Телурова подгрупа. Структурата на атома на телура. Електронната структура на атома на телура

Те - хим. елемент от VI група на периодичната система от елементи; при. н. 52, при. м. 127.60. Блестящо сребристо-сиво крехко вещество с метален блясък. В съединенията той проявява степени на окисление -2, +4 и +6. Естественият B се състои от осем стабилни изотопа с масови числа 120, 122-126, 128 и 130. Известни са 16 радиоактивни изотопа с период на полуразпад от 2 до 154 дни. Най-разпространени са тежките с масови числа 128 и 130. Т. отвори (1782) Hung. изследовател Ф. Мюлер фон Райхенщайн. Телурът принадлежи към разпръснатите редки елементи, съдържанието му в земната кора е 10-7%. Намира се в много минерали със злато, сребро, платина, мед, желязо, олово, бисмут и сулфидни минерали. Кристалната решетка на Т. е шестоъгълна с периоди a - 4.4570 A и c = 5.9290 A. Плътност (t-pa 20r C) 6.22 g / cm3; /pl 449,5°С; tbp 990±2° С.

Известна "аморфна" модификация на телур (прахообразно тъмен кафяво), превръщайки се необратимо в кристален при нагряване. Температурен коефициент линейно разширение на поликристален Т. (16-17) 10-6 deg-1, y коеф. топлопроводимост (t-ra 20 ° C) 0,014 cal / cm X X sec x deg; специфичен топлинен капацитет (t-ra 25 ° C) 0,048 cal / g x deg. Т. е полупроводник със забранена лента от 0,34 eV. Електрическата проводимост на Т. зависи от чистотата и степента на съвършенство на кристала. В най-чистите проби то е равно на ~0,02 ohm-1 x cm-1. Подвижност на електрони 1700, подвижност на дупки 1200 cm2/v x сек. Когато се разтопи, телурът преминава в метално състояние. Телурът е диамагнитен, специфичната магнитна чувствителност е 0,3·10-6 cm3/g (при стайна температура). Твърдост по Моос 2,0-2,5; вж. микротвърдост 58 kgf/mm2, модул на нормите, еластичност 4200 kgf/mm2, коеф. свиваемост (t-ra 30 ° C) 1,5-10 6 cm2 / kgf. Телуровите монокристали с ориентация (0001) са крехки при натиск от 14 kgf/mm2.

Според хим. За сярата ти напомня св. Т. но по-малко активни. При стайна температура не се окислява на въздух, при нагряване изгаря с образуването на Te02 диоксид - бял кристален, слабо разтворим във вода. Известни са също TeO и Te03, които са по-малко стабилни от Te02. При нормални условия телурът много бавно взаимодейства с вода с отделяне на водород и образуване на сярна киселина с образуването на червен разтвор на TeS03; при разреждане с вода протича обратната реакция с отделяне на телур. Т. се разтваря в азотна киселина с образуването на телурова киселина H2Te03, в разредена солна киселина се разтваря леко.

Телурът се разтваря бавно в алкали. С водорода той образува телурен H2Te - безцветен газ с неприятна миризма, кондензиращ при t-re -2 ° C и втвърдяващ се при t-re -51,2 ° C, нестабилно съединение, което лесно се разлага под въздействието дори на слаби окислители . Телурът не образува сулфиди, които са стабилни при нормални условия; съединението TeS2 е стабилно при температури до -20 ° C. Със селена TeS образува непрекъснати твърди разтвори. Известни са съставите на TeXv (само флуорид), TeX4 и TeX2, които се получават чрез директно взаимодействие на елементите. При стайна температура всичко е твърдо, частично разложено от водата; само TeFe е безцветен газ с неприятна миризма. При нагряване Т. реагира с много метали, образувайки.

Суровината за производството на телур е утайката от производството на медно-никелова и сярна киселина, както и продуктите, получени от рафинирането на олово. Анодната утайка се обработва по киселинен или алкален метод, като термометърът се преобразува в четиривалентно състояние и след това се редуцира със серен диоксид от разтвори в крайната обработка. солна до-тези или електролитно. Освен това материалите, съдържащи Т., могат да бъдат обработени по хлорен метод. Телурът с висока чистота се получава чрез сублимация и зонова прекристализация (най-много ефективен методдълбоко пречистване, което позволява да се получи вещество с чистота 99,9999%).

Съединенията на телура са токсични, ефектът им върху човешкото тяло е подобен на този на съединенията на селен и арсен. Повечето силна отровае телуричен. Максимално допустимата концентрация на T. във въздуха е 0,01 mg / mV, T. се използва при вулканизацията на каучук, при производството на оловни кабели (добавянето на до 0,1% Te подобрява механичните свойства на оловото). Съединенията на Т. се използват в стъкларската промишленост (за оцветяване на стъкло и порцелан) и във фотографията. Телурът се използва широко в синтеза на полупроводникови съединения. Връзки Т. - основният материал за производството на термоелементи.

Телурът принадлежи към разпръснатите елементи (съдържанието им в земната кора е 1 ⋅ 10⁻ ⁷ %. Телурът рядко се образува самостоятелно. Обикновено се среща в природата като примеси в сулфидите, както и в самородната сяра. Основните източници на телур и селен са отпадъците от производството на сярна киселина, натрупани в прахови камери, както и утайки (утайки), образувани по време на електролитното рафиниране на мед. Утайката, наред с други примеси, също съдържа сребърен селенид Ag 2 Se и някои. По време на печенето на утайката телуровият оксид TeO 2 и оксиди на тежки метали. Телурът се редуцира от TeO оксиди 2 при излагане на серен диоксид във водна среда:

TeO 2 + H 2 O \u003d H 2 TeO 3

H 2 SeO 3 + 2SO 2 + H 2 O \u003d Se + 2H 2 SO 4

Телурът, подобно на , образува алотропни модификации - кристални и аморфни. Кристалният телур е сребристосив на цвят, чуплив, лесно се стрива на прах. Електропроводимостта му е незначителна, но се увеличава при осветяване. Аморфният телур е кафяв, по-малко стабилен от аморфния и при 25 градуса. се превръща в кристален.

По отношение на химичните свойства телурът има значително сходство със сярата. Гори във въздуха (зеленикаво-синьо), образувайки съответните оксиди TeO 2. За разлика от SO 2 Телуровият оксид е кристално вещество и е слабо разтворимо във вода.

Телурът не се свързва директно с водорода. При нагряване той взаимодейства с много метали, образувайки съответните соли (), например К 2 Те. Телурът, дори при нормални условия, реагира с вода:

Te + 2H 2 O \u003d TeO 2 + 2H 2

Подобно на селена, телурът се окислява до съответните киселини Н 2 TeO 4 , но при по-тежки условия и действието на други окислители:

Te + 3H 2 O 2 (30%) = H 6 TeO 6

В кипящи водни разтвори на основи телурът, подобно на сярата, се разтваря бавно:

3Te + 6KOH = 6K 2 Te + K 2 TeO 3 + 3H 2 O

Телурът се използва главно като полупроводников материал.

Свойства на телура

Водородният телурид може да се получи чрез действието на разредени киселини върху телуридите:

Na 2 Te + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 Te

Водородният телурид при нормални условия е безцветен газ с характерни неприятни миризми (по-неприятни от H 2 S, но по-токсичен, а водородният телурид е по-малко токсичен). Телуровите хидриди проявяват редуциращи свойства в по-голяма степен от , и H 2 Te във водата е приблизително същата като тази на сероводорода. Водните разтвори на хидридите показват изразена киселинна реакция поради тяхната дисоциация във водни разтвори по схемата:

H 2 Te ↔ H + HTe ⁺

H+Te²⁺

В серията O - S - Se - Te, радиусите на техните йони E² ⁺ задържат водороден йон. Това се потвърждава от експериментални данни, които потвърждават, че хидротелуровата киселина е по-силна от хидросулфидната киселина.

В серията O - S - Se - Te се увеличава способността на хидридите за термична дисоциация: най-трудно е да се разложи водата при нагряване, а телуровите хидриди са нестабилни и се разлагат дори при слабо нагряване.

Солите на телуровата киселина (телуриди) са подобни по свойства на сулфидите. Те се получават, подобно на сулфидите, чрез действието на водороден телур върху разтворими метални соли.

Телуридите са подобни на сулфидите по отношение на разтворимост във вода и киселини. Например, когато водородният телур преминава през воден разтвор на Cu 2 SO 4 меден телурид се получава:

H 2 Te + CuSO 4 = H 2 SO 4 + CuTe

С кислорода Te образува съединения TeO 2 и TeO 3 те се образуват при изгарянето на телур във въздуха, при изгарянето на телуридите, а също и при изгарянето на телуровите хидриди:

Te + O 2 \u003d TeO 2

2ZnTe + 3O 2 = 2ZnO + 2TeO 2

2H 2 Te + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2TeO 2

Тео 2 - киселинни оксиди (анхидриди). Когато се разтварят във вода, те образуват съответно телурова киселина:

TeO 2 + H 2 O \u003d H 2 TeO 3

Тази киселина се дисоциира във воден разтвор малко по-слабо от сярната киселина. Телуровата киселина не е получена в свободна форма и съществува само във водни разтвори.

Докато серните съединения със степен на окисление 4+ в химичните реакции действат главно като редуциращи агенти, с повишаване на степента на окисление на сярата до 6 +, TeO 2 и техните съответни киселини проявяват главно окислителни свойства, като се редуцират съответно до Te. На практика телурът се получава в свободна форма по следните начини:

H 2 TeO 3 + 2SO 2 + H 2 O \u003d 2H 2 SO 4 + Te

Телуровата киселина проявява редуциращи свойства само при взаимодействие със силни окислители:

3H 2 TeO 3 + HClO 3 = 3H 2 TeO 4 + HCl

Свободна телурова киселина H 2 TeO 4 - обикновено се освобождава като кристален хидрат H 2 TeO 4 2H 2 O, което се изписва като H 6 TeO 6 . В ортохолуринова киселина H 6 TeO 6 водородните атоми могат да бъдат частично или напълно заменени с метални атоми, образувайки Na6TeO6 соли.

Малко вероятно е някой да повярва на историята на морски капитан, който освен това е професионален цирков борец, известен металург и лекар-консултант в хирургическа клиника. В света химически елементитакова разнообразие от професии е много често срещано явление и за тях е неприложим изразът на Козма Прутков: „Специалистът е като поток: пълнотата му е едностранна“. Нека си припомним (още преди да говорим за основния обект на нашия разказ) желязото в колите и желязото в кръвта, желязото - концентратор на магнитно поле и желязото - съставна частохра ... Вярно, "професионалното обучение" на елементите понякога отнемаше много повече време от обучението на йогин със средна квалификация. Такъв е елемент № 52, за който трябва да говорим, дълги годиниизползван само за да демонстрира какво всъщност представлява този елемент, наречен на нашата планета: "телур" - от tellus, което на латински означава "Земя".

Този елемент е открит преди почти два века. През 1782 г. минният инспектор Франц Йозеф Мюлер (по-късно барон фон Райхенщайн) изследва златната руда, открита в Семигорие, на територията на тогавашна Австро-Унгария. Оказа се толкова трудно да се дешифрира съставът на рудата, че тя беше наречена Aurumaticum - „съмнително злато“. Именно от това "злато" Мюлер изолира нов метал, но нямаше пълна сигурност, че наистина е нов. (По-късно се оказа, че Мюлер греши за нещо друго: откритият от него елемент е нов, но може да се класифицира като метал само с голямо удължение.)

За да разсее съмненията, Мюлер се обръща за помощ към виден специалист, шведския минералог и химик-аналитик Бергман.

За съжаление, ученият почина, преди да успее да завърши анализа на изпратеното вещество - в онези години аналитичните методи вече бяха доста точни, но анализът отне много дълго време.

Други учени се опитаха да проучат елемента, открит от Мюлер, но само 16 години след откриването му, Мартин Хайнрих Клапрот, един от най-големите химици на онова време, неопровержимо доказа, че този елемент всъщност е нов и предложи името му "телур". .

Както винаги, след откриването на елемента започна търсенето на приложенията му. Очевидно, изхождайки от стария принцип, датиращ от времето на ятрохимията - светът е аптека, французинът Фурние се опита да лекува някои сериозни заболявания с телур, по-специално проказата. Но без успех - само много години по-късно Tellurium успя да предостави на лекарите някои "незначителни услуги". По-точно, не самият телур, а соли на телуровата киселина K 2 TeO 3 и Na 2 TeO 3, които започнаха да се използват в микробиологията като багрила, които придават определен цвят на изследваните бактерии. И така, с помощта на телурови съединения, дифтериен бацил е надеждно изолиран от маса бактерии. Ако не в лечението, то поне в диагностиката елемент №52 се оказа полезен на лекарите.

Но понякога този елемент и още повече някои от неговите съединения създават проблеми на лекарите. Телурът е доста токсичен. В нашата страна максимално допустимата концентрация на телур във въздуха е 0,01 mg / m 3. От съединенията на телура най-опасен е водородният телурид H 2 Te, безцветен отровен газ с неприятна миризма. Последното е съвсем естествено: телурът е аналог на сярата, което означава, че H 2 Te трябва да бъде подобен на сероводорода. Дразни бронхите, влияе неблагоприятно на нервната система.

Тези неприятни свойства не попречиха на телура да навлезе в технологиите и да придобие много "професии".

Металурзите се интересуват от телура, защото дори малки добавки към оловото значително увеличават здравината и химическата устойчивост на този важен метал. Оловото, легирано с телур, се използва в кабелната и химическата промишленост. По този начин експлоатационният живот на апаратите за производство на сярна киселина, покрити отвътре с оловно-телурова сплав (до 0,5% Te), е два пъти по-дълъг от този на подобни апарати, облицовани само с олово. Добавянето на телур към медта и стоманата улеснява тяхната обработка.

В стъкларската промишленост телурът се използва, за да придаде на стъклото кафяв цвят и по-висок индекс на пречупване. В каучуковата промишленост, като аналог на сярата, понякога се използва за вулканизиране на каучук.

Телурът е полупроводник

Тези индустрии обаче не са отговорни за скока на цените и търсенето на елемент #52. Този скок се случи в началото на 60-те години на нашия век. Телурът е типичен полупроводник и технологичен полупроводник. За разлика от германия и силиция, той се топи относително лесно (точка на топене 449,8°C) и се изпарява (кипи при малко под 1000°C). Следователно от него е лесно да се получат тънки полупроводникови филми, които са от особен интерес за съвременната микроелектроника.

Но чистият телур като полупроводник се използва ограничено - за производството полеви транзисторинякои видове и в устройства, които измерват интензитета на гама лъчение. Освен това в галиевия арсенид (третият най-важен полупроводник след силиций и германий) съзнателно се въвежда примес от телур, за да се създаде проводимост от електронен тип в него *.

* Двата вида проводимост, присъщи на полупроводниците, са описани подробно в статията "Германий".

Обхватът на някои телуриди, съединения на телур с метали, е много по-широк. Телуридите на бисмут Bi 2 Te 3 и антимон Sb 2 Te 3 са станали най-важните материали за термоелектрически генератори. За да обясним защо това се случи, нека направим малко отклонение в областта на физиката и историята.

Преди век и половина (през 1821 г.) немският физик Зеебек открива, че в затворена електрическа верига, състояща се от различни материали, контактите между които са с различна температура, се създава електродвижеща сила (тя се нарича термо-ЕМП). След 12 години швейцарецът Пелтие открива ефект, противоположен на ефекта на Зеебек: когато електричествопротича през верига, съставена от различни материали, в точките на контакт, в допълнение към обичайната джаулова топлина, се отделя или абсорбира определено количество топлина (в зависимост от посоката на тока).

За около 100 години тези открития си остават "нещо само по себе си", любопитни факти, нищо повече. И това не е преувеличено нов животи двата ефекта започнаха след като Героят на социалистическия труд академик A.F. Йофе и неговите сътрудници разработиха теория за използването на полупроводникови материали за производството на термоелементи. И скоро тази теория беше въплътена в реални термоелектрически генератори и термоелектрически хладилници за различни цели.

По-специално, термоелектрически генератори, в които се използват телуриди на бисмут, олово и антимон, осигуряват енергия на изкуствени спътници на Земята, навигационни и метеорологични инсталации, устройства за катодна защита на главни тръбопроводи. Същите материали помагат за поддържане на желаната температура в много електронни и микроелектронни устройства.

IN последните годиниГолям интерес представлява друго химично съединение на телура с полупроводникови свойства, кадмиев телурид CdTe. Този материал се използва за производството на слънчеви клетки, лазери, фоторезистори, броячи на радиоактивно излъчване. Кадмиевият телурид е известен и с това, че е един от малкото полупроводници, в които ефектът на Хан се проявява забележимо.

Същността на последното се състои в това, че самото въвеждане на малка пластинка от съответния полупроводник в достатъчно силно електрическо поле води до генериране на високочестотно радиоизлъчване. Ефектът на Хан вече намери приложение в радарната технология.

В заключение можем да кажем, че количествено основната "професия" на телура е сплавяването на олово и други метали. Качествено, основното, разбира се, е работата на телура и телуридите като полупроводници.

Полезна добавка

В периодичната таблица мястото на телура е в главната подгрупа на VI група, до сярата и селена. Тези три елемента са сходни по химични свойства и често се придружават един друг в природата. Но делът на сярата в земната кора е 0,03%, селенът е само 10–5%, а телурът е дори с порядък по-малко – 10–6%. Естествено, телурът, подобно на селена, се намира най-често в естествените серни съединения - като примес. Случва се обаче (спомнете си минерала, в който е открит телур), че той влиза в контакт със злато, сребро, мед и други елементи. На нашата планета са открити повече от 110 находища на четиридесет минерала телур. Но винаги се добива едновременно или със селен, или със злато, или с други метали.

В СССР са известни медно-никеловите телурови руди на Печенга и Мончегорск, телур-съдържащите оловно-цинкови руди на Алтай и редица други находища.

Телурът се изолира от медна руда на етапа на пречистване на черна мед чрез електролиза. На дъното на електролизера пада утайка - утайка. Това е много скъп полуфабрикат. За илюстрация е даден съставът на утайката от един от канадските заводи: 49,8% мед, 1,976% злато, 10,52% сребро, 28,42% селен и 3,83% телур. Всички тези ценни компоненти на утайката трябва да се отделят и има няколко начина за това. Ето един от тях.

Утайката се стопява в пещ и през стопилката се пропуска въздух. Металите, с изключение на златото и среброто, се окисляват, превръщат се в шлака. Селенът и телурът също се окисляват, но - в летливи оксиди, които се улавят в специални апарати (скрубери), след което се разтварят и се превръщат в киселини - селен H 2 SeO 3 и телообразен H 2 TeO 3. Ако серен диоксид SO 2 премине през този разтвор, ще настъпят реакции:

H 2 SeO 3 + 2SO 2 + H 2 O → Se ↓ + 2H 2 SO 4,

H 2 TeO 3 + 2SO 2 + H 2 O → Te ↓ + 2H 2 SO 4.

Телурът и селенът изпадат едновременно, което е крайно нежелателно - ние се нуждаем от тях отделно. Следователно условията на процеса са избрани по такъв начин, че в съответствие със законите на химичната термодинамика първо се редуцира предимно селенът. Това се подпомага от избора на оптимална концентрация на солна киселина, добавена към разтвора.

След това телурът се утаява. Утаеният сив прах, разбира се, съдържа известно количество селен и освен това сяра, олово, мед, натрий, силиций, алуминий, желязо, калай, антимон, бисмут, сребро, магнезий, злато, арсен, хлор. Телурът трябва да бъде пречистен от всички тези елементи първо чрез химични методи, след това чрез дестилация или зоново топене. Естествено, телурът се извлича от различни руди по различни начини.

Телурът е вреден

Телурът се използва все по-широко и поради това броят на хората, работещи с него, се увеличава. В първата част на историята за елемент № 52 вече споменахме токсичността на телура и неговите съединения. Нека поговорим за това по-подробно - именно защото все повече хора трябва да работят с телур. Ето цитат от дисертация за телур като промишлена отрова: белите плъхове, инжектирани с аерозол от телур, "станали неспокойни, кихали, търкали лицата си, ставали летаргични и сънливи". Телурът действа по подобен начин върху хората.

А самият телур и неговите съединения могат да донесат неприятности от различен "калибър". Например, те причиняват плешивост, влияят на състава на кръвта и могат да блокират различни ензимни системи. Симптомите на хронично отравяне с елементарен телур са гадене, сънливост, отслабване; издишаният въздух придобива неприятна чеснова миризма на алкилтелуриди.

При остро отравяне с телур се прилага интравенозно серум с глюкоза, а понякога дори и морфин. Как се използва като профилактично средство? аскорбинова киселина. Но основна профилактика- това е запечатване на корпуса на апарати, автоматизация на процеси, в които участват телур и неговите съединения.

Елемент номер 52 носи много ползи и затова заслужава внимание. Но работата с него изисква предпазливост, яснота и отново съсредоточено внимание.

Външен вид на телур

Кристалният телур е най-близък до антимона. Цветът му е сребристо бял. Кристалите са шестоъгълни, атомите в тях образуват спирални вериги и са свързани с ковалентни връзки с най-близките си съседи. Следователно елементарният телур може да се счита за неорганичен полимер. Кристалният телур се характеризира с метален блясък, въпреки че по отношение на комплекса от химични свойства той по-скоро може да се припише на неметалите. Телурът е крехък и сравнително лесен за прах. Въпросът за съществуването на аморфна модификация на телура не е недвусмислено разрешен. Когато телурът се редуцира от телурова или телурова киселина, се утаява утайка, но все още не е ясно дали тези частици са наистина аморфни или просто много малки кристали.

Двуцветен анхидрид

Както би трябвало да бъде за аналог на сярата, телурът проявява валентности 2–, 4+ и 6+ и много по-рядко 2+. Телуровият моноксид TeO може да съществува само в газообразна форма и лесно се окислява до TeO 2 . Това е бяло нехигроскопично, доста стабилно кристално вещество, топящо се без разлагане при 733°C; има полимерна структура, чиито молекули са изградени така:

Телуровият диоксид почти не се разтваря във вода - само една част TeO 2 на 1,5 милиона части вода преминава в разтвора и се образува разтвор на слаба телурова киселина H 2 TeO 3 с незначителна концентрация. Киселинните свойства на телуровата киселина H 6 TeO 6 също са слабо изразени. Тази формула (а не H 2 TeO 4) й е приписана, след като са получени соли със състав Ag 6 TeO 6 и Hg 3 TeO 6, които са силно разтворими във вода. Анхидридът TeO 3, който образува телурова киселина, е практически неразтворим във вода. Това вещество съществува в две модификации - жълто и сиво: α-TeO 3 и β-TeO 3. Сивият телуров анхидрид е много стабилен: дори при нагряване той не се влияе от киселини и концентрирани алкали. Пречиства се от жълтия сорт чрез кипене на сместа в концентриран поташ.

Второ изключение

Когато създава периодичната таблица, Менделеев поставя телур и съседния му йод (точно като аргон и калий) в VI и VII групане в съответствие с, а въпреки, техните атомни тегла. Наистина, атомната маса на телура е 127,61, а на йода е 126,91. Това означава, че йодът трябва да стои не зад телур, а пред него. Менделеев обаче не се съмнява в правилността на своите разсъждения, тъй като смята, че атомните тегла на тези елементи не са определени достатъчно точно. Близък приятел на Менделеев, чешкият химик Богуслав Браунер внимателно провери атомните тегла на телура и йода, но данните му съвпаднаха с предишните. Легитимността на изключенията, потвърждаващи правилото, беше установена само когато в основата на периодичната система не бяха атомните тегла, а ядрените заряди, когато стана известен изотопният състав на двата елемента. Телурът, за разлика от йода, е доминиран от тежки изотопи.

Говорейки за изотопи. В момента има 22 известни изотопа на елемент 52. Осем от тях - с масови числа 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 и 130 - са стабилни. Последните два изотопа са най-често срещаните: съответно 31,79 и 34,48%.

Телурови минерали

Въпреки че на Земята има значително по-малко телур от селен, повече минерали от елемент #52 са известни от тези на неговия аналог. Според състава телуровите минерали са две: или телуриди, или продукти на окисление на телуридите в земната кора. Сред първите са калаверитът AuTe 2 и кренеритът (Au, Ag) Te 2, които са сред малкото естествени златни съединения. Известни са и естествени телуриди на бисмут, олово и живак. Самородният телур е много рядък в природата. Дори преди откриването на този елемент, той понякога се намираше в сулфидни руди, но не можеше да бъде правилно идентифициран. Телуровите минерали нямат практическо значение - целият промишлен телур е страничен продукт от обработката на руди на други метали.

Телур Телурът (лат. Tellurium) е химичен елемент с атомен номер 52 в периодична системаи атомно тегло 127,60; обозначен със символа Te, принадлежи към семейството на металоидите. В природата се среща под формата на осем стабилни изотопа с масови числа 120, 128, 130, от които 128Te и 130Te са най-често срещаните. От изкуствено получените радиоактивни изотопи 127Te и 129Te се използват широко като белязани атоми.


От историята За първи път е открит през 1782 г. в златните руди на Трансилвания от минния инспектор Франц Йозеф Мюлер (по-късно барон фон Райхенщайн), на територията на Австро-Унгария. През 1798 г. Мартин Хайнрих Клапрот изолира телура и определя неговите най-важни свойства. Първите систематични изследвания на химията на телура са извършени през 30-те години на миналия век. 19 век И. Я. Берцелиус.


"Aurum paradoxum" - парадоксално злато, така наречен телур, след като в края на 18 век е открито от Райхенщайн в комбинация със сребро и жълт метал в минерала силванит. Фактът, че златото, което обикновено винаги се намира в естественото си състояние, беше открито във връзка с телур, изглеждаше неочакван феномен. Ето защо, приписвайки свойства, подобни на жълтия метал, той беше наречен парадоксален жълт метал.


Произходът на името По-късно (1798 г.), когато М. Клапрот изучава новото вещество по-подробно, той го нарича телур в чест на Земята, носител на химически "чудеса" (от латинската дума "tellus" - земя) . Това име се използва от химици от всички страни.


Намиране в природата Съдържание в земната кора 1·10-6% от теглото. Металният телур може да се намери само в лабораторията, но неговите съединения могат да бъдат намерени около нас много по-често, отколкото може да изглежда. Известни са около 100 телурови минерала. Най-важните от тях са алтаит PbTe, силванит AgAuTe 4, калаверит AuTe 2, тетрадимит Bi 2 Te 2 S, кренсрит AuTe 2, петцит AgAuTe 2. Има кислородни съединения на телура, например TeO2 телурова охра. Самороден телур също се среща заедно със селен и сяра (японската телурова сяра съдържа 0,17% Te и 0,06% Se).


Модул Пелтие Много са запознати с термоелектрическите модули Пелтие, които се използват в преносими хладилници, термоелектрически генератори и понякога за екстремно охлаждане на компютри. Основният полупроводников материал в такива модули е бисмутовият телурид. В момента това е най-широко използваният полупроводников материал. Ако погледнете термоелектрическия модул отстрани, можете да видите редици от малки "кубчета".


Физични свойстваТелурът е сребристо-бял цвят с метален блясък, чуплив, става пластичен при нагряване. Кристализира в хексагоналната система. Телурът е полупроводник. При нормални условия и до точката на топене чистият телур има p-тип проводимост. При понижаване на температурата в диапазона (100 °C) - (-80 °C) настъпва преход: проводимостта на телура става n-тип. Температурата на този преход зависи от чистотата на пробата и е по-ниска, колкото по-чиста е пробата. Плътност = 6,24 g/cm³ Точка на топене = 450°C Точка на кипене = 990°C Топлина на топене = 17,91 kJ/mol Топлина на изпарение = 49,8 kJ/mol Моларен топлинен капацитет = 25,8 J/(K ) mol) Моларен обем = 20,5 cm³/mol


Телурът е неметал. В съединенията телурът проявява степени на окисление: -2, +4, +6 (валентност II, IV, VI). Телурът е химически по-малко активен от сярата и кислорода. Телурът е стабилен на въздух, но изгаря при високи температури, образувайки TeO 2 диоксид. Te реагира с халогени на студено. При нагряване той реагира с много метали, давайки телуриди. Да се ​​разтвори в алкали. Под действието на азотната киселина Te се превръща в телурова киселина, а под действието на царска вода или 30% водороден прекис се превръща в телурова киселина. Химични свойства на 128 Te))))) e = 52, p = 52, n = e 8e 8e 8e 6e


Физиологично действие При нагряване телурът реагира с водорода, за да образува водороден телурид - H 2 Te, безцветен отровен газ с остра, неприятна миризма. Телурът и неговите летливи съединения са токсични. Поглъщането причинява гадене, бронхит, пневмония. Максимално допустимата концентрация във въздуха варира за различни съединения 0,0070,01 mg/m³, във вода 0,0010,01 mg/l.


Получаване Основният източник на утайки е електролитното рафиниране на мед и олово. Утайката се изпича, телурът остава в сгурията, която се промива със солна киселина. Телурът се изолира от получения разтвор на солна киселина чрез преминаване през него на газ серен диоксид SO 2. Добавя се сярна киселина за разделяне на селен и телур. В този случай телурният диоксид TeO 2 се утаява и H 2 SeO 3 остава в разтвор. Телурът се редуцира от оксид TeO 2 с въглища. За пречистване на телур от сяра и селен, способността му под действието на редуциращ агент (Al) в алкална среда да премине в разтворим динатриев дителлурид Na 2 Te 2: 6Te + 2Al + 8NaOH \u003d 3Na 2 Te 2 + 2Na се използва. За да се утаи телур, през разтвора се пропуска въздух или кислород: 2Na 2 Te 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Te + 4NaOH. За да се получи телур с висока чистота, той се хлорира с Te + 2Cl 2 = TeCl 4. Полученият тетрахлорид се пречиства чрез дестилация или ректификация. След това тетрахлоридът се хидролизира с вода: TeCl 4 + 2H 2 O = TeO 2 + 4HCl и полученият TeO 2 се редуцира с водород: TeO 2 + 4H 2 = Te + 2H 2 O.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Телуре петдесет и вторият елемент от периодичната система. Обозначение - Te от латинския "телур". Намира се в петия период, група VIA. Принадлежи към семейството на металоидите. Основният заряд е 52.

Телурът е един от редките елементи: съдържанието му в земната кора е само 0,000001% (маса).

В свободна форма телурът е подобно на метал кристално вещество със сребристо-бял цвят (фиг. 1) с шестоъгълна решетка. Чуплив, лесно се втрива в прах. полупроводник. Плътност 6,25 g/cm 3 . Точка на топене 450 o C, точка на кипене 990 o C.

Съществуването в аморфно състояние е известно.

Ориз. 1. Телур. Външен вид.

Атомно и молекулно тегло на телура

Относителното молекулно тегло на дадено вещество (M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом, а относителната атомна маса на елемент (Ar r) е колко пъти средната маса на атомите на даден химичен елемент е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом.

Тъй като телурът съществува в свободно състояние под формата на моноатомни Te молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси съвпадат. Те са равни на 127,60.

Изотопи на телур

Известно е, че телурът може да се среща в природата под формата на осем стабилни изотопа, два от които са радиоактивни (128 Te и 130 Te): 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te и 126 Te. Техните масови числа са съответно 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 и 130. Ядрото на изотопа на телура 120 Te съдържа петдесет и два протона и шестдесет и осем неутрона, а останалите изотопи се различават от него само по броя на неутроните.

Има изкуствени нестабилни изотопи на телур с масови числа от 105 до 142, както и осемнадесет изомерни състояния на ядра.

телурови йони

На външното енергийно ниво на атома на телура има шест електрона, които са валентни:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 4 .

В резултат на химично взаимодействие телурът отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор, и се превръща в положително зареден йон или приема електрони от друг атом, т.е. е техен акцептор и се превръща в отрицателно зареден йон:

Te 0 -2e → Te +;

Te 0 -4e → Te 4+;

Te 0 -6e → Te 6+;

Te 0 +2e → Te 2- .

Молекула и атом на телур

В свободно състояние телурът съществува под формата на едноатомни Te молекули. Ето някои свойства, които характеризират атома и молекулата на телура:

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Упражнение Изчислете масовите дялове на елементите, които изграждат телуровия диоксид, ако неговата молекулна формула е TeO 2 .
Решение Масовата част на елемент в състава на всяка молекула се определя по формулата:

ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

|
елемент телур, телур wikipedia
Телур / Телур (Te), 52

Атомна маса
(моларна маса)

127.60(3) а. е. м. (g/mol)

Електронна конфигурация Радиус на атома Химични свойства ковалентен радиус Йонен радиус

(+6e) 56 211 (−2e) pm

Електроотрицателност

2.1 (скала на Полинг)

Потенциал на електрода Състояния на окисление

6, +4 , +2, −2

Йонизационна енергия
(първи електрон)

869,0 (9,01) kJ/mol (eV)

Термодинамични свойства на просто вещество Плътност (при n.a.) Температура на топене Температура на кипене Уд. топлина на топене

17,91 kJ/mol

Уд. топлина на изпарение

49,8 kJ/mol

Моларен топлинен капацитет

25,8 J/(K mol)

Моларен обем

20,5 cm³/mol

Кристалната решетка на просто вещество Решетъчна структура

шестоъгълна

Параметри на решетката съотношение c/a Други характеристики Топлопроводимост

(300 K) 14,3 W/(m K)

52
Те 127,60
4d105s25p4

Телур- химичен елемент от 16-та група (според остарялата класификация - основна подгрупагрупа VI, халкогени), от 5-ия период в периодичната система, има атомен номер 52; обозначен със символа Те(лат. Tellurium), принадлежи към семейството на металоидите.

  • 1. История
  • 2 Произход на името
  • 3 Да бъдеш сред природата
    • 3.1 Видове депозити
  • 4 Получаване
    • 4.1 Цени
  • 5 Физични свойства
  • 6 Химични свойства
  • 7 Изотопи
  • 8 Приложение
    • 8.1 Сплави
    • 8.2 Термоелектрически материали
    • 8.3 Полупроводници с тясна междина
    • 8.4 Високотемпературна свръхпроводимост
    • 8.5 Производство на каучук
    • 8.6 Производство на халкогенидни стъкла
    • 8.7 Източници на светлина
    • 8.8 CD-RW
  • 9 Биологична роля
    • 9.1 Физиологично действие
  • 10 бележки
  • 11 връзки

История

За първи път е открит през 1782 г. в златоносните руди на Трансилвания от минния инспектор Франц Йозеф Мюлер (по-късно барон фон Райхенщайн), на територията на Австро-Унгария. През 1798 г. Мартин Хайнрих Клапрот изолира телура и определя неговите най-важни свойства.

произход на името

От латински tellus, Родителен падежтелурис, Земя.

Да бъдеш сред природата

Съдържанието в земната кора е 1·10−6% от теглото. Известни са около 100 телурови минерала. Най-често срещаните телуриди са мед, олово, цинк, сребро и злато. В много сулфиди се наблюдава изоморфна добавка на телур; изоморфизмът Te - S обаче е по-слабо изразен, отколкото в серията Se - S, и ограничена добавка на телур влиза в сулфидите. Сред телуровите минерали, алтаит (PbTe), силванит (AgAuTe4), калаверит (AuTe2), хесит (Ag2Te), кренерит, петцит (Ag3AuTe2), мутманит, монбрейт (Au2Te3), нагиагит (4S5), тетрадимит (Bi2Te2S) важност. Има кислородни съединения на телура, например TeO2 - телурова охра.

Самороден телур също се среща заедно със селен и сяра (японската телурова сяра съдържа 0,17% Te и 0,06% Se).

Видове депозити

Повечето от споменатите минерали са разработени в нискотемпературни златно-сребърни находища, където обикновено се изолират след основната маса сулфиди заедно със самородно злато, сребърни сулфосоли, оловни и бисмутови минерали. Въпреки развитието на голям брой телурови минерали, по-голямата част от телур, извлечен от промишлеността, е включен в състава на сулфидите на други метали. По-специално, телурът, в малко по-малка степен от селена, е включен в състава на халкопирит от медно-никелови находища с магматичен произход, както и халкопирит, разработен в хидротермални находища на меден пирит. Телурът се намира и в пиритни, халкопиритни, молибденитни и галенитни находища на порфирови медни руди, полиметални находища от алтайски тип, галенит на оловно-цинкови находища, свързани със скарни, сулфидно-кобалтови, антимон-живачни и някои други. Съдържанието на телур в молибденита е от 8-53 g/t, в халкопирита 9-31 g/t, в пирита - до 70 g/t.

Касова бележка

Основният източник са утайки от електролитно рафиниране на мед и олово. Утайката се изпича, телурът остава в сгурията, която се промива със солна киселина. Телурът се изолира от получения разтвор на солна киселина чрез преминаване на серен диоксид SO2 през него.

Добавя се сярна киселина за отделяне на селен и телур. В този случай телурният диоксид TeO2 се утаява, докато H2SeO3 остава в разтвор.

Телурът се редуцира от TeO2 оксид с въглища.

За пречистване на телур от сяра и селен се използва способността му под действието на редуциращ агент (Al, Zn) в алкална среда да премине в разтворим динатриев дителлурид Na2Te2:

За да се утаи телур, през разтвора преминава въздух или кислород:

За да се получи телур с висока чистота, той се хлорира.

Полученият тетрахлорид се пречиства чрез дестилация или ректификация. След това тетрахлоридът се хидролизира с вода:

,

и полученият TeO2 се редуцира с водород:

цени

Телурът е рядък елемент и значителното търсене с малък обем на производство определя високата му цена (около $ 200-300 на кг, в зависимост от чистотата), но въпреки това обхватът на неговите приложения непрекъснато се разширява.

Физични свойства

Телурът е крехко, сребристо-бяло вещество с метален блясък. червено-кафяви на тънки слоеве, златисто-жълти на двойки. При нагряване става пластичен. Кристалната решетка е шестоъгълна. Коефициент на топлинно разширение - 1,68·10-5 K−1. Диамагнитни. Полупроводник с ширина на забранената зона от 0,34 eV, тип проводимост - p при нормални условия и при повишена температура, n - при ниска температура (граница на прехода - от минус 80 до минус 100 ° C, в зависимост от чистотата).

Химични свойства

В химичните съединения телурът проявява степени на окисление -2; +2; +4; +6. Той е аналог на сярата и селена, но химически по-малко активен от сярата. Разтворим е в основи, податлив на действие на азотна и сярна киселина, но слабо разтворим в разредена солна киселина. Металният телур започва да реагира с вода при 100 °C.

Образува TeO, TeO2, TeO3 съединения с кислорода. прахообразна форма се окислява във въздуха дори при стайна температура, образувайки TeO2 оксид. При нагряване във въздуха той изгаря, образувайки TeO2 - силно съединение с по-малка летливост от самия телур. Това свойство се използва за пречистване на телур от оксиди, които се редуцират чрез протичане на водород при температура 500-600 °C. Телуровият диоксид е слабо разтворим във вода, добре - в киселинни и алкални разтвори.

В разтопено състояние телурът е доста инертен, поради което графитът и кварцът се използват като контейнерни материали за неговото топене.

Телурът образува съединение с водород при нагряване, лесно реагира с халогени, взаимодейства със сяра и фосфор и метали. При взаимодействие с концентрирана сярна киселина образува сулфит. Образува слаби киселини: телурова (H2Te), телурова (H2TeO3) и телурова (H6TeO6), повечето от чиито соли са слабо разтворими във вода.

изотопи

Основна статия: Изотопи на телур

Има 38 известни нуклида и 18 ядрени изомера на телура с атомни номера, вариращи от 105 до 142. Телурът е най-лекият елемент, чиито известни изотопи претърпяват алфа разпад (изотопи от 106Te до 110Te). Атомната маса на телура (127,60 g/mol) надвишава атомна масаследващият елемент - йод (126,90 g / mol).

В природата се срещат осем изотопа на телур. Шест от тях, 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te и 126Te, са стабилни. Останалите два - 128Te и 130Te - са радиоактивни, и двата претърпяват двойно бета разпадане, превръщайки се съответно в ксенонови изотопи 128Xe и 130Xe. Стабилните изотопи съставляват само 33,3% от общото количество телур, намиращо се в природата, което е възможно поради изключително дългия полуживот на естествените радиоактивни изотопи. Те варират от 7,9 1020 до 2,2 1024 години. Изотопът 128Te има най-дългия потвърден период на полуразпад от всички радионуклиди - 2,2 1024 години или 2,2 септилиона години, което е около 160 трилиона пъти очакваната възраст на Вселената.

Приложение

Сплави

Телурът се използва при производството на оловни сплави с повишена пластичност и якост (използвани например при производството на кабели). С въвеждането на 0,05% телур загубата на олово за разтваряне под въздействието на сярна киселина се намалява 10 пъти и това се използва при производството на оловни батерии. Важно е също така, че легираното с телур олово не отслабва по време на пластична деформация и това прави възможно да се извърши технологията за производство на токоприемници на акумулаторни плочи чрез студено щанцоване и значително да се увеличи експлоатационният живот и специфичните характеристики на батерията.

Термоелектрически материали

Монокристал на бисмутов телурид

Неговата роля е голяма и в производството на полупроводникови материали и по-специално телуриди на олово, бисмут, антимон, цезий. През следващите години производството на лантаноидни телуриди, техните сплави и сплави с метални селениди за производството на термоелектрически генератори с много висока ефективност (до 72-78%) ще стане много важно, което ще направи възможно използването им в енергийния сектор и в автомобилната индустрия.

Така например наскоро беше открита много висока термо-ЕМП в манганов телурид (500 μV/K) и в комбинацията му с бисмут, антимон и лантаноидни селениди, което прави възможно не само постигането на много висока ефективност в термогенераторите, но и но също така да внедри в един етап полупроводников хладилник охлаждане до зоната на криогенни (температурно ниво на течен азот) температури и дори по-ниски. Най-добрият материал на основата на телур за производството на полупроводникови хладилници през последните години е сплав от телур, бисмут и цезий, което направи възможно постигането на рекордно охлаждане до -237 °C. В същото време, като термоелектричен материал, телур-селеновата сплав (70% селен) е обещаваща, която има коефициент на термо-ЕМП около 1200 μV/K.

Полупроводници с тясна междина

Сплавите CMT (кадмий-живак-телур), които имат фантастични характеристики за откриване на радиация от изстрелване на ракети и наблюдение на противника от космоса през атмосферни прозорци, също получиха абсолютно изключително значение (облачността няма значение). MCT е един от най-скъпите материали в съвременната електронна индустрия.

Високотемпературна свръхпроводимост

Редица системи, съдържащи телур, наскоро откриха съществуването в тях на три (възможно четири) фази, в които свръхпроводимостта не изчезва при температура малко над точката на кипене на течния азот.

Производство на каучук

Отделна област на приложение на телура е използването му в процеса на вулканизация на каучук.

Производство на халкогенидни стъкла

Телурът се използва при топенето на специални видове стъкло (където се използва под формата на диоксид), специални стъкла, легирани с редкоземни метали, се използват като активни тела в оптични квантови генератори.

В допълнение, някои стъкла на основата на телур са полупроводници, свойство, което намира приложение в електрониката.

Специални степени на телурово стъкло (предимството на такива стъкла е прозрачност, топимост и електрическа проводимост) се използват при проектирането на специално химическо оборудване (реактори).

Източници на светлина

Телурът намира ограничено приложение за производството на лампи със своите двойки - те имат спектър, много близък до слънчевия.

CD-RW

Телуровата сплав се използва в презаписваеми компактдискове (по-специално от марката "Verbatim" на Mitsubishi Chemical Corporation) за създаване на деформируем отразяващ слой.

Биологична роля

Телурът винаги се съдържа в следи от живите организми и неговата биологична роля не е изяснена.

Физиологично действие

Телурът и неговите летливи съединения са токсични. Поглъщането причинява гадене, бронхит, пневмония. MPC във въздуха варира за различни съединения 0,007-0,01 mg / m³, във вода 0,001-0,01 mg / l. Канцерогенността на телура не е потвърдена.

Като цяло съединенията на телура са по-малко токсични от съединенията на селена.

В случай на отравяне телурът се отделя от тялото под формата на отвратително миришещи летливи органотелурови съединения - алкилтелуриди, главно диметил телурид (CH3) 2Te. Тяхната миризма наподобява миризмата на чесън, следователно, когато дори малки количества телур попаднат в тялото, въздухът, издишан от човек, придобива тази миризма, което е важен симптом на отравяне с телур.

Бележки

  1. 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, Гленда О'Конър, Томас Валчик, Шиге Йонеда, Сянг-Кун Джу. Атомни тегла на елементите 2011 (Технически доклад на IUPAC) // Чиста и приложна химия. - 2013. - кн. 85, бр. 5. - С. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. Телур: електроотрицателности. WebElements. Посетен на 5 август 2010.
  3. Leddicote, G. W. (1961), "Радиохимията на телура", Серия за ядрени науки, Подкомитет по радиохимия, Национална академия на науките-Национален изследователски съвет, стр. 5,
  4. Редакция: Зефиров Н. С. (главен редактор). Химическа енциклопедия: в 5 тома - Москва: Съветска енциклопедия, 1995. - Т. 4. - С. 514. - 639 с. - 20 000 копия. - ISBN 5-85270-039-8.
  5. WebElements Периодична таблица на елементите | телур | кристални структури
  6. Глинка Н. Л. Обща химия. - М .: "Химия", 1977 г., преработен. - С. 395. - 720 с.
  7. 1 2 3 4 Телур - статия от Голямата съветска енциклопедия
  8. 1 2 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). „Оценката на NUBASE за ядрени и разпадни свойства“. Ядрена физика А 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
  9. Изотопът телур-123 се счита за радиоактивен (β-активен с период на полуразпад от 6·1014 години), но след допълнителни измервания е установено, че е стабилен в рамките на чувствителността на експеримента.
  10. 2,2 квадрилиона години - в дългосрочен план.
  11. Телур. Международна програма за химическа безопасност (28 януари 1998 г.). Посетен на 12 януари 2007 г. Архивиран от оригинала на 4 август 2012 г.
  12. Райт, П. Л. (1966). „Сравнителен метаболизъм на селен и телур при овце и свине“. AJP-Наследство 211 (1): 6–10. PMID 5911055.
  13. (1989) "Телур-интоксикация". Klinische Wochenschrift 67 (22): 1152–5. DOI:10.1007/BF01726117. PMID 2586020.
  14. Тейлър, Андрю (1996). Биохимия на телура. Изследване на биологични микроелементи 55 (3): 231–239. DOI:10.1007/BF02785282. PMID 9096851.

Връзки

  • Телур на Webelements
  • Телур в Популярната библиотека на химичните елементи

телур wikipedia, телур харков, телур елемент, телур, телур снимка, телур, телур, телур сорокин, телур сорокин изтегляне, телурокрация

Информация за телур