Содержание

Определение

История

Происхождение названия

Нахождение в природе

Получение

Физические свойства

Химические свойства

- Водород

- кислород

- галогены

- другие соединения

Соединения теллура

Применение

- Сплавы

- Термоэлектрические материалы

- Узкозонные полупроводники

- Высокотемпературная сверхпроводимость

- Производство резины

- Производство халькогенидных стёкол

- Источники света

- CD-RW

- Керамика

Биологическая роль

Физиологическое действие

Производство

 Определение

Теллур — это химический элемент с атомным номером №52 в периодической системе и атомным весом 127,60; обозначается символом Te, относится к семейству металлоидов.

В природе встречается в виде восьми стабильных изотопов с массовыми числами 120, 122—126, 128, 130, из которых наиболее распространены 128Тe (31,79%) и 130Тe (34,48%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов широкое применение в качестве меченых атомов имеют 127Тe (Т 1/2 =105 сут ) и 129Тe (Т 1/2 = 33,5 сут ).

 История

Впервые был найден в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францом Иозефом Мюллером (впоследствии барон фон Рейхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.

Первые систематические исследования химии теллура выполнены в 30-х гг. 19 в. И. Я. Берцелиусом.

"Аурум парадоксум" - парадоксальное золото, так называли теллур, после того как в конце XVIII столетия он был открыт Рейхенштейном в соединении с серебром и желтым металлом в минерале сильваните. Неожиданным явлением казался факт, когда золото, обычно всегда встречающееся в самородном состоянии, было обнаружено в соединении с теллуром. Вот почему, приписав свойства, подобные желтому металлу, его назвали желтым металлом парадоксальным.

Oткрытие теллура относится к началу расцвета химико-аналитических исследований во второй половине XVIII в. К тому времени в Австрии в области Семигорье (Трансильвания) была найдена новая золотосодержашая руда. Ее называли тогда парадоксальное золото, белое золото, проблематичное золото, так как минералоги ничего не знали о природе этой руды, горняки же считали, что она содержит висмут или сурьму.

В 1782 г. Мюллер (впоследствии барон Рейхенштейн), горный инспектор в Семигорье, исследовал руду и выделил из нее, как он полагал, новый металл. Чтобы удостовериться в своем открытии, Мюллер послал пробу "металла" шведскому химику-аналитику Бергману.

Бергман, тогда уже тяжело больной, начал исследование, но успел установить лишь то, что новый металл отличается по химическим свойствам от сурьмы. Последовавшая вскоре смерть Бергмана прервала исследования и, прошло более 16 лет, прежде чем они возобновились.

Тем временем в 1786 г. профессор ботаники и химии университета в Пеште Китаибель выделил из минерала верлита (содержащего теллуриды серебра, железа и висмута) какой-то металл, который он счел до тех пор неизвестным. Китаибель составил описание нового металла, но не опубликовал его, а лишь разослал некоторым ученым.

Так оно попало к венскому минералогу Эстнеру, который познакомил с ним Клапрота. Последний дал благоприятный отзыв о работе Китаибеля, но существование нового металла пока еще не было окончательно подтверждено. Клапрот продолжил исследования Китаибеля и в результате их полностью устранил всякие сомнения.

В январе 1798 г. он выступил с сообщением перед Берлинской академией наук об открытии им в трансильванском "белом желтом металле" особого металла (!), который получен "от матери земли".

И действительно, первые десятилетия XIX в. Теллур причисляли к металлам. В 1832 r. Берцелиус обратил внимание на сходство теллура с селеном и серой (на что делались указания и раньше), после чего теллур причислили к металлоидам (по номенклатуре Берцелиуса).

 Происхождение названия

Позднее (1798 г.), когда М. Клапрот детальнее исследовал новое вещество, он в честь Земли, носительницы химических "чудес", назвал его теллурием (от латинского слова "теллус" - земля). Это название и вошло в обиход химиков всех стран.

 Нахождение в природе

Содержание в земной коре 1·10-6 % по массе.

Металлический теллур можно встретить разве что в лаборатории, но его соединения можно найти вокруг нас гораздо чаще, чем может показаться.

Интерес к металлоиду теллуру возрос во много раз со времени появления первого издания «Справочника по редким металлам».

Известно около 100 минералов теллура. Важнейшие из них: алтаит PbTe, сильванит AgAuTe4, калаверит AuTe2, тетрадимит Bi2Te2S, креннсрит AuTe2, петцит AgaAuТе2, нагиагит.

Встречаются кислородные соединения теллура, например ТеО2 — теллуровая охра.

Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se).

Важный источник теллура — медные и свинцовые руды.

Многие знакомы с термоэлектрическими модулями Пельтье, которые используют в портативных холодильниках, термоэлектрических генераторах и иногда для экстремального охлаждения компьютеров. Основной материал полупроводников в таких модулях это теллурид висмута. В настоящее время это самый ходовой полупроводниковый материал, используемый в модулях Пельтье. Если посмотреть сбоку на термоэлектрический модуль, можно заметить ряды маленьких «кубиков», они сделаны из Bi2Te3.

Теллуриды желтого металла и серебра обнаружены в Трансильвании, Венгрии, Мексике, Новой Зеландии, Западной Австралии и США (в штатах Колорадо, Калифорния, Северная Каролина и Виргиния). Маленький город в графстве Сан-Ми гель (штат Колорадо) назван Теллурид. Минерал калаверит был назван в честь графства Калаверас (центральная Калифорния).

Хотя наибольшее промышленное значение из золотых руд имеют сульфиды желтого металла, купрума, мышьяка и сурьмы, теллуриды желтого металла имеют почти такое же значение.

В Северной Америке основная масса теллура получается на мёдно и свинцовоочистительных заводах следующих компаний: «Америкэн метал клан макс», «Америкэн смелтинг энд рифайнинг организация, «Анаконда ком-па и и», «Канадиен коппер рифайнер из», «Интерн ейшнл никель фирма, «Юнайтед стейтс смелтинг, рифайнинг энд маннинг организация.

В СССР известны медно-никелевые теллурсодержащие руды Печенги и Мончегорска, теллурсодержащие свинцово-цинковые руды Алтая и еще ряд месторождений.

По современным сведениям распространенность теллура вдвое меньше распространенности желтого металла, с которым он часто встречается в природе. Таким образом, теллур является семьдесят пятым элементом по распространенности в земной коре.

Получение

Теллур выделяют из анодных шламов при электролитическом рафинировании загрязненной купрума, часто называемой черновой купрумом. Поскольку теллур не растворяется существенно в электролите, то он сопровождает другие нерастворимые материалы, включая золото, серебро и платиновые металлы, которые падают с растворяющегося анода на дно ванны. Следующей в процессе шлакования является операция, при которой золото, серебро и платина концентрируются в сплаве, называемом сплавом доре, а теллур и selenium собираются в шлаках в виде натриевых соединений.

Основной источник — шламы электролитического рафинирования купрума и свинца. Шламы подвергают обжигу, теллур остается в огарке, который промывают соляной кислотой. Из полученного солянокислого раствора теллур выделяют, пропуская через него сернистый газ SO2.

Для разделения селена и теллура добавляют серную кислоту. При этом выпадает диоксид теллура ТеО2, а H2SeO3 остается в растворе.

Из оксида ТеО2 теллур восстанавливают углем.

При удалении шлаков из печи для получения сплава дорё, при охлаждении и растворении в воде очень небольшое количество теллура или селена остается в нерастворимом остатке. Сильнощелочной раствор тщательно нейтрализуют кислотой (обычно серной) для осаждения теллура. Следует совершенно избегать локальных избытков кислоты, чтобы не произошло нежелательного осаждения селена.

Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na2Te2:

6Te + 2Al + 8NaOH = 3Na2Te2 + 2Na[Al(OH)4].

Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:

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

Для получения теллура особой чистоты его хлорируют

Te + 2Cl2 = TeCl4.

Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:

TeCl4 + 2H2O = TeO2 + 4HCl,

а образовавшийся ТеО2 восстанавливают водородом:

TeO2 + 4H2 = Te + 2H2O.

Осадок двуокиси теллура собирают в фильтр прессе. В некоторых случаях хорошо промытая и высушенная лепешка фильтрпресса может прямо направляться в торгово-промышленную деятельность. Если в таких лепешках содержатся нежелательные или в избыточных количествах примеси, то лепешки растворяют, раствор в случае необходимости очищают и двуокись теллура опять тщательно осаждают, фильтруют, промывают и высушивают.

Восстановление двуокиси теллура до металла осуществляется при нагревании с тонким порошком графита.

Электролитический процесс переработки загрязненной двуокиси теллура на металл хорошего качества описан в пат. США 2258953 (октябрь 1941 г.). Электролитом является водный раствор теллура в едком натре; теллур выделяется на катоде, с которого его можно сдирать для последующей плавки и литья.

 Физические свойства

Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.

Металлический теллур выпускается в виде слитков различной массы и чистоты. Как и для многих других веществ, для теллура выполняется правило: чем чище вещество и чем медленнее оно охлаждается, тем более крупные кристаллы в нем образуются.

Первый кусок – часть слитка технического теллура. При затвердевании расплава образовалось много небольших кристалликов, на фото хорошо видно, что они начали расти от холодных стенок формы.

Второй – теллур высокой чистоты, очищенный зонной плавкой. На самом деле, второй кусок довольно сильно поцарапан, но если присмотреться, можно заметить, что он состоит из нескольких крупных кристаллических зерен.

Еще один кусочек теллура полупроводниковой чистоты.

И небольшие слитки теллура в виде палочек. На самом деле, в такой форме выпускается довольно много разных элементов. Олово, свинец, кадмий, висмут, цинк, таллий, сера, фосфор (белый).

Теллур хрупок, при нагреве становится пластичным.

Кристаллизуется в гексагональной системе: а = 4,4570 А; с = 5,9290 А;

Плотность 6,25 г / см 3 при 20°С;

температура плавления 450°С;

температура кипения 990 ± 1,0 °С;

удельная теплоёмкость при 20 °С 0,204 кдж/ ( кг ? К)[0,047 кал/ ( г ? °С)];

теплопроводность при 20 °С 5,999 вт/ ( м ? К) [0,014 кал/ ( см ? сек °С)];

температурный коэффициент линейного расширения 1,68 * 10 -5 (20°С).

Теллур диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость при 18 °С — 0,31 * 10-6

Твёрдость по Бринеллю 184,3 Мн/м 2 (18,43 кгс/мм 2 ).

Атомный радиус 1,7 А, ионные радиусы: Те 2- 2,22А, te 4+ 0,89А, te 6+ 0,56 А.

Теллур — полупроводник. Ширина запрещенной зоны 0,34 эв. При обычных условиях и вплоть до температуры плавления чистый теллур имеет проводимость р -типа. С понижением температуры в интервале (-100 °С) — (-80 °С) происходит переход: проводимость теллура становится n -типа. Температура этого перехода зависит от чистоты образца, и она тем ниже, чем чище образец.

Теллур может быть получен в твердом, жидком и газообразном состоянии при температурах, легко достигаемых в большинстве металлургических лабораторий.

Твердый теллур

Поскольку теллур обычно продается в кристаллическом состоянии, рассмотрим эту форму первой.

Кристаллический теллур. Теллур, кристаллизующийс я в гексагональной системе, имеет металлический вид. Он хрупок и поэтому легко превращается в порошок. Цвет теллура — серебристо-белый; более чистые сорта имеют яркий металлический блеск. Теллур обладает некоторыми неметаллическими свойствами элементов его группы (серы и селена).

Теллур легко выращивать в виде монокристаллов методом БриджМейа. Методы кристаллизации теллура для использования в качестве полупроводника описаны Ханнеем.

Гексагональная модификация. Теллур гексагональной модификации устойчив ниже температуры плавления. В данной модификации атомы расположены спиральными цепями, каждый атом образует ко валентные связи с ближайшими соседями, а поэтому каждый атом имеет восемь валентных электронов. Эти цепи связаны с прилегающими цепями относительно слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Ось с гексагонального кристалла теллура параллельна осям спиралей. Дополнительные детали структуры кристалла теллура описаны в книге Ханнея «Полупроводники».

Структура теллура гексагональной модификации показана схематически в книге «Структура металлов и сплавов» Юм-Розсри и Рсннора.

Теллур является уникальным элементом; он обладает замечательными механическими свойствами, будучи подвержен гидростатическому давлению. Хотя общий объем его и уменьшается, длина в направлении осп с увеличивается. Это явление обсуждается в книге «Введение в химическую физику» Слеитера .

Теллур легко ломается вдоль параллельных хорошо выраженных плоскостей спайности, при этом образуются зеркально гладкие поверхности.

О влиянии присутствия следов элементов на изменение механических свойств теллура нет никаких сведений. Многие из интерметаллических соединений теллура обладают гораздо лучшими механическими свойствами.

Теплопроводность теллура при комнатной температуре составляет около одной десятой доли величины, приведенной для олова в «Справочнике по металлам».

Аморфный теллур. Аморфный теллур образуется при осаждении теллура из раствора теллуристой или теллуровой кислоты посредством подходящего восстановительного реагента. Вопрос о том, являются ли мелкие частички осадка истинно аморфными или просто мельчайшими кристалликами. остается открытым.

Коллоидальный теллур. Коллоидальный теллур получают восстановлением разбавленных водных растворов соединений теллура, например теллуристой или теллуровой кислоты, при помощи таких восстановительных реагентов, как двуокись серы, гидразингидрат и т. д. Элементарный теллур в коллоидном состоянии можно получить, зажигая электрическую дугу между электродами из теллура, погруженными в воду. Этот метод разработан Бредигом в 1897 г.

Коллоиды, полученные указанными выше способами, можно стабилизировать, добавляя такие типичные защитные коллоиды, как желатина или гуммиарабик.

Расплавленный теллур

Температура плавления теллура гексагональной модификации равна 449,5±0,3°; при плавлении происходит резкий переход от твердого состояния к жидкому. Расплавленный теллур течет как подвижная жидкость даже тогда, когда он нагрет только на несколько градусов выше температуры плавления.

Расплавленный теллур оказывает сильное корродирующее действие на железо, нержавеющую сталь и медь, но с ним можно работать, не рискуя заметно загрязнить его, в пирексе или в кварце.

Свободная поверхность расплавленного теллура легко окисляется воздухом, если она не защищена восстановительными или инертными газами. Все операции плавления должны проводиться в хорошо вентилируемом вытяжном шкафу.

Парообразный теллур

Температура кипения чистого теллура гораздо ниже температуры (1390), приводимой в учебниках в течение многих лет. Неопубликованные результаты опытов, проведенных в 1951 г., показывают, что температура кипения несколько ниже 1000°, и эта величина подтверждена обширной работой, опубликованной Комиссией по атомной энергии США. Сведения, сообщенные этой Комиссией в бюллетене ЛECD-2546, указывают на следующие величины:

Температура кипения при 760 мм рт. ст. 989 J-3,8°.

Скрытая теплота испарения 27,26±0,07 кшл/моль.

Пары теллура при температурах вблизи нормальной точки кипения считают обычно двухатомными.

Зависимость давления от температуры показана на рис. 1 в гл. 25.

Пары теллура, подобно жидкому теллуру, оказывают сильное корродирующее действие на металлы.

 Химические свойства

Химически теллур менее активен, чем сера.

Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо.

С водой металлический теллур начинает реагировать при 100°С, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид Te02.

При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя Te02. Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500-600 °С.

В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.

- Реакции с кислородом

Достаточно горячие пары элементарного теллура при испарении в воздух самопроизвольно загораются синим пламенем; при этом образуется мелкий порошок окисла Те02.

Двуокись теллура ТеО2, приготовленная в контролируемых условиях, имеет вид белых без запаха кристаллов, содержащих 79,95 вес.% теллура. Для приготовления двуокиси теллура через основной нитрат рекомендуют действовать 6 н. азотной кислотой на элементарный теллур. Только небольшие количества двуокиси теллура сохраняются в растворе в воде или разбавленных кислотах. Теллуристая кислота 112Те03 содержит 71,84 всс.% теллура. В твердом состоянии она существует в виде белых кристаллов или кристаллического порошка, слегка растворимого в воде, более растворимого в кислотах и растворимого в щелочах. Двуокись теллура только немного растворяется в воде, а поэтому можно готовить очень разбавленные растворы, добавляя ангидрид в воду . Обширные сведения об окислах н кислотах теллура (а также серы и селена) приведены. Трехокись теллура ТеОз содержит 72,7 вес.% теллура- Трехокнсь теллура образуется при нагревании теллуровой кислоты, достаточно сильном, чтобы отогнать воду; окончательная температура составляет 300—360. Приготовленная таким образом твердая трехокись имеет оранжево-желтый цвет, не растворяется в воде, разбавленных кислотах или разбавленных щелочах. Горячие концентрированные растворы щелочей растворяют трехокнсь теллура с образованием теллуратов. В литературе опубликовано несколько формул ортотеллуровой кислоты. Ортотеллуровая кислота образует соли типа AgeTeOe и Ag2Te04. Кислота только немного растворима в воде и имеет слабые кислотные свойства. При нагревании она теряет воду с образованием Н2Те04 и затем ТеОз, как описано выше. Ортотеллуровая кислота является хорошим окисляющим реагентом . Она может быть восстановлена до элементарного теллура двуокисью серы.

- Реакции с водородом

Химическая реакция водорода с теллуром является эндотермической.

Теллуристый водород 112Те содержит 98,43 вес.% теллура. Его температура плавления —510, температура кипения —4°. Газ бесцветен, жидкость - зеленовато-желтая, кристаллы - иглы лимонно-желтого цвета. Газ имеет очень неприятный запах и сильно токсичен.

Теллурисгый водород можно получать:

1) прямым взаимодействием элементов;

2) электролизом серной кислоты при применении электродов из теллура;

3) действием разбавленных кислот на теллуриды цинка, алюминия, магния и т. д.

Газообразный теллуристый водород растворяется в воде. Полученный раствор имеет свойства слабой кислоты, однако величины растворимости неопределенны, поскольку растворы нестабильны н поглощают кислород, что приводит к выделению элементарного теллура.

Растворы теллур истого водорода осаждают теллуриды металлов из растворов металлов.

- Теллур и галогены

Галогены реагируют с теллуром с образованием многочисленных соединений. 33 галогенида и оксигалогенида с их температурами плавления и кипения описаны в работе Латимера и Гильдебранда. Величины энергии даны в книге Латимер. Другие данные о свойствах галогенидовтеллура приведены Йостом и Расселом.

Обычно галогениды теллура гидролизуются водой с образованием соответствующего галогеноводорода и кислоты теллура. Образующиеся соединения теллура неустойчивы при многих условиях, поэтому возможен их дальнейший распад.

Фтор. Фтор соединяется с теллуром, образуя тетрафторид или гексафторид теллура. Подробности о получении гексафторида при пропускании фтора над гранулированным теллуром приведены Бутом в сборнике «Неорганические синтезы». Гексафторид теллура TeFc содержит 52,8 вес.0о теллура. Для температуры плавления приводится несколько различных величин около —36°.

Хлор. Хлор реагирует с теллуром даже па холоду, образуя смесь дихло-рида ТсС12 и тетрахлорида ТеС1- Разделение производится фракционированной перегонкой, вероятно, в вакууме, так как при повышенных температурах пары разлагаются. Дихлорид и тетрахлорид теллура в расплавленном состоянии являются хорошими проводниками электрического тока, что указывает на их солевой характер.

Бром. Бром непосредственно реагирует с теллуром, образуя дибромид и тетрабромид.

Иод. Существование дииодида теллура Tel2 твердо не установлено. Сообщалось о получении тетраиодида в виде твердого вещества серо-сталь-иоднго цвета в результате реакции двуокиси теллура с йодистым водородом.

 - Теллур и неметаллы

Реакция с серой

Теллур и сера смешиваются в расплавленном состоянии в любых соотношениях.

При пропускании сероводорода через теллур истую кислоту получается осадок, являющийся, по-видимому, смесью элементарного теллура и сульфида TeS2.

Сообщалось о получении моно-, ди- и трнсульфидов теллура, но эти данные не подтверждены.

Реакция с азотом

Сообщалось, что взаимодействие теллура и аммиака при — 80° приводит к образованию нитрида теллура Te3N4.

Действие кислот

Теллур нерастворим в соляной кислоте, но слабо растворяется в азотной кислоте с образованием основного нитрата. При растворении теллура в концентрированной серной кислоте образуется раствор красного цвета.

Лундель и Гофман рекомендуют растворять образцы теллура для анализа в азотной кислоте, царской водке и концентрированной серной кислоте.

Бромистоводородная кислота, а также бромистоводородная кислота в смеси с бромом используются для растворения теллура, содержащегося в образцах редких элементов. Имеются методики проведения анализов.

Реакции с щелочами

Элементарный теллур растворим в растворах едкого кали и цианида калия, в которых растворяются также многие соединения теллура. Во избежание окисления следует предотвращать соприкосновение с воздухом. Растворы цианида калия используются для выщелачивания теллура из некоторых видов пыли, уносимой из дымоходов.

При сплавлении теллура и ряда его соединений с содой образуется теллурид натрия. Сплавление двуокиси теллура с нитратом калия приводит к образованию теллуратов.

Лундель и Гофман предложили использовать перекись натрия, а также соду в смеси с нитратом калия в качестве реагентов для перевода в растворимое состояние теллура и его соединений путем сплавления .

Реакция с углеродом

Карбид теллура ТегС образуется только при зажигании электрической дуги между электродами из теллура в парообразном или жидком сероуглероде. Во избежание взрывов следует не допускать соприкосновения с воздухом и учитывать высокое давление пара двуокиси углерода.

Реакции с металлами

Теллур, подобно сере и селену, реагирует с большинством, металлов, в результате чего образуются теллуриды. Методы получения теллуридов следующие:

1) нагревание смеси теллура и нужного металла (превращать в порошок или нагревать можно только небольшие порции смесей, потому что при больших количествах могут произойти опасные взрывы; полезно использовать инертную атмосферу);

2) пропускание теллуристого водорода в раствор, содержащий растворимую соль избранного металла;

3) восстановление окислов избранных металлов углеродом в присутствии элементарного теллура или его окисла.

Теллуриды металлов являются твердыми веществами, имеют металлический блеск и различную окраску. Температуры их плавления располагаются от низких до высоких, и некоторые из теллуридов летучи. Все они нерастворимы в воде,, некоторые растворимы в разбавленных кислотах, но все они разлагаются азотной кислотой и царской водкой.

Некоторые теллуриды металлов разлагаются только одним нагревом (теллуриды желтого металла, ртути), нагревом в токе водорода (теллуриды серебра, желтого металла, купрума, цинка) или при нагреве на воздухе, т. е. при окислительном обжиге.

В расплавленном состоянии теллур либо полностью, либо частично смешивается с большинством металлов при повышенных температурах.

 Соединения теллура

Дихлорид теллура ТеС12 содержит 64,28 вес.% теллура; он представляет собой черную массу или зеленовато-желтый порошок.

Тетрахлорид теллура ТеС14 содержит 47,36 вес.°6 теллура. Он представляет собой белое гигроскопичное твердое вещество, разлагается водой на окенхлорид теллура и теллур истую кислоту.

Дибромид теллура ТеВг2 содержит 44,04 вес.% теллура; он существует в виде темно-зеленой массы или черных сильно гигроскопичных кристаллов.

Тетрабромид теллура ТеВг4, который содержит 28,53 вес. % теллура, существуете виде кристаллов оранжевого цвета на холоду и в виде кристаллов красного цвета в нагретом состоянии. Он может возгоняться в вакууме без разложения.

 Применение

Возможности применения теллура, как и селена, весьма разнообразны. Однако теллур отличается тем, что он имеет большие потенциальные возможности, но лишь немногие из них по той или иной причине реализованы.

- Сплавы

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей). При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Так же важно то обстоятельство, что легированный теллуром свинец при обработке пластической деформацией не разупрочняется, и это позволяет вести технологию изготовления токоотводов аккумуляторных пластин методом холодной высечки и значительно увеличить срок службы и удельные характеристики аккумулятора.

Selenium и теллур, введенные в качестве добавок в нержавеющую сталь, не только действуют как превосходные дегазаторы, но и улучшают обрабатываемость нержавеющей стали. По общепринятому мнению, добавки теллура более эффективны, чем добавки селена, но на большинстве сталелитейных предприятий теллур отказываются применять из-за неприятного запаха.

Путем введения магния и теллура в расплав можно получить ковкий чугун, обладающий при его выплавке преимуществами серого чугуна: жидким литьем, литейными качествами, обрабатываемостью.

Считается, что отливку чугуна в кокиль легче производить при добавлении к расплавленному металлу непосредственно перед отливкой 0,1— 0,005°о теллура.

Добавка теллура к чистой купрума сильно повышает ее обрабатываемость, не оказывая существенного влияния на электропроводность. Медь с добавкой теллура можно подвергать холодной и горячей обработке, но она обладает несколько меньшей ковкостью, чем чистая медь.

- Термоэлектрические материалы

Наиболее широкое применение теллур нашел в области термоэлектричества. Он является важным компонентом термоэлектрических элементов, которые можно использовать как источники энергии и для охлаждения

Также велика его роль в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия. Очень важное значение в ближайшие годы приобретёт производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72—78 %) КПД, что позволит применить их в энергетике и в автомобильной индустрии.

Так, например, недавно обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов, что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура, висмута и цезия, который позволил получить рекордное охлаждение до −237 °C. В то же время, как термоэлектрический материал, перспективен сплав теллур-selenium (70 % селена), который имеет коэффициент термо-ЭДС около 1200 мкВ/К.

Разработаны теллуровые выпрямители, работающие при 300°, но они недостаточно эффективны при комнатной температуре.

Преобразование тепла на стыке двух разнородных металлов называется эффектом Зеебека, открытым Зеебеком в 1826 г.. В 1834 г. Пельтье провел противоположный эксперимент, пропустив электрический ток от внешнего источника через контакт, подобный использованному Зеебеком. Если направление этого тока совпадает с направлением тока, возникающего при нагреве спая, то последний охлаждается. Таким образом, этот прибор является «тепловым насосом», который не имеет движущихся частей, и его можно использовать для охлаждения.

К хорошему термоэлементу предъявляются следующие требования:

1) высокая термо-э. д. с;

2) низкая теплопроводность и

3) низкое электрическое сопротивление.

Шиллидей разработал метод определения коэффициента надежности приборов с учетом указанных выше факторов. К материалам, имеющим высокие коэффициенты надежности относятся РЬТе. Соединение BizTea может быть получено по желанию в виде полупроводника с проводимостью п- или /э-типа.

- Узкозонные полупроводники

Совершенно исключительное значение также получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками для обнаружения излучения от стартов ракет и наблюдения за противником из космоса через атмосферные окна (не имеет значение облачность). КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности.

 - Высокотемпературная сверхпроводимость

Ряд систем, имеющих в своем составе теллур, недавно обнаружили существование в них трёх (возможно четырёх) фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого аммиака.

 - Производство резины

Отдельной областью применения теллура является его использование в процессе вулканизации каучука.

 - Производство халькогенидных стёкол

Варке специальных марок стекла (где он применяется в виде двуокиси), кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являются полупроводниками (достоинство таких стёкол — прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), что, в свою очередь, нашло применение в конструировании специальной химической аппаратуры (реакторов).

- Источники света

Ограниченное применение теллур находит для производства ламп с его парами — они имеют спектр, очень близкий к солнечному.

 - CD-RW

Сплав теллура применяется в перезаписываемых компакт-дисках (в частности, компании Mitsubishi Chemical corporation марки «Verbatim») для создания деформируемого отражающего слоя.

 - Теллур в керамике

Теллур находит применение в керамической промышленности для производства синих, коричневых, красных и черных глазурей и фарфоров, в фотографии - для тонирования отпечатков и в бактериологии - для окраски микроорганизмов. Так, с помощью соединений теллура надежно выделяют из массы бактерий дифтерийную палочку. Если не в лечении, так хоть в диагностике элемент №52 оказался полезен врачам.

- Теллур как катализатор

Применение окиси теллура для каталитического превращения метильных и метиленовых групп в карбонильные группы описано в пат. США 2653138.

Теллур предложен в качестве Катализатора для замены селена в реакциях Кьельдаля при окислении аскорбиновой кислоты и для ингибирования окисления полиметилсилоксанов. Предложено также использовать его в виде тетрахлорида в синтезе кетонов по Фриделю и Крафтсу.

Биологическая роль

Микроколичества теллура всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена.

Теллур постоянно присутствует в тканях растений и животных. В растениях, произрастающих на почвах, богатых теллуром, его концентрация достигает 2·10-4 - 2,5·10-3%, в наземных животных - около 2·10-6%. У человека суточное поступление теллура с продуктами питания и водой составляет около 0,6 мг; выводится из организма главным образом с мочой (свыше 80%), а также с калом. Умеренно токсичен для растений и высокотоксичен для млекопитающих (вызывает задержку роста, потерю шерсти, параличи и т. д.).

И сам теллур и его соединения могут приносить беды разных «калибров». Они, например, вызывают облысение, влияют на состав крови, могут блокировать различные ферментные системы. Симптомы хронического отравления элементарным теллуром – тошнота, сонливость, исхудание; выдыхаемый воздух приобретает скверный чесночный запах алкилтеллуридов.

 Физиологическое действие

Теллур и его летучие соединения токсичны. Попадание в организм вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию. ПДК в воздухе колеблется для различных соединений 0,007—0,01 мг/м³, в воде 0,001—0,01 мг/л.

При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих теллурорганических соединений — алкилтеллуридов.

Профессиональные отравления теллуром возможны при его выплавке и других производственных операциях. Наблюдаются озноб, головная боль, слабость, частый пульс, отсутствие аппетита, металлический вкус во рту, чесночный запах выдыхаемого воздуха, тошнота, темная окраска языка, раздражение дыхательных путей, потливость, выпадение волос.

Соединения теллура ядовиты. При отравлении теллуром он медленно выделяется из организма с образованием летучих, обладающих неприятным запахом соединений.

Для характеристики этого запаха трудно подобрать подходящее слово: ужасный, нестерпимый, непереносимый. Просто - невероятно противный, человеком не выносимый.

 В литературе описаны случаи, когда химикам, небрежно работавшим с соединениями теллура, приходилось на несколько недель выезжать из города для "проветривания", так как от ниx исходил невыносимый запах. А как же они сами себя "переносили"? Они этого запаха не замечали. Наш "прибор" для определения запахов - нос - очень точный инструмент лишь до некоторого времени. Постепенно нервные окончания, находящиеся в слизистой оболочке носа, теряют восприимчивость, парализуясь действием теллуристого соединения. Так действуют летучие соединения не только теллура, но и селена, серы и некоторых других веществ. Отвратительный запах теллуристых соединений появляется после поступления в организм даже самых ничтожных количеств теллура - миллионных и десятимиллионных долей грамма.

Человек: Основные симптомы острого ингаляционного отравления аэрозолем и парами теллура - кашель, дрожь верхних и нижних конечностей, металлический вкус во рту, бледность кожных покровов, вялость, слабость, сонливость, тахикардия, потеря аппетита, тошнота, рвота, головокружение, темная окраска языка, угнетение потоотделения, озноб, причиняющий беспокойство запах чеснока в выдыхаемом воздухе, ощущение давления за грудиной. Чесночный запах в выдыхаемом воздухе, появляется при попадании в организм совсем незначительных количеств теллура, не вызывающих явных симптомов отравления (пороговая концентрация 0,003 мкг/л). Это объясняется образованием в печени малотоксичных диалкилтеллуридов выделяющихся всеми экскреторными путями. Наблюдается выраженная вегето-сосудистая реакция, усиленный дермографизм, изменения ЭКГ.

В тяжелых случаях - тремор, судороги, боли в области поясницы (почечные), гематурия, подъем температуры, явления цистита (частое и болезненное мочеиспускание, императивные позывы), цианоз, нарастание легочной недостаточности, потеря сознания. Может развится коматозное состояние и наступить смерть.

На вскрытии - слизистая верхних дыхательных путей темно-зеленая, слизистая желудочно-кишечного тракта - черная. Внутренние органы полнокровны, издают отчетливый чесночный запах. Гистологически - отек и дистрофические изменения в печени, явления воспаления в слизистой мочевыводящих путей.

Описаны 2 случая несмертельного отравления парами теллура. Симптомы включали общую слабость, кашель, озноб, амнезию, бледность кожи и черно-серое окрашивание слизистой языка и носоглотки. Температура и частота пульса повышены, отмечены умеренная лейкопения, нейтрофилия и лейкоцитоз, дыхание имело запах чеснока. На ЭКГ - транзиторные диффузные изменения электрической активности миокарда. При легкой степени интоксиуации температура быстро спадает, в течение 1-2 сут состояние пострадавших нормализуется, несколько дней сохраняется чесночный запах выдыхаемого воздуха и темная окраска языка. В более тяжелых случаях остаточные явления могут наблюдатся в течение нескольких месяцев (нормализация ЭКГ и др.).

При острых отравлениях теллуром вводят внутривенно сыворотку с глюкозой, а иногда даже морфий. Как профилактическое средство употребляют аскорбиновую кислоту. Но главная профилактика – это падежная герметизация аппаратов, автоматизация процессов, в которых участвуют теллур и его соединения.

Вот цитата из диссертации, посвященной теллуру как промышленному яду: белые крысы, которым ввели аэрозоль теллура, «проявляли беспокойство, чихали, терли мордочки, делались вялыми и сонливыми». Подобным образом действует теллур и на людей.

 Производство

В настоящее время теллур в США и Стране кленового листа производят шесть компаний. В прошлом производство теллура превышало его торговую деятельность, что привело к созданию резервного запаса на I января 1960 г. приблизительно 360 т теллура в виде сырья и 45 т в виде очищенного материала.

Ежегодная торговая деятельность теллура в США, по сообщению Горного бюро в период 1954—1958 гг. составляла 45—77 т. По оценке Горного бюро, в 1959 г. продано около 160 т.

В течение последних двух лет спрос на теллур существенно возрос, и поэтому можно предполагать, что поставщики смогут сбывать всю выпускаемую продукцию в виде очищенного элементарного теллура. При улучшении методов извлечения предполагается, что получение теллура в металлургии свинца и купрума может быть увеличено до максимума 230—340 т год. Однако прогнозы на потребление в течение следующих нескольких лет указывают, что теллура, получаемого в качестве побочного товара заводов но очистке купрума и свинца, может оказаться недостаточно для удовлетворения требований промышленности.

В течение многих лет теллур промышленной чистоты минимум 99,5 в  порошке или слитках расценивался в каталогах по 3,30—3,64 долл. за I кв.

Цены возросли в мае и июле 1959 г., ив январе и августе I960 г." стоимость составляла 8,8 долл. за 1 кг. Для увеличения достаточной заинтересованности производящих фирм в росте извлечения теллурара безусловно необходимо повысить на него цепы. Одна из американских производящих фирм «Америкэн смелтииг энд pi фан-нин компани» продает теллур чистоты 99,99 и 99,999 % в поликристаллической форме.

Источники

Кудрявцев А, А.. Химия и технология селена и теллура, 2 изд., М.. 1968;

Основы металлургии, т. 4, гл. viii, М.. 1967;

Филянд М. А.. Семенова Е. И.. Свойства редких элементов, 2 изд., М.. 1964;

Букетов Е. А., Малышев В. П.. Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных шламов, А.-А.. 1969;

Чижиков Д. М., Счастливый В. П., теллур и теллуриды, М., 1966;

Сошникова Л. А., Купченко М. М., Переработка медеэлектро-литных шламов, М., 1978.

"Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов V-VIII групп" Справочник Л. 1989 стр. 288-289

"Химическая энциклопедия" т. 4 М.: Советская энциклопедия, 1995 стр. 513-515

Гурвич Я.А. "Справочник молодого аппаратчика-химика" М.:химия, 1991 стр. 51

Девяткин В.В., Ляхова Ю.М. "химия для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке" Ярославль:Академия холдинг, 2000 стр. 83

Рабинович В.А., Хавин З.Я. "Краткий химический справочник" Л.: химия, 1977 стр. 103

Т. И. Молдавер химия и Жизнь №3, 1972 г., с. 17-21

Опубликовано на forexAW.com: Вторник, 19 Январь, 2010 года — 17:07.

Последнее редактирование: Воскресенье, 5 Июнь, 2011 года — 18:19.