Те - хим. элемент VI группы периодической системы элементов; ат. н. 52, ат. м. 127,60. Блестящее серебристо-серое хрупкое вещество с металлическим блеском. В соединениях проявляет степени окисления -2, +4 и +6. Природный В состоит из восьми стабильных изотопов с массовыми числами 120,122-126, 128 и 130. Известны 16 радиоактивных изотопов с периодом полу-распада от 2 до 154 дней. Наиболее распространены тяжелые изотопы с массовыми числами 128 и 130. Т. открыл (1782) венг. исследователь Ф. Мюллер фон Рейхенштейн. Теллур относится к рассеянным редким элементам, его содержание в земной коре 10-7%. Содержится во многих минералах с золотом, серебром, платиной, медью, железом, свинцом, висмутом, в сульфидных минералах. Кристаллическая решетка Т. гексагональная с периодами а - 4,4570 А и с = 5,9290 А. Плотность (т-pa 20р С) 6,22 г/см3; /пл 449,5° С; tкип 990±2° С.
Известна «аморфная» модификация Теллура (порошок темно-коричневого цвета), необратимо переходящая в кристаллическую при нагревании. Температурный коэфф. линейного расширения поликристаллического Т. (16-17) 10-6 град-1,у коэфф. теплопроводности (т-ра 20° С) 0,014 кал/см X X сек х град; удельная теплоемкость (т-ра 25° С) 0,048 кал/г х град. Т.- полупроводник с шириной запрещенной зоны 0,34 эв. Электропровод-ность Т. зависит от чистоты и степени совершенства кристалла. В наиболее чистых образцах она равна ~0,02 ом-1 х см-1 . Подвижность электронов 1700, подвижность дырок 1200 см2/в х сек. При плавлении Теллур переходит в металлическое состояние. Теллур диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость - 0,3 10-6 см3/г (при комнатной т-ре). Твердость по шкале Мооса 2,0-2,5; ср. микротвердость 58 кгс/мм2 , модуль норм, упругости 4200 кгс/мм2, коэфф. сжимаемости (т-ра 30° С) 1,5-10 6 см2/кгс. Монокристаллы Теллура с ориентацией по (0001) хрупко разрушаются при напряжении 14 кгс/мм2.
По хим. св-вам Т. напоминает серу я. , но менее активен. При комнатной т-ре не окисляется на воздухе, при нагревании сгорает с образованием двуокиси Те02 - белого кристаллического , мало растворимого в воде. Известны также ТеО и Те03, менее устойчивые, чем Те02. При обычных условиях Теллур очень медленно взаимодействует с водой с выделением водорода и образованием ной серной к-те с образованием раствора TeS03 красного цвета; при разбавлении водой протекает обратная реакция с выделением теллура. Т. растворяется в азотной к-те с образованием теллуристой к-ты Н2Те03, в разбавленной соляной к-те растворяется слабо.
В щелочах теллур растворяется медленно. С водородом образует теллуристый Н2Те - бесцветный газ с неприятным запахом, конденсирующийся при т-ре -2° С и затвердевающий при т-ре -51,2° С, нестойкое соединение, легко разлагающееся под действием даже слабых окислителей. Стабильных при обычных условиях сульфидов Теллур не образует, соединение TeS2 устойчиво при т-ре до -20° С. С селеном Т. образует непрерывные твердые растворы. Известны состава ТеХв (только фторид), ТеХ4 и ТеХ2, к-рые получают непосредственным взаимодействием элементов. При комнатной т-ре все - твердые , частично разлагающиеся водой; только TeFe - бесцветный газ с неприятным запахом. При нагревании Т. реагирует со многими металлами, образуя .
Сырьем для получения Теллура служат шламы медноникелевого и сернокислотного произ-ва, а также продукты, получаемые при рафинировании свинца. Анодные шламы перерабатывают кислотным или щелочным способом, переводя Т. в четырехвалентное состояние и затем восстанавливая его сернистым газом из растворов в концеитриров. соляной к-те либо электролитически. Кроме того, материалы, содержащие Т., можно перерабатывать хлорным методом. Теллур высокой чистоты получают сублимацией и зонной перекристаллизацией (наиболее эффективный способ глубокой очистки, позволяющий получать вещество чистотой 99,9999%).
Соединения Теллура токсичны, их действие на организм человека подобно действию соединений селена и мышьяка. Наиболее сильным ядом является теллуристый . Предельно допустимая концентрация Т. в воздухе 0,01 мг/мв, Т. применяют при вулканизации каучука, в произ-ве свинцовых кабелей (добавка до 0,1% Те улучшает мех. св-ва свинца). Соединения Т. используют в стекольной пром-сти (для окраски стекла и фарфора) и в фотографии. Широкое применение получил Теллур в синтезе полупроводниковых соединений. Соединения Т.- основной материал для произ-ва термоэлементов.
Теллур относится к рассеянным элементам (содержание их в земной коре составляет 1 ⋅ 10 ⁻ ⁷ % . Теллур редко образует самостоятельные . Обычно он встречается в природе в виде примесей к сульфидам, а также в самородной сере. Основными источниками теллура и селена служат отходы сернокислого производства, накапливающиеся в пылевых камерах, а также осадки (шламы) , образующиеся при электролитической очистке меди. В шламе, в числе других примесей, содержится также селенид серебра Ag 2 Se и некоторые . При обжиге шлама образуются оксид теллура TeO 2 , а также оксиды тяжёлых металлов. Теллур восстанавливается из оксидов TeO 2 при действии на них сернистого газа в водной среде:
TeO 2 + H 2 O = H 2 TeO 3
H 2 SeO 3 + 2SO 2 + H 2 O = Se + 2H 2 SO 4
Теллур, как и , образует аллотропические модификации — кристаллический и аморфный. Кристаллический теллур — серебристо — серого цвета, хрупок, легко растирается в порошок. Его электропроводность незначительна, но при освещении увеличивается. Аморфный теллур — коричневого цвета, менее устойчив, чем аморфный и при 25 град. переходит в кристаллический.
По химическим свойствам теллур имеет значительное сходство с серой. Он горит на воздухе (зеленовато — синим) , образуя соответствующие оксиды TeO 2 . В отличие от SO 2 оксид теллура является кристаллическим веществом и плохо растворим в воде.
Теллур непосредственно с водородом не соединяется. При нагревании взаимодействует с многими металлами, образуя соответствующие соли () , например K 2 Te . Теллур даже при обычных условиях реагирует с водой:
Te + 2H 2 O = TeO 2 + 2H 2
Как и селен, теллур окисляется до соответствующих кислот H 2 TeO 4 , но при более жёських условиях и действии других окислителей:
Te + 3H 2 O 2 (30%) = H 6 TeO 6
В кипящих водных растворах щелочей теллур, подобно сере, медленно растворяется:
3Te + 6KOH = 6K 2 Te + K 2 TeO 3 + 3H 2 O
Теллур употребляется главным образом, как полупроводниковый материал.
Свойства теллура
Теллуроводород может быть получен действием на теллуриды разбавленными кислотами:
Na 2 Te + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 Te
Теллуроводород при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерными неприятными запахами (более неприятный чем запах H 2 S , но более ядовит, а теллуроводород менее ядовит) . Гидриды теллура проявляют восстановительные свойства в большей степени, чем , а H 2 Te в воде примерно такая же как и у сероводорода. Водные растворы гидридов обнаруживают явно выраженную кислую реакцию вследствие диссоциации их в водных растворах по схеме:
H 2 Te ↔ H + HTe ⁺
↓
H + Te ² ⁺
В ряду O — S — Se — Te радиусы их ионов Э ² ⁺ удерживать ион водорода. Это подтверждается опытными данными, что подтвердило теллуроводородная кислота является более сильной чем сероводородная кислота.
В ряду O — S — Se — Te способность к термической диссоциации гидридов увеличивается: труднее всего разложить воду при нагревании, а гидриды теллура неустойчивы и разлагается даже при слабом нагревании.
Соль теллуроводородной кислоты (теллуриды) по своим свойствам близки к сульфидам. Их получают подобно сульфидам, действием теллурводорода на растворимые соли металлов.
Теллуриды сходен с сульфидами в отношении растворимости в воде и в кислотах. Например, при пропускании теллурводорода через водный раствор Cu 2 SO 4 получается теллурид меди:
H 2 Te + CuSO 4 = H 2 SO 4 + CuTe
С кислородом Te образует соединения TeO 2 и TeO 3 они образуются при сгорании теллура на воздухе, при обжиге теллуридов, также при сжигании гидридов теллура:
Te + O 2 = TeO 2
2ZnTe + 3O 2 = 2ZnO + 2TeO 2
2H 2 Te + 3O 2 = 2H 2 O + 2TeO 2
TeO 2 — кислотные оксиды (ангидриды) . При растворении в воде образуют, соответственно, теллуристую кислоту:
TeO 2 + H 2 O = H 2 TeO 3
Эта кислота диссоциирует в водном растворе несколько слабее, чем сернистая кислота. Теллуристая кислота в свободном виде не получена и существует только в водных растворах.
В время как соединения серы со степенью окисления 4+ в химических реакциях преимущественно выступают в качестве восстановителей, с повышением степени окисления серы до 6 + , TeO 2 и соответствующие им кислоты проявляют главным образом окислительные свойства, восстанавливаясь соответственно до Te . Эти способом на практике получают теллур в свободном виде:
H 2 TeO 3 + 2SO 2 + H 2 O = 2H 2 SO 4 + Te
Восстановительные свойства теллуристая кислота проявляет лишь при взаимодействии с сильными окислителями:
3H 2 TeO 3 + HClO 3 = 3H 2 TeO 4 + HCl
Свободная теллуровая кислота H 2 TeO 4 — обычно выделяется в виде кристаллогидрата H 2 TeO 4 2H 2 O которую записывают как H 6 TeO 6 . В ортотеллурной кислоте H 6 TeO 6 атомы водорода способны частично или полностью замещаться атомами металлов, образуя соли Na6TeO6 .
За период 05.12.16 - 24.07..2%. Динамика цен на Теллур за последние 3 месяца представлена на графике:
| 62.00 | |||||||||||||||||
| 38.00 | |||||||||||||||||
| 05.12.16 | 19.12.16 | 26.01.17 | 11.03.17 | 27.03.17 | 26.04.17 | 30.05.17 | 24.07.17 |
Теллур: Динамика изменения цен на мировом рынке |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теллур – серебристо-белое хрупкое вещество с характерным металлическим блеском. При этом тонкий слой теллура на просвет имеет красно-коричневый оттенок, а пары – золотисто-желтый окрас. Из-за того, что теллур инертен, при его плавке в качестве контейнерных материалов используют кварц или графит. Теллур относится к редким элементам, а значительный спрос на него определяет его высокую стоимость.
При получении теллура в основном используют отходы электролитического рафинирования свинца и меди. После обжига шламов, теллур выпадает в огарке, после чего его промывают в соляной кислоте. Полученный солянокислый раствор выделяют, пропуская сквозь сернистый газ. Для дальнейшей очистки от серы, селена и других примесей, теллур растворяют в щелочной среде, где под действием алюминия или цинка он переходит в дителлурид динатрия. После его пропускают через кислород или воздух, а для получения теллура высокой чистоты, его хлорируют с последующим очищением ректификацией, гидролизуют водой и восстанавливают водородом.
Основными производителями теллура в СНГ являются:
ОАО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» (Узбекистан);
- ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (Российская Федерация);
- ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод» (Российская Федерация).
Теллур применяют в производстве особых свинцов, которые обладают повышенной прочностью и пластичностью. Данное свойство широко используется при производстве проводов и другой кабельной продукции. Соединение теллура и свинца снижает в 10 раз растворение свинца под влиянием серной кислоты. Данное свойство применяется в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях.
В специальной химической аппаратуре применяют теллуровые стекла, которые обладают исключительной прозрачностью, электропроводностью и легкоплавкостью. Некоторые виды стекол с добавлением теллура являются полупроводниками. Они получили широкое применение в электронике. А специальные стекла, с диоксидом теллура, легированные редкоземельными металлами, используют в оптических квантовых генераторах в качестве активных тел.
Для создания отражающего деформируемого слоя компакт-дисков применяются сплавы теллура. Теллур в виде паров применяется для ламп дневного света. Свет, испускаемый такими лампами, имеют спектр, сравнимый с естественным солнечным светом.
| Теллур | |
|---|---|
| Атомный номер | 52 |
| Внешний вид простого вещества | |
| 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 | 4d 10 5s 2 5p 4 |
| 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 простого вещества | |
| Плотность | 6,24 /см ³ |
| Молярная теплоёмкость | 25,8 Дж /( ·моль) |
| Теплопроводность | 14,3 Вт/( ·) |
| Температура плавления | 722,7 |
| Теплота плавления | 17,91 кДж /моль |
| Температура кипения | 1 263 |
| Теплота испарения | 49,8 кДж /моль |
| Молярный объём | 20,5 см ³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | 4,450 |
| Отношение c/a | 1,330 |
| Температура Дебая | n/a |
Теллур —химический элемент с атомным номером 52 в периодической системе и атомной массой 127,60; обозначается символом Te (Tellurium), относится к семейству металлоидов.
История
Впервые был найден в1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францом Иозефом Мюллером (впоследствии барон фон Рейхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.
Происхождение названия
От латинского tellus , родительный падеж telluris , Земля.
Нахождение в природе
Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se).
Важный источник теллура — медные и свинцовые руды.
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 углем.
Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na 2 Te 2:
6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na 2 Te 2 + 2Na.
Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:
2Na 2 Te 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Te + 4NaOH.
Для получения теллура особой чистоты его хлорируют
Te + 2Cl 2 = TeCl 4 .
Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:
TeCl 4 + 2H 2 O = TeO 2 + 4HCl,
а образовавшийся ТеО 2 восстанавливают водородом:
TeO 2 + 4H 2 = Te + 2H 2 O.
Цены
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.
Физико-химические свойства
Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.
Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100°С, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид Te0 2 .
При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя Te0 2 . Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500-600 °С.
В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.
Применение
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 . 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.
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,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Теллур - пятьдесят второй элемент Периодической таблицы. Обозначение - Te от латинского «tellurium». Расположен в пятом периоде, VIA группе. Относится к семейству металлоидов. Заряд ядра равен 52.
Теллур принадлежит к числу редких элементов: содержание его в земной коре составляет всего 0,000001% (масс.).
В свободном виде теллур представляет собой металлоподобное кристаллическое вещество серебристо-белого цвета (рис. 1) с гексагональной решеткой. Хрупкий, легко истирается в порошок. Полупроводник. Плотность 6,25 г/см 3 . Температура плавления 450 o С, кипения 990 o С.
Известно существование в аморфном состоянии.
Рис. 1. Теллур. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса теллура
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии теллур существует в виде одноатомных молекул Te, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 127,60.
Изотопы теллура
Известно, что в природе теллур может находиться в виде восьми стабильных изотопов, двое из которых являются радиоактивными (128 Te и 130 Te): 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te и 126 Te. Их массовые числа равны 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 и 130 соответственно. Ядро атома изотопа теллура 120 Te содержит пятьдесят два протона и шестьдесят восемь нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы теллура с массовыми числами от 105-ти до 142-х, а также восемнадцать изомерных состояния ядер.
Ионы теллура
На внешнем энергетическом уровне атома теллура имеется шесть электронов, которые являются валентными:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 4 .
В результате химического взаимодействия теллур отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион либо принимает электроны от другого атома, т.е. является их акцептором и превращается в отрицательно заряженный ион:
Te 0 -2e → Te + ;
Te 0 -4e → Te 4+ ;
Te 0 -6e → Te 6+ ;
Te 0 +2e → Te 2- .
Молекула и атом теллура
В свободном состоянии теллур существует в виде одноатомных молекул Te. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу теллура:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задание | Рассчитайте массовые доли элементов, входящих в состав диоксида теллура, если его молекулярная формула имеет вид TeO 2 . |
| Решение | Массовая доля элемента в составе какой-либо молекулы определяется по формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%. |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Теллур расположен в пятом периоде VI группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.
Относится к элементам p -семейства. Металлоид. Обозначение - Te. Порядковый номер - 52. Относительная атомная масса - 127,60 а.е.м.
Электронное строение атома теллура
Атом теллура состоит из положительно заряженного ядра (+52), внутри которого есть 52 протона и 76 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 52 электрона.
Рис.1. Схематическое строение атома теллура.
Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:
52Te) 2) 8) 18) 18) 6 ;
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 4 .
Внешний энергетический уровень атома теллура содержит 6 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:
Валентные электроны атома теллура можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):
|
Подуровень |
||||
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Таким образом, для частиц S +6 , S 0 , S +4 и S -2 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 10, 16, 12 и 18, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
ПРИМЕР 2
Таким образом, для частиц C +4 , Al +3 , F и C 0 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 2, 10, 10 и 6, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
