Теллур (Tellurium), TeХимические элементы / Теллур (Tellurium), Te
Теллур - химический элемент VI группы главной подгруппы периодической системы Менделеева; атомный номер 52, атомная масса 127,60, относится к редким рассеянным элементам. В природе встречается в виде восьми стабильных изотопов с массовыми числами 120, 122-126, 128, 130, из которых наиболее распространены 128Te (31,79%) и 130Te (34,48%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов широкое применение в качестве меченых атомов имеют 127Te (Т1/2 =105 сут) и 129Te (Т1/2 = 33,5 сут). Т. открыт Ф. Мюллером в 1782. Немецкий учёный М. Г. Клапрот подтвердил это открытие и дал элементу название "теллур" (от латинского tellus, родительный падеж telluris - Земля). Первые систематические исследования химии Т. выполнены в 30-х гг. 19 в. И. Я. Берцелиусом.
Распространение в природе. Т. - один из наиболее редких элементов; среднее содержание в земной коре (кларк) ~1×10-7% по массе. В магме и биосфере Т. рассеян; из некоторых горячих подземных источников осаждается вместе с S, Ag, Au, Pb и др. элементами. Известны гидротермальные месторождения Au и цветных металлов, обогащенные Т.; с ними связаны около 40 минералов этого элемента (важнейшие - алтаит, теллуровисмутит и др. теллуриды природные). Характерна примесь Т. в пирите и др. сульфидах. Т. извлекается из полиметаллических руд (см. также Рассеянных элементов руды).
Физические и химические свойства. Т. серебристо-белого цвета с металлическим блеском, хрупок, при нагреве становится пластичным. Кристаллизуется в гексагональной системе: а = 4,4570 А; с = 5,9290 А; плотность 6,25г/см3 при 20°C; tпл 450°C; tkип 990 = 1,0 °C; удельная теплоёмкость при 20 °C 0,204 кдж/(кг × К)[0,047 кал/(г × °C)]; теплопроводность при 20 °C 5,999 вт/(м ×К) [0,014 кал/(см × сек °C)]; температурный коэффициент линейного расширения 1,68×10-5 (20°C). Т. диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость при 18 °C - 0,31×10-6. Твёрдость по Бринеллю 184,3 Мн/м2 (18,43 кгс/мм2). Атомный радиус 1,7 А, ионные радиусы: Те2- 2,22А, Te4+ 0,89А, Te6+ 0,56 А.
Т. - полупроводник. Ширина запрещенной зоны 0,34 эв. При обычных условиях и вплоть до температуры плавления чистый Т. имеет проводимость р-типа. С понижением температуры в интервале (-100 °C) - (-80 °C) происходит переход: проводимость Т. становится n-типа. температура этого перехода зависит от чистоты образца, и она тем ниже, чем чище образец.
Конфигурация внешней электронной оболочки атома Te 5s2 5р4. В соединениях проявляет степени окисления -2; +4; +6, реже +2. Т. - химический аналог серы и селена с более резко выраженными металлическими свойствами. С кислородом Т. образует окись TeO, двуокись TeO2 и трёх-окись TeO3. TeO существует выше 1000 °C в газовой фазе. TeO2 получается при сгорании Te на воздухе, обладает амфотерными свойствами, трудно растворима в воде, но легко - в кислых и щелочных растворах. TeO3 неустойчива, может быть получена только при разложении теллуровой кислоты. При нагревании Т. взаимодействует с водородом с образованием теллуроводорода H2Te - бесцветного ядовитого газа с резким, неприятным запахом. С галогенами реагирует легко; для него характерны галогениды типа TeX2 и TeX4 (где Х-Cl и Вг); получены также TeF4, TeF6; все они легколетучи, водой гидролизуются. Т. непосредственно взаимодействует с неметаллами (S, Р), а также с металлами; он реагирует при комнатной температуре с концентрированными азотной и серной кислотами, в последнем случае образуется TeSO3, окисляющаяся при нагревании до TeOSO4. Известны относительно слабые кислоты Te: теллуроводородная (раствор H2Te в воде), теллуристая H2TeO3 и теллуровая H6TeO6; их соли (соответственно теллуриды, теллуриты и теллураты) слабо или совсем нерастворимы в воде (за исключением солей щелочных металлов и аммония). Известны некоторые органические производные Т., например RTeH, диалкилтеллуриды R2Te - легкокипящие жидкости с неприятным запахом.
Получение. Т. извлекается попутно при переработке сульфидных руд из полупродуктов медного, свинцово-цинкового производства, а также из некоторых золотых руд. Основным источником сырья для производства Т. являются шламы электролиза меди, содержащие от 0,5 до 2% Te, а также Ag, Au, Se, Cu и др. элементы. Шламы сначала освобождаются от Cu, Se, остаток, содержащий благородные металлы, Te, Pb, Sb и др. компоненты, переплавляют с целью получения сплава золота с серебром. Т. при этом в виде Na2TeO3 переходит в содово-теллуровые шлаки, где содержание его достигает 20-35%. Шлаки дробят, размалывают и выщелачивают водой. Из раствора Т. осаждается электролизом на катоде. Полученный теллуровый концентрат обрабатывают щёлочью в присутствии алюминиевого порошка, переводя Т. в раствор в виде теллуридов. Раствор отделяется от нерастворимого остатка, концентрирующего примеси тяжёлых металлов, и продувается воздухом. При этом Т. (чистотой 99%) осаждается в элементарном состоянии. Т. повышенной чистоты получают повторением теллуридной переработки. Наиболее чистый Т. получают сочетанием методов химической очистки, дистилляции, зонной плавки.
Применение. Т. используют в полупроводниковой технике (см. Полупроводниковые материалы); в качестве легирующей добавки - в сплавах свинца, чугуне и стали для улучшения их обрабатываемости и повышения механических характеристик; Bi2Te3 и Sb2Te3 применяют в термогенераторах, a CdTe - в солнечных батареях и в качестве полупроводниковых лазерных материалов. Т. используют также для отбеливания чугуна, вулканизации латексных смесей, производства коричневых и красных стекол и эмалей.
Смотрите также
Получение экстракционной фосфорной кислоты
...
Предмет аналитической химии и основные этапы её развития
...