منشا نام تلوریوم. ساختار اتم تلوریم

تلوریم(lat. Tellurium)، Te، عنصر شیمیایی گروه VI از زیرگروه اصلی سیستم تناوبی مندلیف. عدد اتمی 52، جرم اتمی 127.60، متعلق به عناصر کمیاب است. این ایزوتوپ در طبیعت به صورت هشت ایزوتوپ پایدار با اعداد جرمی 120، 122-126، 128، 130 وجود دارد که رایج ترین آنها 128 Te (31.79%) و 130 Te (34.48%) است. از ایزوتوپ های رادیواکتیو مصنوعی به دست آمده، 127 Te (T ½ = 105 روز) و 129 Te (T ½ = 33.5 روز) به طور گسترده به عنوان اتم های نشاندار استفاده می شود. تلوریم توسط F. Muller در سال 1782 کشف شد. دانشمند آلمانی M. G. Klaproth این کشف را تأیید کرد و نام "تلوریوم" را به عنصر داد (از لاتین telus، genus telluris - زمین). اولین مطالعات سیستماتیک شیمی تلوریوم در دهه 30 قرن 19 توسط I. Ya. Berzelius انجام شد.

پراکندگی تلوریم در طبیعتتلوریم یکی از نادرترین عناصر است. محتوای متوسط در پوسته زمین(کلارک) ~ 1·10 -7٪ جرمی. تلوریم در ماگما و بیوسفر پراکنده است. از برخی چشمه های آب گرم زیرزمینی به همراه عناصر S، Ag، Au، Pb و سایر عناصر رسوب می کند. ذخایر هیدروترمال طلا و فلزات غیر آهنی غنی شده در تلوریوم شناخته شده است. حدود 40 کانی از این عنصر با آنها همراه است (مهمترین آنها آلتایت، تلوروبیسموتیت و سایر تلوریدهای طبیعی هستند). ترکیبی مشخص از تلوریم در پیریت و سایر سولفیدها. تلوریم از سنگ معدن چند فلزی استخراج می شود.

خواص فیزیکی تلوریمتلوریم به رنگ سفید مایل به نقره ای با درخشندگی فلزی، شکننده است و با حرارت دادن انعطاف پذیر می شود. در سیستم شش ضلعی متبلور می شود: a = 4.4570Å. c = 5.9290Å; چگالی 6.25 گرم بر سانتی متر 3 در 20 "C؛ نقطه ذوب 450 درجه سانتی گراد؛ نقطه جوش 990 درجه سانتی گراد؛ گرمای ویژه در 20 درجه سانتی گراد 0.204 کیلوژول/(کیلوگرم K)؛ هدایت حرارتی در 20 درجه سانتی گراد 5.999 W/(m K) ضریب دمایی انبساط خطی 1.68 10 -5 (20 درجه سانتیگراد) تلوریوم دیامغناطیسی است، حساسیت مغناطیسی خاص در 18 ° C -0.31 10 -6. سختی برینل 184.3 Mn/m 2 (18.43 kgf/mm 2) شعاع اتمی Å، شعاع یونی: Te 2- 2.22 Å، Te 4+ 0.89 Å، Te 6+ 0.56 Å.

تلوریم یک نیمه هادی است. فاصله باند 0.34 eV است. در شرایط عادی و تا نقطه ذوب، تلوریوم خالص دارای رسانایی نوع p است. با کاهش دما در محدوده (100- درجه سانتیگراد) - (80- درجه سانتیگراد)، یک انتقال رخ می دهد: رسانایی تلوریوم به نوع n تبدیل می شود. دمای این انتقال بستگی به خلوص نمونه دارد و هر چه نمونه خالص تر باشد کمتر است.

خواص شیمیایی تلوریمپیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم Te 5s 2 5p 4 است. در ترکیبات، حالت های اکسیداسیون 2- را نشان می دهد. +4; + 6، کمتر +2. تلوریم آنالوگ شیمیایی گوگرد و سلنیوم است که بارزتر است خواص فلزی. تلوریم با اکسیژن، اکسید (II) TeO، اکسید (IV) TeO 2 و اکسید (VI) TeO 3 را تشکیل می دهد. TeO در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد در فاز گاز وجود دارد. TeO 2 از احتراق Te در هوا به دست می آید، دارای خواص آمفوتریک است، به سختی در آب حل می شود، اما به راحتی در محلول های اسیدی و قلیایی حل می شود. TeO 3 ناپایدار است و فقط از تجزیه اسید تلوریک بدست می آید. هنگامی که تلوریوم گرم می شود، با هیدروژن واکنش می دهد و هیدروژن تلورید H 2 Te را تشکیل می دهد - یک گاز سمی بی رنگ با بوی تند و نامطبوع. به راحتی با هالوژن ها واکنش نشان می دهد. با هالیدهای نوع TeX 2 و TeX 4 مشخص می شود (که در آن X Cl و Br است). TeF 4 و TeF 6 نیز به دست آمد. همه آنها بسیار فرار هستند و با آب هیدرولیز می شوند. تلوریم به طور مستقیم با نافلزات (S, P) و همچنین با فلزات تعامل دارد. در دمای اتاق با اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ واکنش می دهد، در حالت دوم TeSO 3 تشکیل می شود که با حرارت دادن به TeOSO 4 اکسید می شود. اسیدهای Te نسبتا ضعیف شناخته شده اند: اسید هیدروتلوریک (محلول H 2 Te در آب)، اسید تلوریک H 2 TeO 3 و اسید تلوریک H 6 TeO 6 . نمک های آنها (به ترتیب تلوریدها، تلوریت ها و تلورات ها) کمی یا کاملاً در آب نامحلول هستند (به استثنای نمک ها). فلزات قلیاییو آمونیوم). برخی از مشتقات آلی تلوریوم شناخته شده هستند، به عنوان مثال RTeH، دی آلکیل تلورید R 2 Te - مایعات کم جوش با بوی نامطبوع.

بدست آوردن تلوریمتلوریم به عنوان یک محصول جانبی در طی فرآوری سنگ معدن سولفید از محصولات میانی تولید مس و سرب روی و همچنین از برخی سنگ معدن طلا استخراج می شود. منبع اصلی مواد اولیه برای تولید تلوریوم لجن الکترولیز مس حاوی 0.5 تا 2 درصد Te و همچنین عناصر Ag، Au، Se، Cu و سایر عناصر می باشد. لجن ابتدا از مس، سلنیوم آزاد می شود، بقایای حاوی فلزات نجیب، Te، Pb، Sb و سایر اجزاء ذوب می شود تا آلیاژی از طلا و نقره به دست آید. در این حالت، تلوریم به شکل Na 2 TeO 3 به سرباره سودا-تلوریوم می رسد که محتوای آن به 20-35٪ می رسد. سرباره خرد، آسیاب و با آب شسته می شود. تلوریم از محلول توسط الکترولیز در کاتد رسوب می کند. کنسانتره تلوریم به دست آمده در حضور پودر آلومینیوم با قلیایی تصفیه می شود و تلوریم را به شکل تلورید به محلول منتقل می کند. محلول از باقی مانده نامحلول که ناخالصی های فلزات سنگین را غلیظ می کند جدا می شود و با هوا دمیده می شود. در این حالت تلوریوم (۹۹ درصد خالص) در حالت عنصری رسوب می‌کند. تلوریوم با خلوص افزایش یافته با تکرار پردازش تلورید به دست می آید. خالص ترین تلوریوم با ترکیبی از روش های تصفیه شیمیایی، تقطیر و ذوب منطقه ای به دست می آید.

کاربردهای تلوریومتلوریم در فناوری نیمه هادی استفاده می شود. به عنوان یک افزودنی آلیاژی - در آلیاژهای سرب، چدن و فولاد برای بهبود کارایی آنها و افزایش ویژگی های مکانیکی. Bi 2 Te 3 و Sb 2 Te 3 در ترموژنراتورها و CdTe در سلول های خورشیدی و به عنوان مواد لیزری نیمه هادی استفاده می شود. تلوریم همچنین برای سفید کردن چدن، ولکانیزه کردن مخلوط های لاتکس و تولید شیشه ها و لعاب های قهوه ای و قرمز استفاده می شود.

تلوریم در بدنتلوریم به طور مداوم در بافت های گیاهان و حیوانات وجود دارد. در گیاهانی که در خاکهای غنی از تلوریوم رشد می کنند، غلظت آن به 2·10 -4 - 2.5·10 -3٪ می رسد، در حیوانات زمینی - حدود 2·10 -6٪. در انسان، مصرف روزانه تلوریم از غذا و آب حدود 0.6 میلی گرم است. عمدتاً از طریق ادرار (بیش از 80٪) و همچنین از طریق مدفوع از بدن دفع می شود. برای گیاهان نسبتاً سمی و برای پستانداران بسیار سمی است (باعث تاخیر در رشد، ریزش مو، فلج و غیره می شود).

مسمومیت شغلی تلوریم در حین ذوب آن و سایر عملیات تولید امکان پذیر است. لرز، سردرد، ضعف، نبض تند، بی اشتهایی، طعم فلزی در دهان، بوی سیر هوای بازدم، حالت تهوع، رنگ تیره زبان، تحریک مجاری تنفسی، تعریق، ریزش مو مشاهده می شود.

تلوریم
عدد اتمی	52
ظاهر ماده ساده
خواص اتم
جرم اتمی (جرم مولی)	127.6 a. e.m. (g/mol)
شعاع اتمی	ساعت 160 بعد از ظهر
انرژی یونیزاسیون (الکترون اول)	869.0 (9.01) kJ/mol (eV)
پیکربندی الکترونیکی	4d 10 5s 2 5p 4
خواص شیمیایی
شعاع کووالانسی	ساعت 136 بعد از ظهر
شعاع یونی	(+6e) 56211 (-2e) بعد از ظهر
الکترونگاتیوی (به گفته پاولینگ)	2,1
پتانسیل الکترود	0
حالت های اکسیداسیون	+6, +4, +2
خواص ترمودینامیکی یک ماده ساده
تراکم	6.24 /cm³
ظرفیت حرارتی مولی	25.8 J/(مول)
رسانایی گرمایی	14.3 W/(·)
دمای ذوب	722,7
گرمای ذوب	17.91 کیلوژول بر مول
دمای جوش	1 263
گرمای تبخیر	49.8 کیلوژول بر مول
حجم مولی	20.5 cm³/mol
شبکه کریستالی از یک ماده ساده
ساختار مشبک	شش ضلعی
پارامترهای شبکه	4,450
نسبت c/a	1,330
دمای دبای	n/a

تلوریم- عنصر شیمیایی با عدد اتمی 52 جدول تناوبیو جرم اتمی 127.60; با نماد Te (Tellurium) نشان داده شده است، متعلق به خانواده متالوئید است.

داستان

اولین بار در سال 1782 در سنگ معدن طلا ترانسیلوانیا توسط بازرس معدن فرانتس جوزف مولر (بعداً بارون فون رایششتاین) در قلمرو اتریش-مجارستان کشف شد. در سال 1798، مارتین هاینریش کلاپروت تلوریم را جدا کرد و مهمترین خواص آن را تعیین کرد.

منشاء نام

از لاتین به ما بگو، جنسیت تلوریس، زمین.

بودن در طبیعت

تلوریم بومی نیز همراه با سلنیوم و گوگرد وجود دارد (گوگرد تلوریک ژاپنی حاوی 0.17% Te و 0.06% Se می باشد).

منبع مهم تلوریم سنگ معدن مس و سرب است.

اعلام وصول

منبع اصلی لجن حاصل از پالایش الکترولیتی مس و سرب است. لجن شلیک می شود، تلوریم در خاکستر باقی می ماند که با اسید هیدروکلریک شسته می شود. تلوریم از محلول اسید کلریدریک حاصل با عبور دی اکسید گوگرد SO 2 از آن جدا می شود.

برای جدا کردن سلنیوم و تلوریم اضافه کنید اسید سولفوریک. در این حالت دی اکسید تلوریوم TeO 2 می ریزد و H 2 SeO 3 در محلول باقی می ماند.

تلوریم از اکسید TeO2 با زغال سنگ احیا می شود.

برای خالص سازی تلوریم از گوگرد و سلنیوم، از توانایی آن، تحت اثر یک عامل احیا کننده (Al) در یک محیط قلیایی، برای تبدیل به دی سدیم دی تلوراید محلول Na 2 Te 2 استفاده می شود:

6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na 2 Te 2 + 2Na.

برای رسوب تلوریم، هوا یا اکسیژن از محلول عبور می کند:

2Na 2 Te 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Te + 4NaOH.

برای به دست آوردن تلوریوم با خلوص خاص، آن را کلر می کنند

Te + 2Cl 2 = TeCl 4.

تتراکلرید حاصل با تقطیر یا یکسوسازی خالص می شود. سپس تتراکلرید با آب هیدرولیز می شود:

TeCl 4 + 2H 2 O = TeO 2 + 4HCl،

و TeO 2 حاصل با هیدروژن کاهش می یابد:

TeO 2 + 4H 2 = Te + 2H 2 O.

قیمت

تلوریم عنصر کمیاب است و تقاضای قابل توجهی با حجم کم تولید، قیمت بالای آن را تعیین می کند (حدود 200-300 دلار در هر کیلوگرم، بسته به خلوص)، اما با وجود این، دامنه کاربرد آن به طور مداوم در حال گسترش است.

ویژگی های فیزیکوشیمیایی

تلوریم ماده ای شکننده و سفید نقره ای با درخشندگی فلزی است. در لایه های نازک، هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد، قرمز مایل به قهوه ای، به صورت جفت به رنگ زرد طلایی است.

از نظر شیمیایی، تلوریم کمتر از گوگرد فعال است. در قلیاها حل می شود، حساس به اثر اسیدهای نیتریک و سولفوریک است، اما در رقیق اسید هیدروکلریککمی حل می شود. فلز تلوریوم در دمای 100 درجه سانتی گراد با آب شروع به واکنش می کند و به صورت پودر در هوا حتی در دمای اتاق اکسید می شود و اکسید Te0 2 را تشکیل می دهد.

هنگامی که در هوا گرم می شود، تلوریم می سوزد و Te0 2 را تشکیل می دهد. این ترکیب قوی نسبت به خود تلوریم فرار کمتری دارد. بنابراین، برای خالص سازی تلوریوم از اکسیدها، آنها را با هیدروژن جریان در دمای 500-600 درجه سانتی گراد احیا می کنند.

در حالت مذاب، تلوریم کاملاً بی اثر است، بنابراین از گرافیت و کوارتز به عنوان مواد ظرف در هنگام ذوب آن استفاده می شود.

کاربرد

آلیاژها

تلوریم در تولید آلیاژهای سرب با افزایش شکل پذیری و استحکام استفاده می شود (برای مثال در تولید کابل ها استفاده می شود). با معرفی 05/0 درصد تلوریم، اتلاف سرب در اثر انحلال تحت تأثیر اسید سولفوریک 10 برابر کاهش می یابد و از این امر در تولید باتری های سرب اسیدی استفاده می شود. همچنین مهم است که سرب آغشته به تلوریم هنگام پردازش با تغییر شکل پلاستیکی نرم نشود و این امکان استفاده از فناوری ساخت کلکتورهای جریان صفحه باتری با استفاده از روش برش سرد را ممکن می سازد و عمر مفید و ویژگی های خاص باتری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. .

مواد ترموالکتریک

تک کریستال بیسموت تلوراید

همچنین نقش آن در تولید مواد نیمه هادی و به ویژه تلوریدهای سرب، بیسموت، آنتیموان و سزیم بسیار زیاد است. در سالهای آینده تولید تلوریدهای لانتانید، آلیاژهای آنها و آلیاژهای آنها با سلنیدهای فلزی برای تولید ژنراتورهای ترموالکتریک با راندمان بسیار بالا (تا 72 تا 78 درصد) اهمیت زیادی پیدا خواهد کرد که امکان استفاده از آنها را در بخش انرژی و در صنعت خودرو.

به عنوان مثال، اخیراً یک emf حرارتی بسیار بالا در تلورید منگنز (500 μV/K) و در ترکیب آن با سلنیدهای بیسموت، آنتیموان و لانتانیدها کشف شده است که نه تنها دستیابی به راندمان بسیار بالا در ترموژنراتورها را ممکن می‌سازد. آن را قبلاً در یک مرحله از خنک شدن یخچال نیمه هادی تا دمای برودتی (سطح دمای نیتروژن مایع) و حتی پایین تر اجرا کنید. بهترین مواد بر پایه تلوریوم برای تولید یخچال های نیمه هادی در سال های گذشتهآلیاژ تلوریم ظاهر شد،

تعریف

تلوریم- عنصر پنجاه و دوم جدول تناوبی. نام - Te از لاتین "tellurium". واقع در دوره پنجم گروه VIA. متعلق به خانواده متالوئید است. بار هسته ای 52 است.

تلوریم یکی از عناصر کمیاب است: محتوای آن در پوسته زمین تنها 0.000001٪ (وزنی) است.

تلوریم در شکل آزاد خود یک ماده کریستالی فلز مانند به رنگ سفید نقره ای (شکل 1) با شبکه شش ضلعی است. شکننده، به راحتی به پودر ساییده می شود. نیمه هادی. چگالی 6.25 گرم بر سانتی متر مکعب. نقطه ذوب 450 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 990 درجه سانتیگراد.

شناخته شده است که در حالت بی شکل وجود دارد.

برنج. 1. تلوریم. ظاهر.

جرم اتمی و مولکولی تلوریم

جرم مولکولی نسبی یک ماده (M r) عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین از 1/12 جرم یک اتم کربن بیشتر است و جرم اتمی نسبی یک عنصر (A r) برابر است. چند برابر جرم متوسط اتم های یک عنصر شیمیایی بیشتر از 1/12 جرم اتم کربن است.

از آنجایی که تلوریم در حالت آزاد به شکل مولکول های تک اتمی Te وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 127.60 هستند.

ایزوتوپ های تلوریم

مشخص است که در طبیعت تلوریم را می توان به شکل هشت ایزوتوپ پایدار یافت که دو تای آنها رادیواکتیو هستند (128 Te و 130 Te): 120 Te، 122 Te، 123 Te، 124 Te، 125 Te و 126 Te. اعداد جرمی آنها به ترتیب 120، 122، 123، 124، 125، 126، 128 و 130 است. هسته یک اتم ایزوتوپ تلوریوم 120 Te حاوی پنجاه و دو پروتون و شصت و هشت نوترون است و ایزوتوپ های باقی مانده فقط از نظر تعداد نوترون ها با آن تفاوت دارند.

ایزوتوپ های مصنوعی ناپایدار تلوریم با اعداد جرمی از 105 تا 142 و همچنین هجده حالت ایزومری هسته وجود دارد.

یون های تلوریم

در سطح انرژی بیرونی اتم تلوریوم شش الکترون وجود دارد که ظرفیتی هستند:

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

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، تلوریم الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. دهنده آنهاست و به یونی با بار مثبت تبدیل می شود یا از اتم دیگری الکترون می پذیرد، یعنی. پذیرنده آنها است و به یک یون با بار منفی تبدیل می شود:

Te 0 -2e → Te + ;

Te 0 -4e → Te 4+ ;

Te 0 -6e → Te 6+ ;

Te 0 +2e → Te 2- .

مولکول و اتم تلوریم

در حالت آزاد، تلوریم به شکل مولکول های تک اتمی Te وجود دارد. در اینجا برخی از خواص مشخص کننده اتم و مولکول تلوریم آورده شده است:

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2

ورزش	اگر فرمول مولکولی آن TeO 2 باشد، کسر جرمی عناصر تشکیل دهنده دی اکسید تلوریم را محاسبه کنید.
راه حل	کسر جرمی یک عنصر در ترکیب هر مولکولی با فرمول تعیین می شود: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

تعریف

تلوریمواقع در دوره پنجم از گروه VI از زیر گروه اصلی (A) جدول تناوبی.

به عناصر اشاره دارد پ-خانواده ها. متالوئید. تعیین - Te. شماره سریال- 52. جرم اتمی نسبی - 127.60 amu.

ساختار الکترونیکی اتم تلوریم

یک اتم تلوریوم از یک هسته با بار مثبت (+52) تشکیل شده است که در داخل آن 52 پروتون و 76 نوترون وجود دارد و 52 الکترون در پنج مدار به اطراف حرکت می کنند.

عکس. 1. ساختار شماتیک اتم تلوریم

توزیع الکترون ها در بین اوربیتال ها به شرح زیر است:

52Te) 2) 8) 18) 18) 6 ;

1س 2 2س 2 2پ 6 3س 2 3پ 6 3د 10 4س 2 4پ 6 4د 10 5س 2 5پ 4 .

سطح انرژی بیرونی اتم تلوریوم حاوی 6 الکترون است که الکترون های ظرفیتی هستند. نمودار انرژی حالت پایه به شکل زیر است:

الکترون های ظرفیت یک اتم تلوریوم را می توان با مجموعه ای از چهار عدد کوانتومی مشخص کرد: n(کوانتوم اصلی) ل(مدار) m l(مغناطیسی) و س(چرخش):

سطح فرعی

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

پاسخ گوگرد شانزدهمین عنصر جدول تناوبی D.I است. مندلیف. هنگامی که کاتیون ها تشکیل می شوند، عنصر به عنوان دهنده پروتون عمل می کند، یعنی. تعداد کل الکترون ها کاهش می یابد و هنگامی که آنیون ها تشکیل می شوند، گیرنده پروتون، یعنی. مقدار افزایش می یابد

بنابراین، برای ذرات S +6، S 0، S +4 و S -2، تعداد کل الکترون‌های پوسته الکترونی به ترتیب 10، 16، 12 و 18 خواهد بود. سپس جدول به شکل زیر خواهد بود:

مثال 2

پاسخ هنگامی که کاتیون ها تشکیل می شوند، عنصر به عنوان دهنده پروتون عمل می کند، یعنی. تعداد کل الکترون ها کاهش می یابد و هنگامی که آنیون ها تشکیل می شوند، گیرنده پروتون، یعنی. مقدار افزایش می یابد

بنابراین، برای ذرات C +4، Al +3، F و C 0، تعداد کل الکترون های پوسته الکترونی به ترتیب برابر با 2، 10، 10 و 6 خواهد بود. سپس جدول به شکل زیر خواهد بود: