Структурата на молекулата на телура. Световен пазар на телур

Телур(лат. телур), te, химичен елемент от vi групата на главната подгрупа периодична системаМенделеев; атомен номер 52, атомна маса 127.60, рядък разпръснати елементи.В природата се среща под формата на осем стабилни изотопа с масови числа 120, 122-126, 128, 130, от които най-разпространени са 128 te (31,79%) и 130 te (34,48%). От изкуствено получените радиоактивни изотопи 127 te (T 1/2 = 105 ден) и 129 te (T 1/2 = 33,5 ден) . T. отворен F. Мюлерпрез 1782 г. Немският учен М. Г. Клапрот потвърждава това откритие и дава на елемента името "телур" (от латинския телус, род. телурис - Земя). Първите систематични изследвания на химията на Т. са извършени през 30-те години на миналия век. 19 век И АЗ. Берцелиус.

Разпространение в природата . Т. е един от най-редките елементи; средно съдържание в земната кора(кларк) ~1 ? 10 -7% от теглото. Т. е разпръснат в магмата и биосферата; от някои горещи подземни източници се утаява заедно с s, ag, au, pb и други елементи. Известни хидротермални находища на злато и цветни метали, обогатени с Т.; около 40 минерала от този елемент са свързани с тях (най-важните са алтаит, телуробисмутит и др.). естествени телуриди) . Характерна добавка на живак се открива в пирит и други сулфиди. Т. се извлича от полиметални руди.

Физични и химични свойства. Т. е сребристо-бял на цвят с метален блясък, крехък, става пластичен при нагряване. Кристализира в шестоъгълната система: а= 4.4570 A; с= 5.9290 A; плътност 6.25 Ж/ cm 3при 20°C; t pl 450°С; T kip 990 ± 1,0 °С; специфичен топлинен капацитет при 20 °C 0,204 kJ/(килограма? ДА СЕ); топлопроводимост при 20 °C 5.999 вт/(м? ДА СЕ) ; температурен коефициент на линейно разширение 1,68? 10 -5 (20°С). T. диамагнитна, специфична магнитна чувствителност при 18 ° C - 0,31? 10 -6 . Твърдост по Бринел 184.3 MN/m 2 (18,43 kgf/mm 2) . Атомен радиус 1,7 A, йонни радиуси: Te 2- 2,22 A, te 4+ 0,89 A, te 6+ 0,56 A.

Т. е полупроводник. Ширина на лентата 0,34 ев.При обикновени условия и до точката на топене чистият т. има проводимост Р-Тип. При понижаване на температурата в диапазона (-100 ° C) - (-80 ° C) настъпва преход: проводимостта на Т. става н-Тип. температурата на този преход зависи от чистотата на пробата и е по-ниска, колкото по-чиста е пробата.

Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома te 5 s2 5 стр. 4.В съединенията проявява степени на окисление -2; +4; +6, рядко +2. Т. - химичен аналог сяраи Селенас по-изразени метални свойства. С кислород Т. образува teo оксид, teo 2 диоксид и teo 3 триоксид. teo съществува над 1000 °C в газова фаза. teo 2 се получава чрез изгаряне на te на въздух, има амфотерни свойства, трудно се разтваря във вода, но е лесно разтворим в киселинни и алкални разтвори. teo 3 е нестабилен, може да се получи само чрез разлагане на телурова киселина. При нагряване Т. взаимодейства с водород, за да образува водороден телурид h 2 te, безцветен отровен газ с остра, неприятна миризма. Реагира лесно с халогени; характеризира се с халогениди от типа tex 2 и tex 4 (където X-cl и Br); също получи tef 4, tef 6; всички те са силно летливи и се хидролизират от вода. Т. взаимодейства директно с неметали (s, P), както и с метали; той реагира при стайна температура с концентрирани азотна и сярна киселини, като във втория случай се образува teso 3, който се окислява при нагряване до teoso 4 . Известни са сравнително слаби киселини te: хидротелурова (h 2 te разтвор във вода), телурова h 2 teo 3 и телурова h 6 teo 6; техните соли (съотв телуриди,телурит и телурат) са слабо или напълно неразтворими във вода (с изключение на соли на алкални метали и амоний). Известни са някои органични производни на Т., например rteh, диалкилтелуриди r 2 te - нискокипящи течности с неприятна миризма.

Касова бележка. Т. се извлича по пътя по време на преработката на сулфидни руди от полупродукти от мед, оловно-цинкова продукция, както и от някои златни руди. Основният източник на суровини за производството на т. са утайки от електролиза на мед, съдържащи от 0,5 до 2% te, както и ag, au, se, cu и други елементи. Утайката първо се освобождава от cu, se, остатъкът, съдържащ благородни метали, te, pb, sb и други компоненти, се разтопява, за да се получи сплав от злато и сребро. Т. под формата на na 2 teo 3 преминава в сода-телурови шлаки, където съдържанието му достига 20-35%. Шлаката се раздробява, смила и излугва с вода. Т. се отлага от разтвор чрез електролиза на катода. Полученият телур концентрат се обработва с основа в присъствието на алуминиев прах, превръщайки телура в разтвор под формата на телуриди. Разтворът се отделя от неразтворимия остатък, като се концентрират примесите от тежки метали и се продухва с въздух. В същото време Т. (чистота 99%) се отлага в елементарно състояние. Т. с висока чистота се получава чрез многократна обработка на телурид. Най-чистият Т. се получава чрез комбинация от методи за химическо пречистване, дестилация и зоново топене.

Приложение. Т. се използва в полупроводниковата техника ; като легираща добавка - в оловни сплави, чугун и стомана за подобряване на тяхната обработваемост и подобряване на механичните характеристики; bi 2 te 3 и sb 2 te 3 се използват в термогенератори, а cdte - в слънчеви панелии като полупроводник лазерни материали.Т. се използва и за избелване на чугун, вулканизиране на латексови смеси и производство на кафяви и червени стъкла и емайли.

Т. Н. Грейвър.

Телур в тялото . Т. постоянно присъства в тъканите на растенията и животните. В растенията, растящи на почви, богати на Т., концентрацията му достига 2? 10 -4 -2,5? 10 -3%, при сухоземните животни - около 2? 10 -6%. При хората дневният прием на Т. с храна и вода е около 0,6 мг.Екскретира се от тялото главно с урината (над 80%), както и с изпражненията. Умерено токсичен за растенията и силно токсичен за бозайниците (причинява забавяне на растежа, косопад, парализа и др.).

Професионално отравяне на Т. е възможно по време на топенето и други производствени операции. Наблюдават се втрисане, главоболие, слабост, ускорен пулс, липса на апетит, метален вкус в устата, мирис на чесън от издишания въздух, гадене, тъмен цвят на езика, дразнене на дихателните пътища, изпотяване, косопад. Профилактика: спазване на изискванията на професионалната медицина, мерки за индивидуална защита на кожата, медицински прегледи на работещите.

Лит.:Кудрявцев А, А. Химия и технология на селен и телур, 2 изд., М.. 1968 г.; Основи на металургията, т. 4, гл. viii, M.. 1967; Filyand M.A.. Семенова E.I. Свойства на редки елементи, 2-ро изд., М.. 1964; Букетов Е. А., Малишев В. П. Извличане на селен и телур от медни електролитни шламове, A.-A.. 1969; Боуен з. аз М.. микроелементи в биохимията, l.-n. г.. 1966 г.

Малко вероятно е някой да повярва на историята за морския 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 (дори преди да говорим за основния обект на нашата история) желязото в колите и желязото в кръвта, желязото - концентратор на магнитно поле и желязото - неразделна част от охрата ... Вярно, понякога отнемаше много повече време, за да " професионално обучение“ на елементите, отколкото за подготовка на междинна йога. И така, елемент № 52, за който ще разкажем, е използван дълги години само за да покаже 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 телурова киселина K 2 Te0 3 и Na 2 Te0 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. У нас максимално допустимата концентрация на телур във въздуха е 0,01 mg/m3. 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.

Телур - полупроводник

Тези индустрии обаче не са отговорни за скока в 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 е относително лесен за топене (точка на топене 449,8 ° C) и изпаряване (кипи при температура малко под 1000 ° C). Следователно от него е лесно да се получат тънки полупроводникови филми, които са от особен интерес за съвременната микроелектроника.
Въпреки това, чистият телур като полупроводник се използва в ограничена степен - за производството на полеви транзистори от някои 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 вкарва примес от телур, за да се създаде проводимост от електронен тип в него.
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 електрически ток протича през верига, съставена от различни материали, в точките на контакт, в допълнение към обичайната джаулова топлина, се отделя определено количество топлина освободен или погълнат (в зависимост от посоката на тока).

За около 100 години тези открития си остават "нещо само по себе си", любопитни факти, нищо повече. И няма да е преувеличено да се каже, че и двата ефекта започнаха нов живот, след като академик А.Ф. Йофе и неговите колеги разработиха теорията 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.
AT последните годиниГолям интерес представлява друго химично съединение на телура, което има 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-малък - 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 е 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 Русия са известни медно-никелови телур-съдържащи руди от Печенга и Мончегорск, телур-съдържащи оловно-цинкови руди на Алтай и редица други находища.

Телурът се изолира от медна руда на етапа на пречистване на блистерна 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 SeOz и телообразен H 2 TeOz. Ако газът серен диоксид S0 2 премине през този разтвор, ще настъпят реакции
H 2 Se0 3 + 2S0 2 + H 2 0 → Se ↓ + 2H 2 S0 4 .
H2Te03 + 2S02 + H20 → Te ↓ + 2H 2 S0 4 .
Телурът и селенът изпадат едновременно, което е много 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: бели плъхове, инжектирани с аерозол от телур, "са неспокойни, кихат, търкат лицата си, стават летаргични и сънливи." Телурът действа по подобен начин върху хората.

И себе си телури неговите съединения могат да донесат нещастия от различен "калибър". Например, те причиняват плешивост, влияят на състава на кръвта и могат да блокират различни ензимни системи. Симптоми на хронично отравяне с елементарен телур - 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 морфин. Като профилактично средство се използва аскорбинова киселина. Но основната превенция е надеждното запечатване на апаратите, автоматизирането на процесите, 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.
БИЦВЕТЕН АНХИДРИД. Както трябва да бъде за аналога 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 Te0 2 . Това е бяло нехигроскопично, доста стабилно кристално вещество, топящо се без разлагане при 733°C; има полимерна структура.
Телуровият диоксид почти не се разтваря във вода - само една част от Te0 2 преминава в разтвор на 1,5 милиона части вода и се образува разтвор на слаба телурова киселина H 2 Te0 3 с незначителна концентрация. Киселинните свойства на телуровата киселина също са слабо изразени.

H6TeO6. Тази формула (а не H 2 TeO 4) му е приписана, след като са получени соли със състав Ag 6 Te0 6 и Hg 3 Te0 6, които се разтварят добре във вода.TeOz анхидридът, който образува телурова киселина, практически не се разтваря в вода. Това вещество съществува в две модификации - жълто и сиво: α-TeOz и β-TeOz. 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 телура и съседния йод (както и аргона и калия) в групи VI и VII не в съответствие с, а въпреки техните атомни тегла. Всъщност атомната маса на телура е 127,61, а тази на йода е 126,91.Това означава, че йодът трябва да стои не зад телура, а пред него. Менделеев обаче не се усъмни в правотата
правилността на неговите разсъждения, тъй като той вярваше, 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.
Между другото, за изотоните. Сега са известни 22 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%.

ТЕЛУРНИ 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. Калаверитът AuTe 2 и кренеритът (Au, Ag) Te2, които са сред малкото естествени златни съединения, са сред първите. 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 практическа стойност - целият промишлен телур е страничен продукт от обработката на руди на други метали.

Телур(лат. Tellurium), Te, химичен елемент от група VI на главната подгрупа на периодичната система на Менделеев; атомен номер 52, атомна маса 127,60, се отнася до редки микроелементи. В природата се среща под формата на осем стабилни изотопа с масови числа 120, 122-126, 128, 130, от които най-разпространени са 128 Te (31,79%) и 130 Te (34,48%). От изкуствено получените радиоактивни изотопи 127 Te (T ½ = 105 дни) и 129 Te (T ½ = 33,5 дни) се използват широко като белязани атоми. Телурът е открит от Ф. Мюлер през 1782 г. Немският учен М. Г. Клапрот потвърждава това откритие и дава на елемента името "телур" (от лат. tellus, род Telluris - Земя). Първите систематични изследвания на химията на телура са извършени през 30-те години на 19 век от И. Я. Берцелиус.

Разпространение на телура в природата.Телурът е един от най-редките елементи; средно съдържание в земната кора (кларк) ~1·10 -7% от теглото. Телурът е разпръснат в магмата и биосферата; от някои горещи подземни източници се отлага заедно със S, Ag, Au, Pb и други елементи. Известни са хидротермални находища на Au и цветни метали, обогатени с телур; около 40 минерала от този елемент са свързани с тях (най-важните са алтаит, телуробисмутит и други естествени телуриди). Характерна е примес на телур в пирит и други сулфиди. Телурът се извлича от полиметални руди.

Физични свойства на телура.Телурът е сребристо-бял цвят с метален блясък, чуплив, става пластичен при нагряване. Кристализира в хексагоналната система: a = 4.4570Å; с = 5.9290 А; плътност 6,25 g / cm 3 при 20 "C; t pl 450 ° C; t kip 990 ° C; специфична топлина при 20 ° C 0,204 kJ / (kg K); топлопроводимост при 20 ° C 5,999 W / (m K) температурен коефициент на линейно разширение 1,68 10 -5 (20 ° C) Телурът е диамагнитен, специфична магнитна чувствителност при 18 ° C -0,31 10 -6 Твърдост по Бринел 184,3 MN / m 2 (18,43 kgf / mm 2) Атомен радиус 1,7 Å, йонни радиуси: Te 2- 2,22 Å, Te 4+ 0,89 Å, Te 6+ 0,56 Å.

Телурът е полупроводник. Забранена лента 0,34 eV. 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.

Химични свойства на телура.Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома Te 5s 2 5p 4 . В съединенията проявява степени на окисление -2; +4; + 6, рядко +2. Телурът е химичен аналог на сярата и селена с по-изразени метални свойства. С кислорода телурът образува оксид (II) TeO, оксид (IV) TeO 2 и оксид (VI) TeO 3. TeO съществува над 1000°C в газова фаза. TeO 2 се получава чрез изгаряне на Te във въздуха, има амфотерни свойства, трудно се разтваря във вода, но е лесно разтворим в киселинни и алкални разтвори. TeO 3 е нестабилен, може да се получи само чрез разлагане на телурова киселина. При нагряване телурът реагира с водород, за да образува водороден телурид H 2 Te, безцветен отровен газ с остра, неприятна миризма. Реагира лесно с халогени; характеризира се с халиди като TeX2 и TeX4 (където X е Cl и Br); също получава TeF 4 , TeF 6 ; всички те са силно летливи и се хидролизират от вода. Телурът директно взаимодейства с неметали (S, P), както и с метали; реагира при стайна температура с концентрирани азотна и сярна киселина, като във втория случай се образува TeSO 3, който се окислява при нагряване до TeOSO 4 . Известни са сравнително слаби Te киселини: телурова водород (разтвор на H 2 Te във вода), телурова H 2 TeO 3 и телурова H 6 TeO 6; техните соли (съответно телуриди, телурит и телурат) са слабо или напълно неразтворими във вода (с изключение на соли на алкални метали и амоний). Известни са някои органични производни на телура, например RTeH, диалкилтелуриди R 2 Te - нискокипящи течности с неприятна миризма.

Получаване на телур.Телурът се извлича инцидентно при преработката на сулфидни руди от полупродукти от производството на мед, олово и цинк, както и от някои златни руди. Основният източник на суровини за производството на телур е утайката от електролиза на мед, съдържаща от 0,5 до 2% Te, както и Ag, Au, Se, Cu и други елементи. Утайката първо се освобождава от Cu, Se, остатъкът, съдържащ благородни метали, Te, Pb, Sb и други компоненти, се разтопява, за да се получи сплав от злато и сребро. Телурът под формата на Na 2 TeO 3 преминава в сода-телурови шлаки, където съдържанието му достига 20-35%. Шлаката се раздробява, смила и излугва с вода. Телурът се отлага от разтвор чрез електролиза на катода. Полученият телур концентрат се обработва с основа в присъствието на алуминиев прах, превръщайки телура в разтвор под формата на телуриди. Разтворът се отделя от неразтворимия остатък, концентриращ примеси от тежки метали, и се продухва с въздух. В този случай телурът (чистота 99%) се отлага в елементарно състояние. Телурът с висока чистота се получава чрез многократна обработка на телурид. Най-чистият телур се получава чрез комбинация от методи на химическо пречистване, дестилация и зоново топене.

Приложение на телур.Телурът се използва в полупроводниковата технология; като легираща добавка - в оловни сплави, чугун и стомана за подобряване на тяхната обработваемост и подобряване на механичните характеристики; Bi 2 Te 3 и Sb 2 Te 3 се използват в термогенератори, а CdTe се използва в слънчеви батерии и като полупроводникови лазерни материали. Телурът се използва и за избелване на чугун, вулканизиране на латексови смеси и производство на кафяви и червени стъкла и емайли.

Телур в тялото.Телурът постоянно присъства в тъканите на растенията и животните. В растенията, растящи на почви, богати на телур, концентрацията му достига 2·10 -4 - 2,5·10 -3%, при сухоземните животни - около 2·10 -6%. При хората дневният прием на телур с храна и вода е около 0,6 mg; Екскретира се от тялото главно с урината (над 80%), както и с изпражненията. Умерено токсичен за растенията и силно токсичен за бозайниците (причинява забавяне на растежа, косопад, парализа и др.).

Възможно е професионално отравяне с телур по време на топенето му и други производствени операции. Наблюдават се втрисане, главоболие, слабост, ускорен пулс, липса на апетит, метален вкус в устата, мирис на чесън от издишания въздух, гадене, тъмен цвят на езика, дразнене на дихателните пътища, изпотяване, косопад.

Телурът е неметал с метален блясък. Цветът му е сребристо бял. Този елемент е много рядък и дифузен. Открит е от минния инспектор Франц Йозеф Мюлер през 1782 г. Телурът се извлича от полиметална руда. Това вещество се съдържа под формата на съединения в хидротермални находища на злато и др.

Талият е крехък материал, който придобива пластични свойства при нагряване. Стойността на плътността на този неметал е 6,25 g/cm3. Телият започва да се топи, когато температурата достигне 450 °C, и кипи при 990 °C. Материалът има свойствата на диамагнетик и при 18 °C стойността на специфичната магнитна чувствителност е -0.31.10-6.

Телурът е p-тип полупроводник, когато условията на околната среда са нормални или когато материалът се нагрява до кипене. Когато неметалът се охлади, при преход от около -100 ° C, той променя свойствата си и придобива n-тип проводимост. Ширината на забранената зона е 0,34 eV. Температурата на прехода намалява в зависимост от чистотата на веществото.

Талият се използва като легираща добавка при производството на олово. Подобрява здравината и химическата устойчивост. Оловно-телурната сплав се използва в кабелното и химическото производство. Телурът също е легиран с мед и стомана. Това подобрява тяхната механична обработка.

Телурът се използва и в производството на стъкло. Стъклото, поради такъв примес, придобива кафяв цвят и индексът му на пречупване се увеличава. В каучуковата промишленост телурът се използва за извършване на процеса на вулканизация на каучук.

Значителното търсене на телур се улеснява от неговите полупроводникови свойства. Счита се както за типичен, така и за технологично напреднал полупроводник. Това вещество се използва в микроелектрониката. Той произвежда тънък филм, който се топи при по-ниски температури от много метали.

В чистата си форма телурът под формата на полупроводник се използва рядко поради ограничените му запаси в недрата на Земята. В повечето случаи се използва при производството на транзистори и устройства, които са предназначени за измерване на интензитета на гама лъчение.

Най-често в промишлеността не се използва чист неметал, а неговите съединения с метали, които се наричат ​​телуриди. С тяхното използване се произвеждат важни части от термоелектрически генератори.

Продажба на цветни метали в Москва -.

Малко вероятно е някой да повярва на историята за морския капитан, който освен това е професионален цирков борец, известен металург и лекар-консултант в хирургическа клиника. В света на химичните елементи такова 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 (дори преди да говорим за основния обект на нашата история) желязото в машините и желязото в кръвта, желязото е концентратор на магнитно поле и желязото е неразделна част от охрата ... Вярно, понякога отнемаше много повече време, за да " професионално обучение“ на елементите, отколкото за подготовка на междинна йога. И така, елемент 52, за който предстои да разкажем, е бил използван в продължение на много години 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.

Въпреки това, чистият телур като полупроводник се използва в ограничена степен - за производството на полеви транзистори от някои 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 електрически ток протича през верига, съставена от различни материали, в точките на контакт, в допълнение към обичайната джаулова топлина, се отделя определено количество топлина освободен или погълнат (в зависимост от посоката на тока).

За около 100 години тези открития си остават "нещо само по себе си", любопитни факти, нищо повече. И няма да е преувеличено да се каже, че нов живот и за двата ефекта започна след като Героят на социалистическия труд академик А.Ф. 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, термоелектрическите генератори, в които се използват телуриди на бисмут, олово и антимон, осигуряват енергия за изкуствени спътници на Земята, навигационни и метеорологични инсталации и устройства за катодна защита на главни тръбопроводи. Същите материали помагат за поддържане на желаната температура в много електронни и микроелектронни устройства.

През последните години друго химично съединение на телура с полупроводникови свойства, кадмиев телурид CdTe, привлече голям интерес. 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 блистерна 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: бели плъхове, инжектирани с аерозол от телур, "са неспокойни, кихат, търкат лицата си, стават 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. Като профилактично средство се използва аскорбинова киселина. Но основната превенция е запечатването на корпуса на устройствата, автоматизирането на процесите, 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 телура и съседния йод (както и аргона и калия) в групи VI и VII не 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.