mg/m 3 w ciągu ośmiogodzinnego dnia pracy. Tellur występuje w stężeniu 25 mg/m 3 bezpośrednio zagrażające życiu i zdrowiu .
Zobacz też
- Helisa telluryczna Alexandre -Émile Béguyer de Chancourtois z 1862 r .
Cytowane źródła
- Greenwood, NN i Earnshaw, A. (1997). Chemia pierwiastków (wyd. 2). Oksford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9 .
Linki zewnętrzne
- Informacje mineralne USGS dotyczące selenu i telluru
- Tellur w układzie okresowym filmów (University of Nottingham)
- CDC – Kieszonkowy przewodnik NIOSH po zagrożeniach chemicznych – Tellur
| Kontrola władz : krajowa |
|---|
