La struttura dell'atomo di tellurio. Struttura dell'atomo di tellurio Minerali di tellurio

È improbabile che qualcuno creda alla storia del capitano di mare, che, inoltre, è un lottatore circense professionista, un famoso metallurgista e un medico consulente in una clinica chirurgica. Nel mondo degli elementi chimici, una tale varietà di professioni è un fenomeno molto comune, e l’espressione di Kozma Prutkov non si applica a loro: “Uno specialista è come il gumboil: la sua completezza è unilaterale”. Ricordiamo (anche prima di parlare dell'oggetto principale della nostra storia) il ferro nelle automobili e il ferro nel sangue, il ferro è un concentratore di campo magnetico e il ferro è parte integrante dell'ocra... È vero, la "formazione professionale" degli elementi a volte ha richiesto molto più tempo della preparazione dello yoga intermedio. Quindi l'elemento n. 52, di cui stiamo per parlare, è stato utilizzato per molti anni solo per dimostrare cosa sia realmente, questo elemento che prende il nome dal nostro pianeta: “tellurium” - da tellus, che in latino significa “Terra” "

Questo elemento è stato scoperto quasi due secoli fa. Nel 1782, l'ispettore minerario Franz Joseph Müller (in seguito barone von Reichenstein) esaminò il minerale d'oro trovato a Semigorye, nell'allora Austria-Ungheria. Si è rivelato così difficile decifrare la composizione del minerale che è stato chiamato Aurum problematicum - "oro dubbio". Fu da questo "oro" che Muller isolò un nuovo metallo, ma non c'era la completa certezza che fosse veramente nuovo. (Più tardi si scoprì che Müller si sbagliava su qualcos'altro: l'elemento da lui scoperto era nuovo, ma può essere classificato come metallo solo con grande riserva.)

Per dissipare i dubbi, Müller si rivolse in aiuto a un eminente specialista, il mineralogista e chimico analitico svedese Bergman.

Sfortunatamente, lo scienziato morì prima di terminare l'analisi della sostanza inviata: in quegli anni i metodi analitici erano già abbastanza accurati, ma l'analisi richiedeva molto tempo.

Anche altri scienziati tentarono di studiare l'elemento scoperto da Müller, ma solo 16 anni dopo la sua scoperta Martin Heinrich Klaproth, uno dei più importanti chimici dell'epoca, dimostrò inconfutabilmente che questo elemento era in realtà nuovo e gli propose il nome "tellurio" .

Come sempre, dopo la scoperta dell'elemento, è iniziata la ricerca delle sue applicazioni. Apparentemente, sulla base del vecchio principio risalente ai tempi dell'atrochimica - il mondo è una farmacia, il francese Fournier ha cercato di curare alcune malattie gravi con il tellurio, in particolare la lebbra. Ma senza successo: solo molti anni dopo il tellurio fu in grado di fornire ai medici alcuni “servizi minori”. Più precisamente, non il tellurio stesso, ma i sali dell'acido tellurico K 2 TeO 3 e Na 2 TeO 3, che iniziarono ad essere utilizzati in microbiologia come coloranti che conferiscono un certo colore ai batteri studiati. Pertanto, con l'aiuto dei composti del tellurio, il bacillo della difterite viene isolato in modo affidabile da una massa di batteri. Se non nel trattamento, almeno nella diagnosi, l'elemento n. 52 si è rivelato utile ai medici.

Ma a volte questo elemento, e ancor più alcuni dei suoi composti, aggiungono problemi ai medici. Il tellurio è piuttosto tossico. Nel nostro Paese la concentrazione massima consentita di tellurio nell'aria è pari a 0,01 mg/m3. Tra i composti del tellurio, il più pericoloso è il tellururo di idrogeno H 2 Te, un gas velenoso incolore con un odore sgradevole. Quest'ultimo è del tutto naturale: il tellurio è un analogo dello zolfo, il che significa che H 2 Te dovrebbe essere simile all'idrogeno solforato. Irrita i bronchi e ha un effetto dannoso sul sistema nervoso.

Queste proprietà spiacevoli non hanno impedito al tellurio di entrare nella tecnologia e di acquisire molte “professioni”.

I metallurgisti sono interessati al tellurio perché anche piccole aggiunte di piombo aumentano notevolmente la forza e la resistenza chimica di questo importante metallo. Il piombo drogato con tellurio viene utilizzato nell'industria dei cavi e in quella chimica. Pertanto, la durata dei dispositivi per la produzione di acido solforico rivestiti internamente con una lega piombo-tellurio (fino allo 0,5% Te) è doppia rispetto a quella degli stessi dispositivi rivestiti semplicemente con piombo. L'aggiunta di tellurio al rame e all'acciaio ne facilita la lavorazione.

Nella produzione del vetro, il tellurio viene utilizzato per conferire al vetro un colore marrone e un indice di rifrazione più elevato. Nell'industria della gomma viene talvolta utilizzato come analogo dello zolfo per la vulcanizzazione della gomma.

Il tellurio è un semiconduttore

Tuttavia, queste industrie non sono state responsabili dell’aumento dei prezzi e della domanda dell’elemento n. 52. Questo salto si è verificato all'inizio degli anni '60 del nostro secolo. Il tellurio è un tipico semiconduttore e un semiconduttore tecnologico. A differenza del germanio e del silicio, si scioglie con relativa facilità (punto di fusione 449,8°C) ed evapora (bolle a poco meno di 1000°C). Di conseguenza, da esso è facile ottenere sottili pellicole semiconduttrici, che sono di particolare interesse per la moderna microelettronica.

Tuttavia, il tellurio puro come semiconduttore viene utilizzato in misura limitata - per la produzione di transistor ad effetto di campo di alcuni tipi e in dispositivi che misurano l'intensità della radiazione gamma. Inoltre, nell'arseniuro di gallio (il terzo semiconduttore più importante dopo il silicio e il germanio) viene deliberatamente introdotta un'impurità di tellurio per creare in esso una conduttività di tipo elettronico*.

* I due tipi di conduttività inerenti ai semiconduttori sono descritti in dettaglio nell'articolo “Germanio”.

L'ambito di applicazione di alcuni tellururi - composti di tellurio con metalli - è molto più ampio. I tellururi di bismuto Bi 2 Te 3 e di antimonio Sb 2 Te 3 sono diventati i materiali più importanti per i generatori termoelettrici. Per spiegare perché ciò è accaduto, facciamo una breve digressione nel campo della fisica e della storia.

Un secolo e mezzo fa (nel 1821), il fisico tedesco Seebeck scoprì che in un circuito elettrico chiuso costituito da materiali diversi, i cui contatti sono a temperature diverse, viene creata una forza elettromotrice (si chiama termo-emf). Dopo 12 anni, lo svizzero Peltier scoprì un effetto opposto all'effetto Seebeck: quando una corrente elettrica scorre attraverso un circuito composto da diversi materiali, nei punti di contatto, oltre al consueto calore Joule, viene rilasciata una certa quantità di calore o assorbito (a seconda della direzione della corrente).

Per circa 100 anni queste scoperte rimasero “cose in sé”, fatti curiosi, nulla più. E non sarebbe un'esagerazione affermare che una nuova vita per entrambi questi effetti iniziò dopo che l'Eroe del lavoro socialista, l'accademico A.F. Ioffe e i suoi colleghi hanno sviluppato una teoria sull'utilizzo di materiali semiconduttori per la produzione di termoelementi. E presto questa teoria fu incarnata in veri generatori termoelettrici e frigoriferi termoelettrici per vari scopi.

In particolare, i generatori termoelettrici, che utilizzano tellururi di bismuto, piombo e antimonio, forniscono energia ai satelliti artificiali terrestri, agli impianti di navigazione e meteorologici e ai dispositivi di protezione catodica delle principali condotte. Gli stessi materiali aiutano a mantenere la temperatura desiderata in molti dispositivi elettronici e microelettronici.

Negli ultimi anni, un altro composto chimico del tellurio con proprietà semiconduttrici, il tellururo di cadmio CdTe, ha suscitato grande interesse. Questo materiale viene utilizzato per la produzione di celle solari, laser, fotoresistenze e contatori di radiazioni. Il tellururo di cadmio è famoso anche per il fatto che è uno dei pochi semiconduttori in cui l'effetto Han si manifesta in modo evidente.

L'essenza di quest'ultimo è che l'introduzione stessa di una piccola piastra del semiconduttore corrispondente in un campo elettrico sufficientemente forte porta alla generazione di emissioni radio ad alta frequenza. L'effetto Hahn ha già trovato applicazione nella tecnologia radar.

In conclusione, possiamo dire che quantitativamente la principale “professione” del tellurio è quella di legare piombo e altri metalli. Qualitativamente, la cosa principale, ovviamente, è il lavoro del tellurio e dei tellururi come semiconduttori.

Additivo utile

Nella tavola periodica, il tellurio si trova nel sottogruppo principale del gruppo VI accanto allo zolfo e al selenio. Questi tre elementi sono simili nelle proprietà chimiche e spesso si accompagnano in natura. Ma la quota di zolfo nella crosta terrestre è dello 0,03%, il selenio è solo del 10–5% e il tellurio è addirittura un ordine di grandezza inferiore – 10–6%. Naturalmente, il tellurio, come il selenio, si trova spesso nei composti naturali dello zolfo, come impurità. Succede però (ricordiamo il minerale in cui è stato scoperto il tellurio) che venga a contatto con oro, argento, rame e altri elementi. Sul nostro pianeta sono stati scoperti più di 110 giacimenti di quaranta minerali di tellurio. Ma viene sempre estratto insieme al selenio, all'oro o ad altri metalli.

Nell'URSS sono noti minerali contenenti tellurio di rame-nichel di Pechenga e Monchegorsk, minerali di piombo-zinco contenenti tellurio di Altai e numerosi altri depositi.

Il tellurio viene isolato dal minerale di rame nella fase di purificazione del rame blister mediante elettrolisi. Un sedimento, il fango, cade sul fondo dell'elettrolizzatore. Questo è un prodotto intermedio molto costoso. Per illustrare la composizione dei fanghi di uno degli impianti canadesi: 49,8% rame, 1,976% oro, 10,52% argento, 28,42% selenio e 3,83% tellurio. Tutti questi preziosi componenti dei fanghi devono essere separati e ci sono diversi modi per farlo. Eccone uno.

Il fango viene fuso in un forno e l'aria viene fatta passare attraverso la massa fusa. I metalli, ad eccezione dell'oro e dell'argento, si ossidano e si trasformano in scorie. Anche il selenio e il tellurio vengono ossidati, ma in ossidi volatili, che vengono catturati in dispositivi speciali (scrubber), quindi disciolti e convertiti in acidi: selenio H 2 SeO 3 e tellurico H 2 TeO 3 . Se l'anidride solforosa SO2 viene fatta passare attraverso questa soluzione, si verificheranno le seguenti reazioni:

H2SeO3 + 2SO2 + H2O → Se ↓ + 2H2SO4,

H2TeO3 + 2SO2 + H2O → Te↓ + 2H2SO4.

Tellurio e selenio cadono allo stesso tempo, il che è molto indesiderabile: ne abbiamo bisogno separatamente. Pertanto le condizioni di processo vengono selezionate in modo tale che, secondo le leggi della termodinamica chimica, venga innanzitutto ridotto il selenio. Ciò è aiutato selezionando la concentrazione ottimale di acido cloridrico aggiunto alla soluzione.

Viene quindi depositato il tellurio. La polvere grigia risultante, ovviamente, contiene una certa quantità di selenio e, inoltre, zolfo, piombo, rame, sodio, silicio, alluminio, ferro, stagno, antimonio, bismuto, argento, magnesio, oro, arsenico, cloro. Il tellurio deve essere purificato da tutti questi elementi prima con metodi chimici, poi mediante distillazione o fusione zonale. Naturalmente il tellurio viene estratto da minerali diversi in modi diversi.

Il tellurio è dannoso

Il tellurio viene utilizzato sempre più ampiamente e, quindi, il numero di persone che ci lavorano è in aumento. Nella prima parte della storia dell'elemento n. 52 abbiamo già menzionato la tossicità del tellurio e dei suoi composti. Parliamo di questo più nel dettaglio, proprio perché sempre più persone devono lavorare con il tellurio. Ecco una citazione da una tesi sul tellurio come veleno industriale: i ratti bianchi iniettati con aerosol di tellurio “mostravano irrequietezza, starnutivano, si strofinavano la faccia e diventavano letargici e sonnolenti”. Il tellurio ha un effetto simile sulle persone.

E il tellurio stesso e i suoi composti possono portare problemi di diversi “calibri”. Essi, ad esempio, causano la calvizie, influenzano la composizione del sangue e possono bloccare vari sistemi enzimatici. I sintomi di avvelenamento cronico con tellurio elementare sono nausea, sonnolenza, emaciazione; l'aria espirata acquista un odore sgradevole, agliaceo, di tellururi alchilici.

In caso di avvelenamento acuto da tellurio, viene somministrato per via endovenosa siero con glucosio e talvolta anche morfina. L'acido ascorbico è usato come profilassi. Ma la prevenzione principale è la sigillatura delle custodie dei dispositivi, l'automazione dei processi in cui sono coinvolti il ​​tellurio e i suoi composti.

L'elemento n. 52 apporta molti vantaggi e quindi merita attenzione. Ma lavorare con esso richiede cautela, chiarezza e, ancora una volta, attenzione concentrata.

Aspetto del tellurio

Il tellurio cristallino è molto simile all'antimonio. Il suo colore è bianco-argenteo. I cristalli sono esagonali, gli atomi in essi contenuti formano catene elicoidali e sono collegati da legami covalenti ai loro vicini più prossimi. Pertanto, il tellurio elementare può essere considerato un polimero inorganico. Il tellurio cristallino è caratterizzato da una lucentezza metallica, anche se a causa del suo complesso di proprietà chimiche può piuttosto essere classificato come un non metallo. Il tellurio è fragile e abbastanza facile da trasformare in polvere. La questione dell'esistenza di una modificazione amorfa del tellurio non è stata chiaramente risolta. Quando il tellurio viene ridotto dall'acido tellurico o tellurico si forma un precipitato, ma non è ancora chiaro se queste particelle siano veramente amorfe o solo cristalli molto piccoli.

Anidride bicolore

Come si addice ad un analogo dello zolfo, il tellurio mostra valenze di 2–, 4+ e 6+, e molto meno spesso 2+. Il monossido di tellurio TeO può esistere solo in forma gassosa e si ossida facilmente a TeO 2 . Si tratta di una sostanza cristallina bianca, non igroscopica, completamente stabile, che fonde senza decomposizione a 733°C; ha una struttura polimerica, le cui molecole sono costruite in questo modo:

Il biossido di tellurio è quasi insolubile in acqua: solo una parte di TeO 2 per 1,5 milioni di parti di acqua passa nella soluzione e si forma una soluzione di acido tellurico debole H 2 TeO 3 di concentrazione trascurabile. Anche le proprietà acide dell'acido tellurico H 6 TeO 6 sono debolmente espresse. Questa formula (e non H 2 TeO 4) le è stata assegnata dopo che sono stati ottenuti i sali della composizione Ag 6 TeO 6 e Hg 3 TeO 6, che sono altamente solubili in acqua. L'anidride TeO 3 che forma l'acido tellurico è praticamente insolubile in acqua. Questa sostanza esiste in due modifiche: gialla e grigia: α-TeO 3 e β-TeO 3. L'anidride grigia del tellurio è molto stabile: anche se riscaldata non viene influenzata dagli acidi e dagli alcali concentrati. Si purifica dalla varietà gialla facendo bollire la miscela in potassio caustico concentrato.

Seconda eccezione

Durante la creazione della tavola periodica, Mendeleev collocò il tellurio e il suo vicino iodio (così come l'argon e il potassio) nei gruppi VI e VII non secondo, ma contrariamente ai loro pesi atomici. Infatti, la massa atomica del tellurio è 127,61 e quella dello iodio è 126,91. Ciò significa che lo iodio non dovrebbe trovarsi dietro il tellurio, ma davanti ad esso. Mendeleev, tuttavia, non dubitava della correttezza del suo ragionamento, poiché riteneva che i pesi atomici di questi elementi non fossero determinati con sufficiente precisione. L'amico intimo di Mendeleev, il chimico ceco Boguslav Brauner, controllò attentamente i pesi atomici del tellurio e dello iodio, ma i suoi dati coincidevano con quelli precedenti. La validità delle eccezioni che confermano la regola fu stabilita solo quando il sistema periodico non si basò sui pesi atomici, ma sulle cariche nucleari, quando divenne nota la composizione isotopica di entrambi gli elementi. Il tellurio, a differenza dello iodio, è dominato da isotopi pesanti.

A proposito, sugli isotopi. Attualmente sono noti 22 isotopi dell'elemento n. 52. Otto di essi - con numeri di massa 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 e 130 - sono stabili. Gli ultimi due isotopi sono i più comuni: rispettivamente 31,79 e 34,48%.

Minerali di tellurio

Sebbene il tellurio sia significativamente meno abbondante sulla Terra del selenio, si conoscono più minerali dell'elemento 52 rispetto a quelli del suo omologo. I minerali di tellurio sono di due tipi nella composizione: tellururi o prodotti dell'ossidazione dei tellururi nella crosta terrestre. Tra i primi ci sono la calaverite AuTe 2 e la krennerite (Au, Ag) Te 2, che sono tra i pochi composti naturali dell'oro. Sono noti anche i tellururi naturali di bismuto, piombo e mercurio. Il tellurio nativo si trova molto raramente in natura. Anche prima della scoperta di questo elemento, a volte veniva trovato nei minerali di solfuro, ma non poteva essere identificato correttamente. I minerali di tellurio non hanno alcun significato pratico: tutto il tellurio industriale è un sottoprodotto della lavorazione di minerali di altri metalli.

Quelli - chimica. elemento VI del gruppo del sistema periodico degli elementi; A. N. 52, a. 127,60. Una sostanza fragile, lucida, grigio-argento, con una lucentezza metallica. Nei composti presenta stati di ossidazione di -2, +4 e +6. Natural B è costituito da otto isotopi stabili con numeri di massa 120, 122-126, 128 e 130. Sono noti 16 isotopi radioattivi con emivite da 2 a 154 giorni. Gli isotopi pesanti più comuni sono quelli con numero di massa 128 e 130. T. fu scoperto (1782) dagli ungheresi. ricercatore F. Muller von Reichenstein. Il tellurio è un oligoelemento; il suo contenuto nella crosta terrestre è del 10-7%. Contenuto in molti minerali tra cui oro, argento, platino, rame, ferro, piombo, bismuto e solfuri. Il reticolo cristallino di T. è esagonale con periodi a - 4.4570 A e c = 5.9290 A. Densità (t-pa 20p C) 6,22 g/cm3; /pl 449,5° C; punto di ebollizione 990±2° C.

È nota una modifica “amorfa” del Tellurio (polvere marrone scuro), che diventa cristallino in modo irreversibile quando riscaldato. Coefficiente di temperatura espansione lineare del policristallino T. (16-17) 10-6 gradi-1, coefficiente y. conducibilità termica (temperatura 20° C) 0,014 cal/cm X X sec x gradi; capacità termica specifica (temperatura 25° C) 0,048 cal/g x deg. T. è un semiconduttore con una banda proibita di 0,34 eV. La conduttività elettrica del cristallo dipende dalla purezza e dal grado di perfezione del cristallo. Nei campioni più puri è pari a ~0,02 ohm-1 x cm-1. Mobilità elettronica 1700, mobilità lacuna 1200 cm2/v x sec. Una volta fuso, il tellurio si trasforma in uno stato metallico. Il tellurio è diamagnetico, la suscettibilità magnetica specifica è 0,3 10-6 cm3/g (a temperatura ambiente). Durezza sulla scala Mohs 2,0-2,5; Mercoledì microdurezza 58 kgf/mm2, modulo elastico 4200 kgf/mm2, coefficiente. comprimibilità (temperatura 30° C) 1,5-10 6 cm2/kgf. I singoli cristalli di tellurio con orientamento (0001) si rompono fragile con una sollecitazione di 14 kgf/mm2.

Secondo la chimica Holy T. ti ricorda lo zolfo. , ma meno attivo. A temperatura ambiente non si ossida all'aria; se riscaldato brucia formando biossido di Te02 - cristallino bianco, poco solubile in acqua. Sono noti anche TeO e Te03, meno stabili del Te02. In condizioni normali il Tellurio reagisce molto lentamente con l'acqua con liberazione di idrogeno e formazione di acido solforico con formazione di una soluzione rossa di TeS03; Se diluito con acqua, si verifica una reazione inversa con il rilascio di tellurio. T. si dissolve nell'acido nitrico per formare acido tellurico H2TeO3; nell'acido cloridrico diluito si dissolve leggermente.

Il tellurio si dissolve lentamente negli alcali. Con l'idrogeno forma il tellururo H2Te - un gas incolore dall'odore sgradevole, che condensa ad una temperatura di -2°C e solidifica ad una temperatura di -51,2°C, un composto instabile che si decompone facilmente sotto l'influenza di agenti ossidanti anche deboli. Il tellurio non forma solfuri stabili in condizioni normali; il composto TeS2 è stabile a temperature fino a -20° C. T forma soluzioni solide continue con il selenio. Le composizioni note sono TeXb (solo fluoro), TeX4 e TeX2, ottenute mediante interazione diretta di elementi. A temperatura ambiente tutto è solido, parzialmente decomposto con l'acqua; solo il TeFe è un gas incolore con un odore sgradevole. Quando riscaldato, T. reagisce con molti metalli, formando.

Le materie prime per la produzione del Tellurio sono i fanghi derivanti dalla produzione di rame-nichel e acido solforico, nonché i prodotti ottenuti dalla raffinazione del piombo. I fanghi anodici vengono lavorati utilizzando un metodo acido o alcalino, convertendo lo zolfo nello stato tetravalente e quindi riducendolo con anidride solforosa dalle soluzioni alla fine della soluzione. cloridrico o elettrolitico. Inoltre, i materiali contenenti T. possono essere lavorati utilizzando il metodo del cloro. Il tellurio di elevata purezza si ottiene mediante sublimazione e ricristallizzazione zonale (il metodo più efficace di purificazione profonda, che consente di ottenere una sostanza con una purezza del 99,9999%).

I composti del tellurio sono tossici, il loro effetto sul corpo umano è simile all'effetto dei composti del selenio e dell'arsenico. Il veleno più potente è il tellururo. La concentrazione massima consentita di T nell'aria è 0,01 mg/mV. Il T viene utilizzato nella vulcanizzazione della gomma e nella produzione di cavi di piombo (l'aggiunta fino allo 0,1% di Te migliora le proprietà meccaniche del piombo). I composti T. sono utilizzati nell'industria del vetro (per la colorazione del vetro e della porcellana) e nella fotografia. Il tellurio è ampiamente utilizzato nella sintesi di composti semiconduttori. Le connessioni T. sono il materiale principale per la produzione di termoelementi.

Il tellurio è un oligoelemento (il loro contenuto nella crosta terrestre è 1 ⋅ 10⁻ ⁷ %. Il tellurio raramente si forma indipendente. Di solito si trova in natura come impurità nei solfuri, nonché nello zolfo nativo. Le principali fonti di tellurio e selenio sono i rifiuti della produzione di acido solforico, che si accumulano nelle camere della polvere, nonché i sedimenti (fanghi) formati durante la purificazione elettrolitica del rame. I fanghi contengono, tra le altre impurità, anche seleniuro d'argento Ag 2 Se e alcuni. Quando si bruciano i fanghi, si forma ossido di tellurio TeO 2 , nonché ossidi di metalli pesanti. Il tellurio è ridotto dagli ossidi di TeO 2 in caso di esposizione al biossido di zolfo in un ambiente acquatico:

TeO2 + H2O = H2TeO3

H2SeO3 + 2SO2 + H2O = Se + 2H2SO4

Il tellurio, come , forma modifiche allotropiche: cristalline e amorfe. Il tellurio cristallino è di colore grigio-argento, fragile e facilmente macinabile in polvere. La sua conduttività elettrica è insignificante, ma aumenta quando è illuminata. Il tellurio amorfo è di colore marrone ed è meno stabile del tellurio amorfo a 25 gradi. diventa cristallino.

In termini di proprietà chimiche, il tellurio ha somiglianze significative con lo zolfo. Brucia nell'aria (blu-verdastro), formando i corrispondenti ossidi TeO 2. A differenza dell'SO2 L'ossido di tellurio è una sostanza cristallina ed è scarsamente solubile in acqua.

Il tellurio non si combina direttamente con l'idrogeno. Quando riscaldato, reagisce con molti metalli, formando i sali corrispondenti (), ad esempio K 2 Te. Il tellurio reagisce con l'acqua anche in condizioni normali:

Te + 2H 2 O = TeO 2 + 2H 2

Come il selenio, il tellurio viene ossidato nei corrispondenti acidi H 2TeO4 , ma in condizioni più severe e sotto l'azione di altri agenti ossidanti:

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

Nelle soluzioni acquose bollenti di alcali, il tellurio, come lo zolfo, si dissolve lentamente:

3Te + 6KOH = 6K2Te + K2TeO3 + 3H2O

Il tellurio è utilizzato principalmente come materiale semiconduttore.

Proprietà del tellurio

Il tellururo di idrogeno può essere preparato trattando i tellururi con acidi diluiti:

Na2Te + H2SO4 = Na2SO4 + H2Te

Il tellururo di idrogeno in condizioni normali è un gas incolore con odori sgradevoli caratteristici (più sgradevoli dell'odore di H 2 S, ma più tossico, e il tellururo di idrogeno è meno tossico). Gli idruri di tellurio mostrano proprietà riducenti in misura maggiore rispetto a H 2 Il Te in acqua è approssimativamente uguale a quello dell'idrogeno solforato. Le soluzioni acquose di idruri mostrano una pronunciata reazione acida dovuta alla loro dissociazione in soluzioni acquose secondo il seguente schema:

H2Te ↔ H + HTe ⁺

↓

H+Te²⁺

Nella serie O - S - Se - Te, i raggi dei loro ioni sono E² ⁺ contenere uno ione idrogeno. Ciò è confermato da dati sperimentali, che hanno confermato che l'acido idrotellurico è più forte dell'acido idrosolfuro.

Nella serie O - S - Se - Te aumenta la capacità di dissociazione termica degli idruri: è molto difficile decomporre l'acqua quando riscaldata e gli idruri di tellurio sono instabili e si decompongono anche a basso riscaldamento.

I sali dell'acido idrotellurico (telluridi) hanno proprietà simili ai solfuri. Sono ottenuti, come i solfuri, dall'azione dell'idrogeno di tellurio su sali metallici solubili.

I tellururi sono simili ai solfuri in termini di solubilità in acqua e acidi. Ad esempio, quando l'idrogeno tellurio viene fatto passare attraverso una soluzione acquosa di Cu 2 SO 4 si ottiene il tellururo di rame:

H2Te + CuSO4 = H2SO4 + CuTe

Il Te forma composti con l'ossigeno: TeO 2 e TeO3 si formano durante la combustione del tellurio nell'aria, durante la cottura dei tellururi, e anche durante la combustione degli idruri di tellurio:

Te + O2 = TeO2

2ZnTe + 3O2 = 2ZnO + 2TeO2

2H2Te + 3O2 = 2H2O + 2TeO2

TeO2 - ossidi acidi (anidridi). Quando disciolti in acqua formano, rispettivamente, acido tellurico:

TeO2 + H2O = H2TeO3

Questo acido si dissocia in una soluzione acquosa in modo leggermente meno forte dell'acido solforoso. L'acido tellurico non è stato ottenuto in forma libera ed esiste solo in soluzioni acquose.

Mentre i composti dello zolfo con uno stato di ossidazione pari a 4+ nelle reazioni chimiche agiscono prevalentemente come agenti riducenti, con un aumento dello stato di ossidazione dello zolfo a 6+, TeO 2 e gli acidi corrispondenti presentano principalmente proprietà ossidanti, essendo rispettivamente ridotti a Te. In pratica il tellurio si ottiene in forma libera utilizzando questi metodi:

H2TeO3 + 2SO2 + H2O = 2H2SO4 + Te

L'acido tellurico mostra proprietà riducenti solo quando interagisce con forti agenti ossidanti:

3H2TeO3 + HClO3 = 3H2TeO4 + HCl

Acido tellurico libero H 2TeO4 - solitamente isolato come idrato cristallino H 2TeO4·2H2 O che si scrive H 6TeO6 . Nell'acido orthotellurico H 6TeO6 gli atomi di idrogeno possono essere parzialmente o completamente sostituiti da atomi di metallo, formando sali di Na6TeO6.

Il tellurio è una sostanza bianco-argentea, fragile, con una caratteristica lucentezza metallica. In questo caso, un sottile strato di tellurio quando esposto alla luce ha una tinta rosso-marrone e il vapore ha un colore giallo dorato. Poiché il tellurio è inerte, il quarzo o la grafite vengono utilizzati come materiali contenitori durante la fusione. Il tellurio è un elemento raro e la sua significativa domanda ne determina il costo elevato.

Nella produzione del tellurio vengono utilizzati principalmente gli scarti della raffinazione elettrolitica del piombo e del rame. Dopo aver bruciato i fanghi, il tellurio precipita nella cenere, dopodiché viene lavato in acido cloridrico. La soluzione di acido cloridrico risultante viene isolata passando attraverso l'anidride solforosa. Per un'ulteriore purificazione da zolfo, selenio e altre impurità, il tellurio viene sciolto in un mezzo alcalino, dove sotto l'azione di alluminio o zinco si trasforma in ditelluride disodico. Viene quindi fatto passare attraverso l'ossigeno o l'aria e, per ottenere tellurio di elevata purezza, viene clorurato, seguito da purificazione mediante rettifica, idrolizzato con acqua e ridotto con idrogeno.

I principali produttori di tellurio nella CSI sono:

Stabilimento minerario e metallurgico OJSC Almalyk (Uzbekistan);
- OJSC “Ural Mining and Metallurgical Company” (Federazione Russa);
- Impianto elettrolita in rame CJSC Kyshtym (Federazione Russa).

Il tellurio viene utilizzato nella produzione di piombo speciale, che ha maggiore resistenza e duttilità. Questa proprietà è ampiamente utilizzata nella produzione di fili e altri prodotti via cavo. La combinazione di tellurio e piombo riduce di 10 volte la dissoluzione del piombo sotto l'influenza dell'acido solforico. Questa proprietà è utilizzata nelle batterie al piombo.

Nelle apparecchiature chimiche speciali vengono utilizzati vetri al tellurio che hanno trasparenza, conduttività elettrica e fusibilità eccezionali. Alcuni tipi di vetri con aggiunta di tellurio sono semiconduttori. Sono ampiamente utilizzati in elettronica. E vetri speciali, con biossido di tellurio, drogato con metalli delle terre rare, vengono utilizzati come corpi attivi nei generatori quantistici ottici.

Le leghe di tellurio vengono utilizzate per creare uno strato deformabile riflettente di compact disc. Il tellurio sotto forma di vapore viene utilizzato per le lampade fluorescenti. La luce emessa da tali lampade ha uno spettro paragonabile alla luce solare naturale.

Il tellurio è un elemento chimico del gruppo 16 (secondo la classificazione obsoleta - il sottogruppo principale del gruppo VI, calcogeni), periodo 5 nella tavola periodica, ha numero atomico 52; indicato con il simbolo Te (dal latino Tellurium), appartiene alla famiglia dei metalloidi.
Il contenuto nella crosta terrestre è pari all'1,10-6% in peso. Si conoscono circa 100 minerali di tellurio. I tellururi più comuni sono rame, piombo, zinco, argento e oro.
In molti solfuri si osserva una miscela isomorfa di tellurio, ma l'isomorfismo Te - S è meno pronunciato rispetto alla serie Se - S e i solfuri contengono una miscela limitata di tellurio. Tra i minerali del tellurio rientrano l'altaite (PbTe), la silvanite (AgAuTe4), la calaverite (AuTe2), l'essite (Ag2Te), la krennerite [(Au, Ag)Te], la petzite (Ag3AuTe2), la muthmannite [(Ag, Au)Te] particolare importanza montbreuite (Au2Te3), nagiagite (4S5), tetradimite (Bi2Te2S). Esistono composti dell'ossigeno del tellurio, ad esempio TeO2 - tellurio ocra. Il tellurio nativo si trova anche insieme al selenio e allo zolfo (lo zolfo tellurico giapponese contiene lo 0,17% di Te e lo 0,06% di Se).

Riserve nei depositi di tellurio nel 2012, tonnellate *

*Dati del Geological Survey degli Stati Uniti

La principale fonte di tellurio sono i fanghi prodotti durante la purificazione elettrolitica del rame blister (anodico). Per ogni 500 tonnellate di minerale di rame, c'è tipicamente una libbra (0,45 kg) di tellurio. Il tellurio è prodotto principalmente negli Stati Uniti, Cina, Belgio, Russia, Giappone e Canada.
L'impasto liquido dell'anodo contiene seleniuri e tellururi di metalli nobili in composizioni con la formula M2Se o M2Te (M = Cu, Ag, Au). A temperature di 500°C il fango anodico viene riscaldato con carbonato di sodio in presenza di aria. Gli ioni metallici vengono ridotti a metalli mentre il tellururo viene convertito in tellurito di sodio - M2Te + O2 + Na2CO3 > Na2TeO3 + 2M + CO2.
I telluriti fuoriescono dalle miscele con acqua e sono solitamente presenti come idrotelluriti HTeO3– in soluzione. Durante questo processo si formano anche seleniti, ma possono essere separati aggiungendo acido solforico. Le idrotellurite si trasformano in biossido di tellurio insolubile, mentre i seleniti rimangono in soluzione - HTeO3- + ОH– + H2SO4 > TeO2 + SO42- + 2H2O.
La riduzione a metallo avviene tramite elettrolisi o tramite la reazione del biossido di tellurio con il biossido di zolfo in acido solforico - TeO2 + 2 SO2 + 2H2O > Te + SO42- + 4H+.
Il tellurio di qualità commerciale viene solitamente venduto sotto forma di polvere ed è disponibile anche sotto forma di lastre, lingotti o barre.
Il maggior consumatore di tellurio è la metallurgia, dove viene utilizzato nelle leghe di ferro, rame e piombo. L'aggiunta di tellurio all'acciaio inossidabile e al rame rende questi metalli più lavorabili. L'aggiunta di tellurio consente di ottenere ghisa malleabile che, una volta fusa, presenta i vantaggi della ghisa grigia: colata liquida, proprietà di colata e lavorabilità. Nel piombo, il tellurio migliora la resistenza e la durata e riduce l'effetto corrosivo dell'acido solforico.
Semiconduttori ed elettronica. Il tellururo di cadmio (CdTe) è utilizzato nelle celle solari. I test del Renewable Energy Laboratory negli Stati Uniti hanno dimostrato che questo materiale offre molti vantaggi per il funzionamento di una nuova generazione di celle solari. La massiccia produzione commerciale di celle solari che utilizzano CdTe negli ultimi anni ha portato ad un aumento significativo della domanda di tellurio. Se parte del cadmio nel CdTe viene sostituito con zinco, si forma il rapporto (Cd,Zn), utilizzato nei sensori a raggi X a stato solido.
Un'importanza assolutamente eccezionale hanno ricevuto le leghe CRT (cadmio-mercurio-tellurio), che hanno caratteristiche fantastiche per rilevare le radiazioni dei lanci di razzi e osservare il nemico dallo spazio attraverso le finestre atmosferiche (la copertura nuvolosa non ha importanza). L'MCT è uno dei materiali più costosi nella moderna industria elettronica.
Organotelluride come tellururo di etano, dietil tellururo, diisopropil tellururo, dietil e metil tellururo, allil tellururo sono utilizzati come base per l'epitassia della fase di crescita organometallica per produrre composti semiconduttori multistrato.
Numerosi sistemi contenenti tellurio hanno recentemente scoperto l'esistenza in essi di tre (forse quattro) fasi, in cui la superconduttività non scompare ad una temperatura leggermente superiore al punto di ebollizione dell'azoto liquido.
Il tellurio come ossido di tellurio viene utilizzato per creare strati di dischi ottici riscrivibili, inclusi Compact Disc riscrivibili (CD-RW), dischi video digitali Blu-ray riscrivibili e riscrivibili (DVD-RW).
Il tellurio viene utilizzato nei nuovi chip di memoria a cambiamento di fase sviluppati da Intel. Il tellururo di bismuto (Bi2Te3) e il tellururo di piombo sono utilizzati negli elementi dei dispositivi termoelettrici. Il tellururo di piombo viene utilizzato anche nei sensori a infrarossi.
Altri usi. Il tellurio viene utilizzato per colorare la ceramica. Il fenomeno di un forte aumento della rifrazione ottica dopo l'aggiunta di seleniuri e tellururi al vetro viene utilizzato nella produzione di fibre di vetro per le telecomunicazioni. Miscele di selenio e tellurio vengono utilizzate con perossido di bario come agente ossidante nella polvere ritardante per detonatori elettrici.
I tellururi organici sono utilizzati come iniziatori per la polimerizzazione radicalica. I mono- e i ditelluridi ricchi di elettroni hanno attività antiossidante. Il tellurio può essere utilizzato al posto dello zolfo o del selenio per vulcanizzare la gomma. La gomma prodotta in questo modo presenta una migliore resistenza termica. I telluriti vengono utilizzati per identificare gli agenti patogeni responsabili della difterite.
Il consumo di tellurio nei paesi di tutto il mondo è distribuito come segue: Cina - 80-100 tonnellate, Russia - 10 tonnellate, Stati Uniti - 50-60 tonnellate. In totale, ogni anno nel mondo vengono consumate circa 400 tonnellate di tellurio. La tabella seguente fornisce dati approssimativi sulla produzione di tellurio nel mondo (dati dell'USGS, varie recensioni e articoli sul mercato).

Produzione di tellurio nel mondo, tonnellate*

*Dati del Geological Survey degli Stati Uniti

Il tellurio è un elemento raro e una domanda significativa con un piccolo volume di produzione determina il suo prezzo elevato (circa 200-300 dollari al kg, a seconda della purezza), ma nonostante ciò, la gamma delle sue applicazioni è in continua espansione.
Il prezzo del tellurio nel 2000 era di circa 30 dollari al chilogrammo. Tra il 2004 e il 2011 i prezzi del tellurio sono aumentati costantemente, ad eccezione del 2009. In questi anni il prezzo del tellurio fu determinato da un notevole aumento della domanda e da un'offerta limitata. Nel 2011, il prezzo del tellurio ha raggiunto i 350 dollari al chilogrammo. Tuttavia, nel 2012, i prezzi del tellurio sono scesi drasticamente fino a circa 150 dollari al chilogrammo.

Il mercato del tellurio deve attualmente affrontare una serie di sfide. Essendo un sottoprodotto della produzione del rame, il mercato del tellurio dipende fortemente dall’andamento del mercato principale (del rame). Una diminuzione della produzione di rame insieme all’uso di nuove tecnologie alternative per la produzione di questo metallo, ad esempio, influenzeranno i volumi di fornitura di tellurio.
Poiché i volumi di fornitura sono incerti, il prezzo del materiale è alle stelle. Secondo molte previsioni di mercato, il prezzo del tellurio aumenterà nuovamente nei prossimi 2-3 anni. È noto che sul mercato esiste una gamma di diversi prodotti sostitutivi del tellurio, che stanno già iniziando a essere utilizzati in caso di carenza di approvvigionamento. Tuttavia, come notano gli esperti, nessuno dei sostituti ha proprietà equivalenti al tellurio. Inoltre, un potenziale aumento della domanda di tellurio potrebbe derivare dagli sviluppi nel settore dei film sottili solari.

Tellurio(dal latino tellurio), te, elemento chimico del gruppo VI del sottogruppo principale del sistema periodico di Mendeleev; numero atomico 52, massa atomica 127,60, classificato raro elementi sparsi. Si presenta in natura sotto forma di otto isotopi stabili con numeri di massa 120, 122-126, 128, 130, di cui i più comuni sono 128 te (31,79%) e 130 te (34,48%). Degli isotopi radioattivi ottenuti artificialmente, 127 te (T 1/2 = 105) sono ampiamente utilizzati come atomi etichettati giorni) e 129 te (T 1/2 = 33,5 giorni) . T. aperto F. Muller nel 1782. Lo scienziato tedesco M. G. Klaproth confermò questa scoperta e diede all'elemento il nome “tellurium” (dal latino tellus, genitivo telluris - Terra). I primi studi sistematici sulla chimica del T. furono effettuati negli anni '30. 19esimo secolo E IO. Berzelius.

Distribuzione in natura . T. è uno degli elementi più rari; contenuto medio nella crosta terrestre (clark) ~1 ? 10-7% in peso. T. è sparso nel magma e nella biosfera; da alcune sorgenti calde sotterranee precipita assieme a s, ag, au, pb ed altri elementi. Sono noti depositi idrotermali di au e metalli non ferrosi arricchiti in T; Ad essi sono associati circa 40 minerali di questo elemento (i più importanti sono l'altaite, la tellurobismuthite, ecc. tellururi naturali) . Tipiche miscele di T. si trovano nella pirite e in altri solfuri. T. viene estratto da minerali polimetallici.

Proprietà fisiche e chimiche. T. è di colore bianco-argenteo con riflessi metallici, fragile e diventa plastico se riscaldato. Cristallizza nel sistema esagonale: UN= 4,4570 A; Con= 5,9290 A; densità 6,25 G/ cm3 a 20°C; tpl 450°C; T kip 990 ± 1,0 °C; calore specifico a 20 °C 0,204 kJ/(kg? A); conducibilità termica a 20 °C 5,999 Mar/(M? A) ; coefficiente di temperatura di dilatazione lineare 1,68? 10 -5 (20°C). T. è diamagnetico, la suscettibilità magnetica specifica a 18 °C è 0,31? 10-6. Durezza Brinell 184,3 Mn/m2 (18,43 kgf/mm2) . Raggio atomico 1,7 A, raggi ionici: Te 2- 2,22 A, te 4+ 0,89 A, te 6+ 0,56 A.

T. - semiconduttore. Gap di banda 0,34 ev. In condizioni normali e fino al punto di fusione, il T. puro ha conduttività R-tipo. Con una diminuzione della temperatura nell'intervallo (-100 ° C) - (-80 ° C), avviene una transizione: la conduttività di T. diventa N-tipo. la temperatura di questa transizione dipende dalla purezza del campione e quanto più puro è il campione, tanto più bassa è.

Configurazione del guscio elettronico esterno dell'atomo te 5 S 2 5 r4. Nei composti presenta stati di ossidazione –2; +4; +6, meno spesso +2. T. - analogo chimico zolfo E Selena con proprietà metalliche più pronunciate. Con l'ossigeno, T. forma teoossido, teo2 biossido e teo3 triossido. teo esiste sopra i 1000 °C in fase gassosa. teo 2 si ottiene per combustione del te in aria, ha proprietà anfotere, è scarsamente solubile in acqua, ma facilmente solubile in soluzioni acide e alcaline. teo 3 è instabile e può essere ottenuto solo mediante decomposizione dell'acido tellurico. Quando riscaldato, l'idrogeno reagisce con l'idrogeno per formare tellururo di idrogeno h 2 te, un gas velenoso incolore con un odore pungente e sgradevole. Reagisce facilmente con gli alogeni; è caratterizzato da alogenuri del tipo tex 2 e tex 4 (dove X-cl e Br); si sono ottenuti anche tef 4, tef 6; Sono tutti altamente volatili e si idrolizzano con l'acqua. T. interagisce direttamente con i non metalli (s, P), nonché con i metalli; reagisce a temperatura ambiente con gli acidi nitrico e solforico concentrati, in quest'ultimo caso si forma teso 3 che, riscaldato a teoso 4, si ossida. Sono noti acidi te relativamente deboli: acido idrotellurico (soluzione di h 2 te in acqua), acido tellurico h 2 teo 3 e acido tellurico h 6 teo 6 ; i loro sali (rispettivamente tellururi, telluriti e tellurati) sono leggermente o completamente insolubili in acqua (ad eccezione dei sali di metalli alcalini e di ammonio). Sono noti alcuni derivati ​​​​organici di T., ad esempio rteh, dialchil tellururi r 2 te - liquidi bassobollenti con un odore sgradevole.

Ricevuta. T. viene estratto come sottoprodotto durante la lavorazione dei minerali di solfuro da prodotti intermedi della produzione di rame, piombo e zinco, nonché da alcuni minerali d'oro. La principale fonte di materie prime per la produzione di rame sono i fanghi di elettrolisi del rame, contenenti dallo 0,5 al 2% di te, nonché ag, au, se, cu e altri elementi. I fanghi vengono prima liberati dal cu, se, il residuo contenente metalli nobili, te, pb, sb ed altri componenti viene fuso per ottenere una lega di oro e argento. T. in questo caso, sotto forma di na 2 teo 3, passa nelle scorie di soda-tellurio, dove il suo contenuto raggiunge il 20-35%. Le scorie vengono frantumate, macinate e lisciviate con acqua. Dalla soluzione, T. si deposita per elettrolisi sul catodo. Il concentrato di tellurio risultante viene trattato con alcali in presenza di polvere di alluminio, trasferendo il tellurio in soluzione sotto forma di tellururi. La soluzione viene separata dal residuo insolubile, che concentra le impurità dei metalli pesanti, e viene insufflata con aria. In questo caso il T. (puro al 99%) viene depositato allo stato elementare. T. di maggiore purezza si ottiene ripetendo la lavorazione del tellururo. Il T. più puro si ottiene mediante una combinazione di metodi di purificazione chimica, distillazione e fusione zonale.

Applicazione. T. è utilizzato nella tecnologia dei semiconduttori ; come additivo legante - nelle leghe di piombo, ghisa e acciaio per migliorarne la lavorabilità e aumentare le caratteristiche meccaniche; bi 2 te 3 e sb 2 te 3 sono utilizzati nei termogeneratori e cdte - in alimentato ad energia solare e come semiconduttori materiali laser. T. viene utilizzato anche per sbiancare la ghisa, vulcanizzare miscele di lattici e produrre vetri e smalti marroni e rossi.

TN Graver.

Tellurio nel corpo . T. è costantemente presente nei tessuti di piante e animali. Nelle piante che crescono su terreni ricchi di T., la sua concentrazione raggiunge 2? 10 -4 -2,5 ? 10 -3%, negli animali terrestri - circa 2? 10-6%. Nell'uomo l'assunzione giornaliera di T. dal cibo e dall'acqua è di circa 0,6 mg. viene escreto dal corpo principalmente nelle urine (oltre l'80%) e nelle feci. Moderatamente tossico per le piante e altamente tossico per i mammiferi (provoca ritardo della crescita, perdita di capelli, paralisi, ecc.).

L'avvelenamento professionale di T. è possibile durante la fusione e altre operazioni di produzione. Si osservano brividi, mal di testa, debolezza, polso rapido, mancanza di appetito, sapore metallico in bocca, odore di aglio dell'aria espirata, nausea, colorazione scura della lingua, irritazione delle vie respiratorie, sudorazione, caduta dei capelli. Prevenzione: rispetto delle prescrizioni di igiene del lavoro, misure individuali di protezione della pelle, visite mediche dei lavoratori.

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