Tellur opprinnelse til navnet. Tellur atom struktur

Tellur(lat. Tellurium), Te, kjemisk grunnstoff i gruppe VI i hovedundergruppen av Mendeleevs periodiske system; atomnummer 52, atommasse 127,60, tilhører sjeldne sporstoffer. Den forekommer i naturen i form av åtte stabile isotoper med massetall 120, 122-126, 128, 130, hvorav de vanligste er 128 Te (31,79%) og 130 Te (34,48%). Av de kunstig oppnådde radioaktive isotopene er 127 Te (T ½ = 105 dager) og 129 Te (T ½ = 33,5 dager) mye brukt som merkede atomer. Tellur ble oppdaget av F. Muller i 1782. Den tyske forskeren M. G. Klaproth bekreftet denne oppdagelsen og ga elementet navnet "tellurium" (fra latin tellus, kjønn telluris - Jorden). De første systematiske studiene av kjemien til Tellur ble utført på 30-tallet av 1800-tallet av I. Ya. Berzelius.

Utbredelse av tellur i naturen. Tellur er et av de sjeldneste grunnstoffene; gjennomsnittlig innhold i jordskorpen(clark) ~1·10 -7 vekt%. Tellur er spredt i magma og biosfæren; fra noen varme underjordiske kilder er det avsatt sammen med S, Ag, Au, Pb og andre grunnstoffer. Hydrotermiske forekomster av Au og ikke-jernholdige metaller anriket i tellur er kjent; Omtrent 40 mineraler av dette elementet er assosiert med dem (de viktigste er altaite, tellurobismuthite og andre naturlige tellurider). En karakteristisk blanding av tellur i pyritt og andre sulfider. Tellur utvinnes fra polymetalliske malmer.

Fysiske egenskaper til tellur. Tellur er sølvhvit i fargen med en metallisk glans, sprø og blir duktil ved oppvarming. Krystalliserer i det sekskantede systemet: a = 4,4570Å; c = 5,9290 Å; tetthet 6,25 g/cm 3 ved 20 °C; smeltepunkt 450 °C; kokepunkt 990 °C; spesifikk varme ved 20 °C 0,204 kJ/(kg K); termisk ledningsevne ved 20 °C 5,999 W/(m K) ; temperaturkoeffisient for lineær ekspansjon 1,68 10 -5 (20 ° C). Tellur er diamagnetisk, spesifikk magnetisk følsomhet ved 18 ° C -0,31 10 -6. Brinell hardhet 184,3 Mn/m 2 (18,43 kgf/mm 2) Atomradius 1,7 Å, ioniske radier: Te 2- 2,22 Å, Te 4+ 0,89 Å, Te 6+ 0,56 Å.

Tellur er en halvleder. Båndgapet er 0,34 eV. Under vanlige forhold og opp til smeltepunktet har rent tellur p-type ledningsevne. Når temperaturen synker i området (-100 °C) - (-80 °C), oppstår en overgang: konduktiviteten til tellur blir n-type. Temperaturen på denne overgangen avhenger av renheten til prøven, og jo renere prøven er, jo lavere er den.

Kjemiske egenskaper til tellur. Konfigurasjonen av det ytre elektronskallet til Te-atomet er 5s 2 5p 4. I forbindelser viser den oksidasjonstilstander på -2; +4; + 6, sjeldnere +2. Tellur er en kjemisk analog av svovel og selen med mer uttalt metalliske egenskaper. Med oksygen danner tellur oksid (II) TeO, oksid (IV) TeO 2 og oksid (VI) TeO 3. TeO eksisterer over 1000 °C i gassfasen. TeO 2 oppnås ved forbrenning av Te i luft, har amfotere egenskaper, er vanskelig å løse i vann, men lett løselig i sure og alkaliske løsninger. TeO 3 er ustabil og kan bare oppnås fra dekomponering av tellursyre. Ved oppvarming reagerer Tellur med hydrogen og danner hydrogentellurid H 2 Te - en fargeløs giftig gass med en skarp, ubehagelig lukt. Reagerer lett med halogener; den er karakterisert ved halogenider av typen TeX 2 og TeX 4 (hvor X er Cl og Br); TeF 4 og TeF 6 ble også oppnådd; Alle er svært flyktige og hydrolyseres med vann. Tellur interagerer direkte med ikke-metaller (S, P), så vel som med metaller; den reagerer ved romtemperatur med konsentrerte salpeter- og svovelsyrer, i sistnevnte tilfelle dannes TeSO 3, som oksiderer ved oppvarming til TeOSO 4. Relativt svake Te-syrer er kjent: hydrotellursyre (løsning av H 2 Te i vann), tellursyre H 2 TeO 3 og tellursyre H 6 TeO 6 ; deres salter (henholdsvis tellurider, telluritter og tellurater) er litt eller fullstendig uløselige i vann (med unntak av salter alkalimetaller og ammonium). Noen organiske derivater av tellur er kjent, for eksempel RTeH, dialkyltellurider R 2 Te - lavtkokende væsker med en ubehagelig lukt.

Skaffe Tellur. Tellur utvinnes som et biprodukt under bearbeiding av sulfidmalm fra mellomprodukter fra kobber- og bly-sinkproduksjon, samt fra noen gullmalmer. Hovedkilden til råvarer for produksjon av Tellur er kobberelektrolyseslam som inneholder fra 0,5 til 2% Te, samt Ag, Au, Se, Cu og andre elementer. Slammet frigjøres først fra Cu, Se, resten som inneholder edelmetaller, Te, Pb, Sb og andre komponenter smeltes ned for å oppnå en legering av gull og sølv. I dette tilfellet går tellur i form av Na 2 TeO 3 over i soda-tellurslagg, hvor innholdet når 20-35%. Slaggen knuses, males og utvaskes med vann. Tellur avsettes fra løsning ved elektrolyse ved katoden. Det resulterende tellurkonsentratet behandles med alkali i nærvær av aluminiumpulver, og overfører tellur til løsning i form av tellurider. Løsningen separeres fra den uløselige resten, som konsentrerer tungmetallurenheter, og blåses med luft. I dette tilfellet avsettes tellur (99 % rent) i elementær tilstand. Tellur med økt renhet oppnås ved gjentatt telluridbehandling. Det reneste tellur er oppnådd ved en kombinasjon av kjemisk rensing, destillasjon og sonesmeltingsmetoder.

Bruk av tellur. Tellur brukes i halvlederteknologi; som et legeringsadditiv - i blylegeringer, støpejern og stål for å forbedre deres bearbeidbarhet og øke mekaniske egenskaper; Bi 2 Te 3 og Sb 2 Te 3 brukes i termogeneratorer, og CdTe brukes i solceller og som halvlederlasermaterialer. Tellur brukes også til å bleke støpejern, vulkanisere lateksblandinger og produsere brune og røde glass og emaljer.

Tellur i kroppen. Tellur er konstant tilstede i vev til planter og dyr. Hos planter som vokser på jord som er rik på tellur, når konsentrasjonen 2·10 -4 - 2,5·10 -3%, hos landdyr - omtrent 2·10 -6%. Hos mennesker er det daglige inntaket av tellur fra mat og vann omtrent 0,6 mg; skilles ut fra kroppen hovedsakelig i urin (over 80%), samt i avføring. Middels giftig for planter og svært giftig for pattedyr (forårsaker vekstretardasjon, hårtap, lammelser osv.).

Yrkesmessig forgiftning av tellur er mulig under smelting og andre produksjonsoperasjoner. Frysninger, hodepine, svakhet, rask puls, mangel på appetitt, metallisk smak i munnen, hvitløkaktig lukt av utåndet luft, kvalme, mørk farge på tungen, irritasjon i luftveiene, svette, hårtap observeres.

Tellur
Atomnummer	52
Utseende enkelt stoff
Atomets egenskaper
Atommasse (molar masse)	127,6 a. e.m. (g/mol)
Atomradius	160 pm
Ioniseringsenergi (første elektron)	869,0 (9,01) kJ/mol (eV)
Elektronisk konfigurasjon	4d 10 5s 2 5p 4
Kjemiske egenskaper
Kovalent radius	136 pm
Ioneradius	(+6e) 56.211 (-2e) pm
Elektronegativitet (ifølge Pauling)	2,1
Elektrodepotensial	0
Oksidasjonstilstander	+6, +4, +2
Termodynamiske egenskaper til et enkelt stoff
Tetthet	6,24 /cm³
Molar varmekapasitet	25,8 J/(mol)
Termisk ledningsevne	14,3 W/(·)
Smeltepunkt	722,7
Smeltevarme	17,91 kJ/mol
Koketemperatur	1 263
Fordampningsvarme	49,8 kJ/mol
Molar volum	20,5 cm³/mol
Krystallgitter av et enkelt stoff
Gitterstruktur	sekskantet
Gitterparametere	4,450
c/a-forhold	1,330
Debye temperatur	n/a

Tellur-kjemisk grunnstoff med atomnummer 52 periodiske tabell og atommasse 127,60; betegnet med symbolet Te (tellur), tilhører metalloidfamilien.

Historie

Den ble først oppdaget i 1782 i gullmalmene i Transylvania av gruveinspektør Franz Joseph Müller (senere baron von Reichenstein), på territoriet til Østerrike-Ungarn. I 1798 isolerte Martin Heinrich Klaproth tellur og bestemte dets viktigste egenskaper.

opprinnelse til navnet

Fra latin Fortell oss, Genitiv telluris, Jorden.

Å være i naturen

Native tellur forekommer også sammen med selen og svovel (japansk tellurisk svovel inneholder 0,17 % Te og 0,06 % Se).

En viktig kilde til tellur er kobber- og blymalm.

Kvittering

Hovedkilden er slam fra elektrolytisk raffinering av kobber og bly. Slammet brennes, telluren forblir i slagg, som vaskes med saltsyre. Tellur isoleres fra den resulterende saltsyreløsningen ved å føre svoveldioksid SO 2 gjennom den.

For å skille selen og tellur, legg til svovelsyre. I dette tilfellet faller tellurdioksid TeO 2 ut, og H 2 SeO 3 forblir i løsning.

Tellur reduseres fra TeO2-oksid med kull.

For å rense tellur fra svovel og selen brukes dets evne, under påvirkning av et reduksjonsmiddel (Al) i et alkalisk medium, til å omdannes til løselig dinatriumditellurid Na 2 Te 2:

6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na2Te2 + 2Na.

For å felle ut tellur føres luft eller oksygen gjennom løsningen:

2Na2Te2 + 2H2O + O2 = 4Te + 4NaOH.

For å oppnå tellur av spesiell renhet, kloreres det

Te + 2Cl 2 = TeCl 4.

Det resulterende tetrakloridet renses ved destillasjon eller rektifisering. Tetrakloridet blir deretter hydrolysert med vann:

TeCl 4 + 2H 2 O = TeO 2 + 4 HCl,

og den resulterende TeO 2 reduseres med hydrogen:

TeO2 + 4H2 = Te + 2H2O.

Priser

Tellur er et sjeldent element, og betydelig etterspørsel med et lite produksjonsvolum bestemmer den høye prisen (omtrent 200-300 dollar per kg, avhengig av renhet), men til tross for dette utvides utvalget av områder for bruken stadig.

Fysisk-kjemiske egenskaper

Tellur er et sprøtt, sølvhvitt stoff med en metallisk glans. I tynne lag, når den utsettes for lys, er den rødbrun, i par er den gyllen-gul.

Kjemisk er tellur mindre aktivt enn svovel. Det oppløses i alkalier, er mottakelig for virkningen av salpetersyre og svovelsyre, men i fortynnet saltsyre løser seg litt opp. Tellurmetall begynner å reagere med vann ved 100°C, og i pulverform oksiderer det i luft selv ved romtemperatur og danner Te02-oksid.

Ved oppvarming i luft brenner tellur og danner Te02. Denne sterke forbindelsen er mindre flyktig enn tellur i seg selv. Derfor, for å rense tellur fra oksider, reduseres de med flytende hydrogen ved 500-600 °C.

I smeltet tilstand er tellur ganske inert, så grafitt og kvarts brukes som beholdermaterialer når det smeltes.

applikasjon

Legeringer

Tellur brukes i produksjon av blylegeringer med økt duktilitet og styrke (brukes for eksempel ved produksjon av kabler). Med innføring av 0,05 % tellur reduseres tapet av bly på grunn av oppløsning under påvirkning av svovelsyre med 10 ganger, og dette brukes i produksjonen av blysyrebatterier. Det er også viktig at bly dopet med tellur ikke mykner når det behandles ved plastisk deformasjon, og dette gjør det mulig å bruke teknologien for å produsere batteriplatestrømsamlere ved bruk av kaldskjæringsmetoden og øke batteriets levetid og spesifikke egenskaper betydelig. .

Termoelektriske materialer

Vismut tellurid enkrystall

Dens rolle er også stor i produksjonen av halvledermaterialer og spesielt tellurider av bly, vismut, antimon og cesium. I de kommende årene vil produksjonen av lantanidtellurider, deres legeringer og legeringer med metallselenider bli svært viktig for produksjon av termoelektriske generatorer med svært høy (opptil 72-78%) effektivitet, som vil gjøre det mulig å bruke dem i energisektoren og i bilindustrien.

For eksempel ble det nylig oppdaget en svært høy termisk emf i mangantellurid (500 μV/K) og i kombinasjon med selenider av vismut, antimon og lantanider, noe som gjør det mulig ikke bare å oppnå svært høy effektivitet i termogeneratorer, men også implementere det allerede i ett trinn av halvlederkjøleskapskjøling ned til de kryogene (temperaturnivået på flytende nitrogen) temperaturer og enda lavere. Det beste tellurbaserte materialet for produksjon av halvlederkjøleskap i i fjor tellurlegering dukket opp,

DEFINISJON

Tellur- femtiandre element i det periodiske systemet. Betegnelse - Te fra det latinske "tellurium". Ligger i den femte perioden, VIA group. Tilhører metalloidfamilien. Atomladningen er 52.

Tellur er et av de sjeldne grunnstoffene: innholdet i jordskorpen er bare 0,000001 % (vekt).

I sin frie form er tellur et metalllignende krystallinsk stoff med sølvhvit farge (fig. 1) med et sekskantet gitter. Sprø, lett slipt til pulver. Halvleder. Tetthet 6,25 g/cm3. Smeltepunkt 450 o C, kokepunkt 990 o C.

Det er kjent for å eksistere i en amorf tilstand.

Ris. 1. Tellur. Utseende.

Atom- og molekylmasse av tellur

Den relative molekylmassen til et stoff (M r) er et tall som viser hvor mange ganger massen til et gitt molekyl er større enn 1/12 massen til et karbonatom, og den relative atommassen til et grunnstoff (A r) er hvor mange ganger gjennomsnittlig masse av atomer til et kjemisk grunnstoff er større enn 1/12 masse av et karbonatom.

Siden tellur i den frie tilstanden eksisterer i form av monoatomiske Te-molekyler, faller verdiene til dets atom- og molekylmasser sammen. De er lik 127,60.

Isotoper av tellur

Det er kjent at tellur i naturen kan finnes i form av åtte stabile isotoper, hvorav to er radioaktive (128 Te og 130 Te): 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te og 126 Te. Massetallene deres er henholdsvis 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 og 130. Kjernen til et atom i tellurisotopen 120 Te inneholder femtito protoner og sekstiåtte nøytroner, og de gjenværende isotopene skiller seg fra den bare i antall nøytroner.

Det er kunstige ustabile isotoper av tellur med massetall fra 105 til 142, samt atten isomere tilstander av kjerner.

Tellurioner

På det ytre energinivået til telluratomet er det seks elektroner, som er valens:

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

Som et resultat av kjemisk interaksjon gir tellur fra seg sine valenselektroner, dvs. er deres giver, og blir til et positivt ladet ion eller tar imot elektroner fra et annet atom, dvs. er deres akseptor og blir til et negativt ladet ion:

Te 0 -2e → Te +;

Teo-4e → Te4+;

Te 0 -6e → Te 6+;

Te 0 +2e → Te 2-.

Tellur molekyl og atom

I fri tilstand eksisterer tellur i form av monoatomiske Te-molekyler. Her er noen egenskaper som karakteriserer telluratomet og molekylet:

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

EKSEMPEL 2

Trening	Beregn massefraksjonene av grunnstoffene som utgjør tellurdioksid hvis molekylformelen er TeO 2.
Løsning	Massefraksjonen av et element i sammensetningen av ethvert molekyl bestemmes av formelen: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100 %.

DEFINISJON

Tellur lokalisert i den femte perioden av VI-gruppen til hoved (A) undergruppen av det periodiske systemet.

Refererer til elementer s-familier. Metalloid. Betegnelse - Te. Serienummer- 52. Relativ atommasse - 127,60 amu.

Elektronisk struktur av telluratomet

Et telluratom består av en positivt ladet kjerne (+52), inni denne er det 52 protoner og 76 nøytroner, og 52 elektroner beveger seg rundt i fem baner.

Figur 1. Skjematisk struktur av et telluratom.

Fordelingen av elektroner mellom orbitaler er som følger:

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

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

Det ytre energinivået til telluratomet inneholder 6 elektroner, som er valenselektroner. Energidiagrammet for grunntilstanden har følgende form:

Valenselektronene til et telluratom kan karakteriseres av et sett med fire kvantetall: n(hovedkvante), l(orbital), m l(magnetisk) og s(snurre rundt):

Undernivå

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Svar Svovel er det 16. grunnstoffet i det periodiske system D.I. Mendeleev. Når kationer dannes, fungerer grunnstoffet som en protondonor, dvs. det totale antallet elektroner avtar, og når anioner dannes vil protonakseptoren, dvs. mengden øker.

For partiklene S +6, S 0, S +4 og S -2 vil altså det totale antallet elektroner i elektronskall være henholdsvis 10, 16, 12 og 18. Da vil tabellen se slik ut:

EKSEMPEL 2

Svar Når kationer dannes, fungerer grunnstoffet som en protondonor, dvs. det totale antallet elektroner avtar, og når anioner dannes vil protonakseptoren, dvs. mengden øker.

For partiklene C +4, Al +3, F og C 0 vil altså det totale antallet elektroner i elektronskall være lik henholdsvis 2, 10, 10 og 6. Da vil tabellen se slik ut: