Теллур - неметалл, который обладает металлическим блеском. Цвет его серебристо-белый. Этот элемент является очень редким и рассеянным. Его открыл горный инспектор Франц Йозеф Мюллер в1782 году. Извлекают теллур из полиметаллической руды. Содержится данное вещество в виду соединений в гидротермальных месторождениях золота и другие .
Таллий - хрупкий материал, который в процессе нагрева приобретает пластические свойства. Значение плотности данного неметалла - 6,25 г/см3. Теллий начинает плавиться при достижении температуры значения 450 °C, а кипеть при 990 °С. Материал обладает свойствами диамагнетика и при 18 °С значение удельной магнитной восприимчивости составляет -0,31.10-6.
Теллур является полупроводником р-типа, когда условия окружающей среды нормальные или же при нагреве материала до кипения. Когда неметалл охлаждать, при переходе около -100 °С он изменяет свое свойства и обретает проводимость n-типа. Запрещенная зона по ширине составляет 0,34 эв. Температура перехода снижается в зависимости от чистоты вещества.
Таллий используется как легирующая добавка при производстве свинца. Она способствует улучшению прочности и химической стойкости. Свинцово-теллуровый сплав используют в кабельном и химическом производстве. Легируют теллуром, также, медь и сталь. Это позволяет улучшить их механическую обработку.
Теллур применяют и в стекольном производстве. Стекло, благодаря такой примеси, обретает коричневый окрас, и коэффициент лучепреломления его увеличивается. В промышленности по производству резины теллур применяется для проведения процесса по вулканизации каучука.
Значительному спросу на теллур способствуют его полупроводниковые свойства. Он считается, как типичным, так и технологичным полупроводником. Это вещество используется в микроэлектронике. Из него получают тонкую пленку, которая способна плавится при более низких температурах, по сравнению с множеством металлов.
В чистом виде теллур, в виде полупроводника, применяется редко из-за его ограниченного запаса в недрах Земли. В большинстве случаев его используют при изготовлении транзисторов и приборов, которые предназначены для измерения интенсивности гамма-излучений.
Чаще всего в промышленности используется не чистый неметалл, а его соединения с металлами, которые называют теллуридами. С их применением производят важные части термоэлектрогенераторов.
Продажа цветных металлов в Москве - .
Теллур - химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации - главной подгруппы VI группы, халькогены), 5-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов.
Содержание в земной коре 1·10-6 % по массе. Известно около 100 минералов теллура. Наиболее часты теллуриды меди, свинца, цинка, серебра и золота.
Изоморфная примесь теллура наблюдается во многих сульфидах, однако изоморфизм Te - S выражен хуже, чем в ряду Se - S, и в сульфиды входит ограниченная примесь теллура. Среди минералов теллура особое значение имеют алтаит (PbTe), сильванит (AgAuTe4), калаверит (AuTe2), гессит (Ag2Te), креннерит [(Au, Ag)Te], петцит (Ag3AuTe2), мутманнит [(Ag, Au)Te], монбрейит (Au2Te3), нагиагит (4S5), тетрадимит (Bi2Te2S). Встречаются кислородные соединения теллура, например ТеО2 - теллуровая охра. Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17% Те и 0,06% Se).
Запасы на месторождениях теллура в 2012 году, тонн *
| Перу | 3,600.0 |
| США | 3,500.0 |
| Канада | 800.0 |
| Прочие страны | 16,100.0 |
| Всего запасы | 24,000.0 |
* данные US Geological Survey
Основной источник теллура - шламы, произведенные во время электролитической очистки черновой (анодной) меди. На 500 тонн медной руды, как правило, приходится один фунт (0,45 кг) теллура. Теллур производится, главным образом, в Соединенных Штатах, Китае, Бельгии, России, Японии и Канаде.
Анодный шлам содержит селениды и теллуриды благородных металлов в составах с формулой M2Se или M2Te (M = Cu, Ag, Au). При температурах 500 °C анодные шламы нагреваются с карбонатом натрия в присутствии воздуха. Металлические ионы восстанавливаются до металлов, в то время как теллурид преобразуется в теллурит натрия - M2Te + O2 + Na2CO3 > Na2TeO3 + 2М + CO2.
Теллуриты выщелачиваются из смеси с водой и обычно присутствуют как гидротеллуриты HTeO3– в растворе. Селениты также формируются во время этого процесса, но они могут быть отделены, при добавлении серной кислоты. Гидротеллуриты преобразуются в нерастворимый диоксид теллура, в то время как селениты остаются в растворе - HTeO3- + ОH– + H2SO4 > TeO2 + SO42- + 2H2O.
Восстановление до металла делается или электролизом или реакцией диоксида теллура с двуокисью серы в серной кислоте - TeO2 + 2 SO2 + 2H2O > Те + SO42- + 4H+.
Теллур товарного сорта обычно продается как порошок, а также доступен в виде плит, слитков или прутков.
Крупнейший потребитель теллура - металлургия, где он используется в железных, медных и свинцовых сплавах. Добавление теллура к нержавеющей стали и меди делает эти металлы более пригодными для обработки. Добавление теллура позволяет получить ковкий чугун, обладающий при его выплавке преимуществами серого чугуна: жидким литьем, литейными качествами, обрабатываемостью. В свинце теллур улучшает силу и длительность и уменьшает коррозийное действие серной кислоты.
Полупроводники и электроника. Теллурид кадмия (CdTe) используется в солнечных батареях. Тесты лаборатории Лаборатории возобновляемой энергии в США показали, что этот материал дает много полезного для работы нового поколения солнечных батарей. Массивное коммерческое производство солнечных батарей с применением CdTe в последние годы, привело к значительному увеличению спроса на теллур. Если часть кадмия в CdTe заменяется цинком, формируется отношение (Cd,Zn), которое используется в датчиках рентгена твердого состояния.
Совершенно исключительное значение получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками для обнаружения излучения от стартов ракет и наблюдения за противником из космоса через атмосферные окна (не имеет значение облачность). КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности.
Органотеллуры, такие как теллурид этана, диэтиловый теллурид, диизопропил теллурид, диэтил и метил теллурид, аллиловый теллурид используются в качестве основы для металорганического роста эпитаксии фазы для получения многослойных полупроводниковых соединений.
Ряд систем, имеющих в своем составе теллур, недавно обнаружили существование в них трёх (возможно четырёх) фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого азота.
Теллур в качестве подокиси теллура используется для создания слоев перезаписываемых оптических дисков, включая компакт-диски ReWritable (CD-RW), ReWritable Цифровые видео диски blu-ray ReWritable и (DVD-RW).
Теллур используется в новых микросхемах памяти фазового перехода, разработанных компанией Intel. Теллурид висмута (Bi2Te3) и теллурид свинца применяется в элементах термоэлектрических устройств. Теллурид свинца используется также в инфракрасных датчиках.
Другое применение. Теллур используется, чтобы окрасить керамику. Явление сильного увеличения оптического преломления после добавления селенидов и теллуридов в стекло используется в производстве стеклянных волокон для телекоммуникаций. Смеси селена и теллура используются с пероксидом бария в качестве окислителя в порошке задержки электрических капсюлей-детонаторов.
Органические теллуриды используются как инициаторы для радикальной полимеризации, богатые электронами моно- и дителлуриды обладают антиокислительной деятельностью. Для вулканизации резины вместо серы или селена может использоваться теллур. Резина, произведенная таким образом, демонстрирует улучшенное тепловое сопротивление. Теллуриты используются, чтобы идентифицировать болезнетворные микроорганизмы, ответственные за дифтерию.
Потребление теллура в странах мира распределено следующим образом: Китай - 80-100 тонн, Россия - 10 тонн, США - 50-60 тонн. Всего в мире в целом ежегодно потребляется около 400 тонн теллура. В таблице ниже представлены приблизительные данные по производству теллура в мире (данные USGS, различных обзоров и статей по рынку).
Производство теллура в мире, тонн*
| год | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| Бельгия | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| Канада | 19.0 | 16.0 | 8.0 | 6.0 | 6.0 |
| Китай | 65.0 | 60.0 | 65.0 | 70.0 | 70.0 |
| Япония | 46.5 | 49.2 | 47.0 | 40.0 | 35.0 |
| Казахстан | 18.0 | 17.0 | 18.0 | 18.0 | 17.0 |
| Перу | 28.0 | 7.0 | -- | -- | -- |
| Россия | 34.0 | 33.0 | 34.0 | 34.0 | 35.0 |
| США | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 45.0 |
| Прочие страны | 79.5 | 97.8 | 128.0 | 132.0 | 122.0 |
| Всего | 390.0 | 380.0 | 400.0 | 400.0 | 380.0 |
* данные US Geological Survey
Теллур - редкий элемент, и значительный спрос при малом объёме добычи определяет его высокую цену (около $200-300 за кг в зависимости от чистоты), но, несмотря на это, диапазон областей его применения постоянно расширяется.
Цена на теллур в 2000 году составляла около 30 US$ за килограмм. В период с 2004 по 2011 год цен на теллур непрерывно росла за исключением 2009 года. В эти годы цена на теллур определялась существенным ростом спроса и ограниченным предложением. В 2011 году цена на теллур достигла 350 US$ за килограмм. Однако, в 2012 году цены на теллур резко упали - примерно до 150 US$ за килограмм.
Рынок теллура в настоящее время стоит перед целым рядом проблем. Будучи побочным продуктом производства меди, рынок теллура очень зависит от тенденций на основном (медном) рынке. Уменьшение производства меди вместе с применением новых альтернативных технологий получения данного металла, например, повлияют объемы поставок теллура.
Поскольку объемы поставки находятся под вопросом, цена на материал взлетает. Согласно многим прогнозам рынка цена на теллур снова повысится в ближайшие 2-3 года. Известно, что на рынке существует спектр различных продуктов замены для теллура, которые уже начинают использоваться на фоне нехватки поставок. Однако, как отмечают эксперты, ни одна из замен не обладает равноценными свойствами, что и теллур. Кроме того, потенциальное повышение спроса на теллур может следовать из событий в секторе производства тонкой пленки для солнечных батарей.
Теллур существует в двух модификациях - кристаллической и аморфной.
Кристаллический теллур получается охлаждением паров теллура, а аморфный - при восстановлении теллуровой кислоты сернистым газом или другим подобным реагентом:
Аморфный теллур - это тонкий черный порошок, который при нагревании переходит в металлический теллур. Плотность аморфного теллура 5,85-5,1 г/см3.
Для кристаллического теллура известны две полиморфные разновидности: α-Te и β-Те. Переход α→β происходит при 354° С. Кристаллический теллур имеет бело-серебряный цвет. Плотность его 6,25 г/см2. Твердость кристаллического теллура 2,3; при обыкновенной температуре он хрупок, легко разбивается в порошок, а при более высокой температуре становится настолько пластичным, что может быть подвергнут прессованию.
Температура плавления теллура 438-452° С, а температура кипения 1390° С. Теллур характеризуется высокой упругостью пара, которая в зависимости от температуры выражается следующими цифрами:
Теллур имеет полупроводниковый характер проводимости. Электросопротивление поликристаллического теллура при 0° C составляет 0,102 ом*см. С повышением температуры удельное электрическое сопротивление теллура уменьшается:
В противоположность селену электросопротивление теллура мало чувствительно к освещению. Однако при низких температурах влияние освещения все же сказывается; так, при -180° С электросопротивление теллура под влиянием освещения снижается на 70%.
Химические свойства
По своим химическим свойствам теллур похож на селен, но имеет более резко выраженный металлический характер. При комнатной температуре компактный теллур устойчив к воздуху и кислороду, при нагревании же окисляется и горит синим пламенем с зеленой каймой, образуя TeO2.
В дисперсном состоянии и в присутствии влаги теллур окисляется при обыкновенной температуре. Теллур при комнатной температуре реагирует с галогенами и образует химически более прочные галогениды (TeCl4; TeBr4), чем селен.
С водородом теллур непосредственно в обычных условиях не соединяется, но при нагревании образует H2Te. При нагревании со многими металлами теллур образует теллуриды: K2Te, Ag2Te, MgTe, Al2Te и др.
Металлический теллур реагирует с водой при 100-160° С, а свежеосажденный (аморфный теллур) - при комнатной температуре:
Te + 2Н2О → TeO2 + 2Н2.
Теллур не растворяется в CS2; в разбавленной HCl растворяется очень медленно. В концентрированной и разбавленной HNO3 теллур окисляется с образованием H2TeO3:
3Те + 4HNО3 + H2O = 3Н2ТеО3 + 4NO.
Теллуристая кислота легко разлагается сернистым газом с выделением теллура:
H2TeO3 + 2SО2 + H2O → Te + 2H2SО4.
Эта реакция используется при получении чистого теллура.
Теллур является почти постоянным спутником тяжелых цветных металлов в сульфидах (железный и медный колчедан, свинцовый блеск), но встречается и в виде минералов сильванита, калаверита (Au, Ag)Te2 и др.
Основным источником получения промышленного теллура служат отходы переработки сульфидных руд меди и свинца - пыли, в которых теллур присутствует в виде TeO2, получаемые при обжиге сульфидных руд; а также анодный шлам, получаемый при электролитическом рафинировании меди и свинца.
17.03.2020
Создание объемных моделей сегодня является актуальным не только для анимации, но и в технических целях. Также часто с помощью 3D-моделирования создают модели интерьера....
16.03.2020
Как и популярный в настоящий момент ламинат, современная паркетная доска достаточно проста в монтаже. Настелить ее на пол в жилом или в техническом помещении у владельца...
16.03.2020
Регистрация на портале практически мгновенна, аккаунт можно завести, введя адрес электронной почты или воспользоваться собственной учетной записью в одной из 20...
16.03.2020
Неважно, какой у вас гаджет, играть через мобильную версию можно даже с самого старого смартфона. Чтобы приступить к игре, в первую очередь предстоит пройти регистрацию....
16.03.2020
Среди напольных покрытий ковролин особенно интересен, поскольку он сочетает превосходные изоляционные качества, роскошный внешний вид и простую технологию укладки....
16.03.2020
Для начала следует разобраться в том, как работают промышленные чиллеры. Такое устройство напоминает обычный холодильник, специальный насос откачивает жидкость, охлаждая...
15.03.2020
Планируя ремонтные работы в своем жилище, сначала необходимо определиться со спектром действия. В зависимости состояния помещения, площади, будут зависеть...
14.03.2020
Воспользоваться панелями гипсокартона владельцы могут в различных случаях. Особенно часто гипсокартон используют для обшивки стен....
13.03.2020
В современном мире сложно представить хоть одно громкое праздничное событие без использования различной пиротехники, которая представлена, простыми словами, красочными...
13.03.2020
Тротуарная плитка – применяется для создания твердого покрытия улиц, оформления пешеходных зон, дорог и тд. Может быть сформирована из различных материалов. Они...
| Теллур | |
|---|---|
| Атомный номер | 52 |
| Внешний вид простого вещества | |
| Свойства атома | |
|
Атомная масса (молярная масса) |
127,6 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 160 пм |
|
Энергия ионизации (первый электрон) |
869,0 (9,01) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | 4d 10 5s 2 5p 4 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 136 пм |
| Радиус иона | (+6e) 56 211 (-2e) пм |
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
2,1 |
| Электродный потенциал | 0 |
| Степени окисления | +6, +4, +2 |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность | 6,24 /см ³ |
| Молярная теплоёмкость | 25,8 Дж /( ·моль) |
| Теплопроводность | 14,3 Вт/( ·) |
| Температура плавления | 722,7 |
| Теплота плавления | 17,91 кДж /моль |
| Температура кипения | 1 263 |
| Теплота испарения | 49,8 кДж /моль |
| Молярный объём | 20,5 см ³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | 4,450 |
| Отношение c/a | 1,330 |
| Температура Дебая | n/a |
Теллур —химический элемент с атомным номером 52 в периодической системе и атомной массой 127,60; обозначается символом Te (Tellurium), относится к семейству металлоидов.
История
Впервые был найден в1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францом Иозефом Мюллером (впоследствии барон фон Рейхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.
Происхождение названия
От латинского tellus , родительный падеж telluris , Земля.
Нахождение в природе
Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se).
Важный источник теллура — медные и свинцовые руды.
Получение
Основной источник — шламы электролитического рафинирования меди и свинца. Шламы подвергают обжигу, теллур остается в огарке, который промывают соляной кислотой. Из полученного солянокислого раствора теллур выделяют, пропуская через него сернистый газ SO 2 .
Для разделения селена и теллура добавляют серную кислоту. При этом выпадает диоксид теллура ТеО 2 , а H 2 SeO 3 остается в растворе.
Из оксида ТеО 2 теллур восстанавливают углем.
Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na 2 Te 2:
6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na 2 Te 2 + 2Na.
Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:
2Na 2 Te 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Te + 4NaOH.
Для получения теллура особой чистоты его хлорируют
Te + 2Cl 2 = TeCl 4 .
Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:
TeCl 4 + 2H 2 O = TeO 2 + 4HCl,
а образовавшийся ТеО 2 восстанавливают водородом:
TeO 2 + 4H 2 = Te + 2H 2 O.
Цены
Теллур — редкий элемент, и значительный спрос при малом объёме добычи определяет высокую его цену (около 200—300 долл. за кг в зависимости от чистоты), но, несмотря на это, диапазон областей его применения постоянно расширяется.
Физико-химические свойства
Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.
Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100°С, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид Te0 2 .
При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя Te0 2 . Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500-600 °С.
В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.
Применение
Сплавы
Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей). При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов . Так же важно то обстоятельство, что легированный теллуром свинец при обработке пластической деформацией не разупрочняется, и это позволяет вести технологию изготовления токоотводов аккумуляторных пластин методом холодной высечки и значительно увеличить срок службы и удельные характеристики аккумулятора.
Термоэлектрические материалы
Монокристалл теллурида висмута
Также велика его роль в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца , висмута , сурьмы , цезия . Очень важное значение в ближайшие годы приобретёт производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72—78 %) КПД , что позволит применить их в энергетике и в автомобильной промышленности.
Так, например, недавно обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов , что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Теллур расположен в пятом периоде VI группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.
Относится к элементам p -семейства. Металлоид. Обозначение - Te. Порядковый номер - 52. Относительная атомная масса - 127,60 а.е.м.
Электронное строение атома теллура
Атом теллура состоит из положительно заряженного ядра (+52), внутри которого есть 52 протона и 76 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 52 электрона.
Рис.1. Схематическое строение атома теллура.
Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:
52Te) 2) 8) 18) 18) 6 ;
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 4 .
Внешний энергетический уровень атома теллура содержит 6 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:
Валентные электроны атома теллура можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):
|
Подуровень |
||||
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Таким образом, для частиц S +6 , S 0 , S +4 и S -2 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 10, 16, 12 и 18, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
ПРИМЕР 2
Таким образом, для частиц C +4 , Al +3 , F и C 0 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 2, 10, 10 и 6, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
