Tellurowe pochodzenie nazwy. Struktura atomu telluru

Tellur(łac. Tellur), Te, pierwiastek chemiczny grupy VI głównej podgrupy układu okresowego Mendelejewa; liczba atomowa 52, masa atomowa 127,60, odnosi się do rzadkich pierwiastków śladowych. Występuje w przyrodzie w postaci ośmiu stabilnych izotopów o liczbach masowych 120, 122-126, 128, 130, z czego najczęściej spotykane to 128 Te (31,79%) i 130 Te (34,48%). Spośród sztucznie otrzymanych izotopów promieniotwórczych 127 Te (T ½ = 105 dni) i 129 Te (T ½ = 33,5 dnia) są szeroko stosowane jako znakowane atomy. Tellur odkrył F. Muller w 1782 roku. Niemiecki naukowiec M. G. Klaproth potwierdził to odkrycie i nadał pierwiastkowi nazwę „tellur” (od łac. Tellus, rodzaj telluris – Ziemia). Pierwsze systematyczne badania chemii telluru przeprowadził w latach 30. XIX w. I. Ya.

Rozmieszczenie telluru w przyrodzie. Tellur jest jednym z najrzadszych pierwiastków; średnia zawartość w skorupa ziemska(clark) ~1·10 -7% masowych. Tellur jest rozproszony w magmie i biosferze; z niektórych gorących podziemnych źródeł osadza się wraz z S, Ag, Au, Pb i innymi pierwiastkami. Znane są hydrotermalne złoża Au i metali nieżelaznych wzbogaconych w tellur; Łączy się z nimi około 40 minerałów tego pierwiastka (najważniejsze to ałtait, tellurobismutyt i inne naturalne tellurki). Charakterystyczna domieszka telluru w pirycie i innych siarczkach. Tellur ekstrahuje się z rud polimetalicznych.

Właściwości fizyczne telluru. Tellur ma srebrno-białą barwę z metalicznym połyskiem, jest kruchy i staje się plastyczny po podgrzaniu. Krystalizuje w układzie heksagonalnym: a = 4,4570Å; c = 5,9290 Å; gęstość 6,25 g/cm 3 w 20 "C; temperatura topnienia 450°C; temperatura wrzenia 990°C; ciepło właściwe w 20°C 0,204 kJ/(kg K); przewodność cieplna w 20°C 5,999 W/(m·K ); współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej wynosi 1,68·10 -5 (20 °С). Tellur jest diamagnetyczny, właściwa podatność magnetyczna w temperaturze 18 °С wynosi 0,31·10 -6. Twardość Brinella 184,3 Mn/m2 (18,43 kgf/mm 2). . Promień atomowy 1,7 Å, promienie jonowe: Te 2- 2,22 Å, Te 4+ 0,89 Å, Te 6+ 0,56 Å.

Tellur jest półprzewodnikiem. Szczelina wzbroniona wynosi 0,34 eV. W normalnych warunkach i do temperatury topnienia czysty tellur ma przewodność typu p. Gdy temperatura spada w zakresie (-100°C) - (-80°C), następuje przejście: przewodnictwo telluru staje się typu n. Temperatura tego przejścia zależy od czystości próbki i im czystsza jest próbka, tym jest ona niższa.

Właściwości chemiczne telluru. Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomu Te wynosi 5s 2 5p 4. W związkach wykazuje stopnie utlenienia -2; +4; + 6, rzadziej +2. Tellur jest chemicznym analogiem siarki i selenu o bardziej wyraźnym działaniu właściwości metaliczne. Z tlenem Tellur tworzy tlenek (II) TeO, tlenek (IV) TeO 2 i tlenek (VI) TeO 3. TeO występuje w fazie gazowej w temperaturze powyżej 1000°C. TeO 2 otrzymywany jest poprzez spalanie Te w powietrzu, ma właściwości amfoteryczne, jest trudno rozpuszczalny w wodzie, ale łatwo rozpuszczalny w roztworach kwaśnych i zasadowych. TeO3 jest niestabilny i można go otrzymać jedynie w wyniku rozkładu kwasu tellurowego. Po podgrzaniu Tellur reaguje z wodorem, tworząc tellurek wodoru H 2 Te - bezbarwny trujący gaz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu. Łatwo reaguje z halogenami; charakteryzuje się halogenkami typu TeX 2 i TeX 4 (gdzie X oznacza Cl i Br); Otrzymano także TeF 4 i TeF 6; Wszystkie są bardzo lotne i hydrolizują pod wpływem wody. Tellur bezpośrednio oddziałuje z niemetalami (S, P), a także z metalami; reaguje kiedy temperatura pokojowa ze stężonymi kwasami azotowym i siarkowym, w tym drugim przypadku powstaje TeSO 3, który po ogrzaniu utlenia się do TeOSO 4. Znane są stosunkowo słabe kwasy Te: kwas hydrotelurowy (roztwór H 2 Te w wodzie), kwas tellurowy H 2 TeO 3 i kwas tellurowy H 6 TeO 6; ich sole (odpowiednio telluryny, telluryny i tellurany) są słabo lub całkowicie nierozpuszczalne w wodzie (z wyjątkiem soli metale alkaliczne i amon). Znane są niektóre organiczne pochodne telluru, np. RTeH, tellurki dialkilu R 2 Te - niskowrzące ciecze o nieprzyjemnym zapachu.

Otrzymywanie telluru. Tellur ekstrahuje się jako produkt uboczny podczas przeróbki rud siarczkowych z produktów pośrednich produkcji miedzi, ołowiu i cynku, a także z niektórych rud złota. Głównym źródłem surowców do produkcji telluru są szlamy z elektrolizy miedzi zawierające od 0,5 do 2% Te, a także Ag, Au, Se, Cu i inne pierwiastki. W pierwszej kolejności osad jest uwalniany od Cu, Se, pozostałość zawierająca metale szlachetne, Te, Pb, Sb i inne składniki jest przetapiana w celu uzyskania stopu złota i srebra. W tym przypadku tellur w postaci Na2TeO3 przechodzi do żużla sodowo-tellurowego, gdzie jego zawartość sięga 20-35%. Żużel jest kruszony, mielony i ługowany wodą. Tellur osadza się z roztworu w wyniku elektrolizy na katodzie. Powstały koncentrat telluru traktuje się zasadą w obecności proszku aluminiowego, powodując przeniesienie telluru do roztworu w postaci tellurków. Roztwór oddziela się od nierozpuszczalnej pozostałości, która koncentruje zanieczyszczenia metalami ciężkimi i przedmuchuje powietrzem. W tym przypadku Tellur (czystość 99%) osadza się w stanie elementarnym. Tellur o zwiększonej czystości otrzymuje się poprzez wielokrotną obróbkę tellurku. Najczystszy tellur otrzymuje się poprzez połączenie metod oczyszczania chemicznego, destylacji i wytapiania strefowego.

Zastosowania Telluru. Tellur jest stosowany w technologii półprzewodników; jako dodatek stopowy - w stopach ołowiu, żeliwie i stali w celu poprawy ich urabialności i zwiększenia właściwości mechanicznych; Bi 2 Te 3 i Sb 2 Te 3 stosuje się w termogeneratorach, a CdTe stosuje się w ogniwach słonecznych i jako materiały laserów półprzewodnikowych. Tellur jest również używany do wybielania żeliwa, wulkanizacji mieszanek lateksowych oraz do produkcji brązowych i czerwonych szkieł i emalii.

Tellur w organizmie. Tellur jest stale obecny w tkankach roślin i zwierząt. U roślin rosnących na glebach zasobnych w tellur jego stężenie osiąga 2,10 -4 - 2,5,10 -3%, u zwierząt lądowych około 2,10 -6%. U ludzi dzienne spożycie telluru z pożywienia i wody wynosi około 0,6 mg; jest wydalany z organizmu głównie z moczem (ponad 80%), a także z kałem. Umiarkowanie toksyczny dla roślin i wysoce toksyczny dla ssaków (powoduje opóźnienie wzrostu, wypadanie włosów, paraliż itp.).

Zawodowe zatrucie telluru jest możliwe podczas jego wytapiania i innych operacji produkcyjnych. Obserwuje się dreszcze, ból głowy, osłabienie, szybki puls, brak apetytu, metaliczny posmak w ustach, czosnkowy zapach wydychanego powietrza, nudności, ciemne zabarwienie języka, podrażnienie dróg oddechowych, pocenie się, wypadanie włosów.

Tellur
Liczba atomowa	52
Wygląd prosta substancja
Właściwości atomu
Masa atomowa (masa molowa)	127,6 a. e.m. (g/mol)
Promień atomowy	160:00
Energia jonizacji (pierwszy elektron)	869,0 (9,01) kJ/mol (eV)
Konfiguracja elektroniczna	4d 10 5s 2 5p 4
Właściwości chemiczne
Promień kowalencyjny	136:00
Promień jonów	(+6e) 56211 (-2e) godz
Elektroujemność (według Paulinga)	2,1
Potencjał elektrody	0
Stany utlenienia	+6, +4, +2
Właściwości termodynamiczne prostej substancji
Gęstość	6,24 /cm3
Molowa pojemność cieplna	25,8 J/(mol)
Przewodność cieplna	14,3 W/(·)
Temperatura topnienia	722,7
Ciepło topnienia	17,91 kJ/mol
Temperatura wrzenia	1 263
Ciepło parowania	49,8 kJ/mol
Objętość molowa	20,5 cm3/mol
Sieć krystaliczna prostej substancji
Struktura kratowa	sześciokątny
Parametry sieci	4,450
stosunek c/a	1,330
Temperatura Debye’a	nie dotyczy

Tellur—pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 52 układ okresowy i masa atomowa 127,60; oznaczony symbolem Te (Tellur), należy do rodziny metaloidów.

Historia

Po raz pierwszy został odkryty w 1782 roku w rudach złota Siedmiogrodu przez inspektora górnictwa Franza Josepha Müllera (późniejszego barona von Reichensteina) na terenie Austro-Węgier. W 1798 roku Martin Heinrich Klaproth wyizolował tellur i określił jego najważniejsze właściwości.

Pochodzenie imienia

Z łaciny Tellus, dopełniacz telluris, Ziemia.

Będąc w naturze

Natywny tellur występuje także razem z selenem i siarką (japońska siarka tellurowa zawiera 0,17% Te i 0,06% Se).

Ważnym źródłem telluru są rudy miedzi i ołowiu.

Paragon

Głównym źródłem są osady z rafinacji elektrolitycznej miedzi i ołowiu. Szlam wypala się, tellur pozostaje w żużlu, który przemywa się kwasem solnym. Tellur wyodrębnia się z powstałego roztworu kwasu chlorowodorowego przepuszczając przez niego dwutlenek siarki SO2.

Aby oddzielić selen i tellur, dodaj kwas siarkowy. W tym przypadku dwutlenek telluru TeO2 wypada, a H2SeO3 pozostaje w roztworze.

Tellur redukuje się z tlenku TeO2 za pomocą węgla.

Do oczyszczenia telluru z siarki i selenu wykorzystuje się jego zdolność do przekształcenia się pod wpływem środka redukującego (Al) w środowisku alkalicznym w rozpuszczalny ditellurek disodowy Na 2 Te 2:

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

Aby wytrącić tellur, przez roztwór przepuszcza się powietrze lub tlen:

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

Aby otrzymać tellur o szczególnej czystości, chloruje się go

Te + 2Cl2 = TeCl4.

Powstały tetrachlorek oczyszcza się przez destylację lub rektyfikację. Następnie czterochlorek hydrolizuje się wodą:

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

i powstały TeO2 redukuje się wodorem:

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

Ceny

Tellur jest pierwiastkiem rzadkim i znaczny popyt przy niewielkim wolumenie produkcji determinuje jego wysoką cenę (około 200-300 dolarów za kg, w zależności od czystości), mimo to zakres obszarów jego zastosowań stale się poszerza.

Właściwości fizykochemiczne

Tellur jest kruchą, srebrzystobiałą substancją o metalicznym połysku. W cienkich warstwach pod wpływem światła przybiera barwę czerwonobrązową, parami złotożółtą.

Chemicznie tellur jest mniej aktywny niż siarka. Rozpuszcza się w zasadach, jest podatny na działanie kwasów azotowego i siarkowego, ale jest słabo rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie solnym. Tellur metaliczny zaczyna reagować z wodą w temperaturze 100°C, a w postaci proszku utlenia się na powietrzu już w temperaturze pokojowej, tworząc tlenek Te02.

Po podgrzaniu na powietrzu tellur spala się, tworząc Te0 2. Ten mocny związek jest mniej lotny niż sam tellur. Dlatego też, aby oczyścić tellur z tlenków, redukuje się je przepływającym wodorem w temperaturze 500-600°C.

W stanie stopionym tellur jest dość obojętny, dlatego podczas topienia stosuje się grafit i kwarc jako materiały pojemnikowe.

Aplikacja

Stopy

Tellur wykorzystywany jest do produkcji stopów ołowiu o zwiększonej ciągliwości i wytrzymałości (wykorzystywany m.in. do produkcji kabli). Dzięki wprowadzeniu 0,05% telluru utrata ołowiu w wyniku rozpuszczania pod wpływem kwasu siarkowego zmniejsza się 10-krotnie, co wykorzystuje się do produkcji akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ważne jest również to, że ołów domieszkowany tellurem nie mięknie pod wpływem odkształcenia plastycznego, co pozwala na zastosowanie technologii wytwarzania płytowych odbieraków prądu akumulatora metodą cięcia na zimno i znacząco zwiększa żywotność i specyficzne właściwości akumulatora .

Materiały termoelektryczne

Monokryształ tellurku bizmutu

Jego rola jest również duża w produkcji materiałów półprzewodnikowych, a zwłaszcza tellurków ołowiu, bizmutu, antymonu i cezu. W nadchodzących latach produkcja tellurków lantanowców, ich stopów oraz stopów z selenkami metali stanie się bardzo istotna dla produkcji generatorów termoelektrycznych o bardzo wysokiej sprawności (do 72-78%), co umożliwi ich zastosowanie w w energetyce i przemyśle motoryzacyjnym.

Na przykład niedawno odkryto bardzo dużą emf termiczną w tellurku manganu (500 μV/K) oraz w jego połączeniu z selenkami bizmutu, antymonu i lantanowcami, co umożliwia nie tylko osiągnięcie bardzo wysokiej wydajności w termogeneratorach, ale także wdrożyć go już w jednym etapie schładzania lodówek półprzewodnikowych do temperatur kriogenicznych (poziom temperatury ciekłego azotu) i jeszcze niższych. Najlepszy materiał na bazie telluru do produkcji lodówek półprzewodnikowych ostatnie lata pojawił się stop telluru,

DEFINICJA

Tellur- pięćdziesiąty drugi element układu okresowego. Oznaczenie - Te z łacińskiego „tellur”. Znajduje się w piątym okresie, grupa VIA. Należy do rodziny metaloidów. Ładunek jądrowy wynosi 52.

Tellur jest jednym z rzadkich pierwiastków: jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi zaledwie 0,000001% (wagowo).

W wolnej postaci tellur jest metalopodobną krystaliczną substancją o srebrzystobiałej barwie (ryc. 1) z sześciokątną siatką. Kruchy, łatwo ścierający się na proszek. Półprzewodnik. Gęstość 6,25 g/cm3. Temperatura topnienia 450 o C, temperatura wrzenia 990 o C.

Wiadomo, że występuje w stanie amorficznym.

Ryż. 1. Tellur. Wygląd.

Masa atomowa i cząsteczkowa telluru

Względna masa cząsteczkowa substancji (M r) to liczba pokazująca, ile razy masa danej cząsteczki jest większa niż 1/12 masy atomu węgla, a względna masa atomowa pierwiastka (A r) wynosi ile razy jest średnia masa atomów pierwiastek chemiczny więcej niż 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ w stanie wolnym tellur występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Te, wartości jego atomu i masa cząsteczkowa mecz. Wynoszą one 127,60.

Izotopy telluru

Wiadomo, że w przyrodzie tellur występuje w postaci ośmiu stabilnych izotopów, z czego dwa są radioaktywne (128 Te i 130 Te): 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te i 126 Te. Ich liczby masowe wynoszą odpowiednio 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 i 130. Jądro atomu izotopu telluru 120 Te zawiera pięćdziesiąt dwa protony i sześćdziesiąt osiem neutronów, a pozostałe izotopy różnią się od niego jedynie liczbą neutronów.

Istnieją sztuczne niestabilne izotopy telluru o liczbach masowych od 105 do 142, a także osiemnaście stanów izomerycznych jąder.

Jony telluru

Na zewnętrznym poziomie energetycznym atomu telluru znajduje się sześć elektronów, które są wartościowością:

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

W rezultacie interakcja chemiczna Tellur oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich donorem i zamienia się w dodatnio naładowany jon lub przyjmuje elektrony z innego atomu, tj. jest ich akceptorem i zamienia się w ujemnie naładowany jon:

Te 0 -2e → Te + ;

Te 0 -4e → Te 4+ ;

Te 0 -6e → Te 6+ ;

Te 0 +2e → Te 2- .

Cząsteczka i atom telluru

W stanie wolnym tellur występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Te. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę telluru:

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Ćwiczenia	Oblicz ułamki masowe pierwiastków tworzących dwutlenek telluru, jeśli jego wzór cząsteczkowy to TeO2.
Rozwiązanie	Udział masowy pierwiastka w składzie dowolnej cząsteczki określa się wzorem: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

DEFINICJA

Tellur znajduje się w piątym okresie grupy VI głównej (A) podgrupy układu okresowego.

Odnosi się do elementów P-rodziny. Metaloid. Oznaczenie - Te. Numer seryjny- 52. Względna masa atomowa - 127,60 amu.

Struktura elektronowa atomu telluru

Atom telluru składa się z dodatnio naładowanego jądra (+52), wewnątrz którego znajdują się 52 protony i 76 neutronów, a 52 elektrony poruszają się po pięciu orbitach.

Ryc.1. Schematyczna struktura atomu telluru.

Rozkład elektronów pomiędzy orbitalami jest następujący:

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 .

Zewnętrzny poziom energii atomu telluru zawiera 6 elektronów, które są elektronami walencyjnymi. Schemat energetyczny stanu podstawowego przyjmuje następującą postać:

Elektrony walencyjne atomu telluru można scharakteryzować za pomocą zestawu czterech liczb kwantowych: N(kwant główny), l(orbitalny), m l(magnetyczne) i S(kręcić się):

Poziom podrzędny

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Odpowiedź Siarka jest 16. pierwiastkiem układu okresowego D.I. Mendelejew. Kiedy tworzą się kationy, pierwiastek pełni rolę donora protonów, tj. całkowita liczba elektronów maleje, a gdy tworzą się aniony, akceptor protonów, tj. ilość wzrasta.

Zatem dla cząstek S +6, S 0, S +4 i S -2 całkowita liczba elektronów w powłokach elektronowych wyniesie odpowiednio 10, 16, 12 i 18. Wtedy tabela będzie wyglądać następująco:

PRZYKŁAD 2

Odpowiedź Kiedy tworzą się kationy, pierwiastek pełni rolę donora protonów, tj. całkowita liczba elektronów maleje, a gdy tworzą się aniony, akceptor protonów, tj. ilość wzrasta.

Zatem dla cząstek C +4, Al +3, F i C 0 całkowita liczba elektronów w powłokach elektronowych będzie wynosić odpowiednio 2, 10, 10 i 6. Wtedy tabela będzie wyglądać następująco: