Строение атома теллура. Мировой рынок теллура Строение молекулы теллура
Теллур - неметалл, который обладает металлическим блеском. Цвет его серебристо-белый. Этот элемент является очень редким и рассеянным. Его открыл горный инспектор Франц Йозеф Мюллер в1782 году. Извлекают теллур из полиметаллической руды. Содержится данное вещество в виду соединений в гидротермальных месторождениях золота и другие .
Таллий - хрупкий материал, который в процессе нагрева приобретает пластические свойства. Значение плотности данного неметалла - 6,25 г/см3. Теллий начинает плавиться при достижении температуры значения 450 °C, а кипеть при 990 °С. Материал обладает свойствами диамагнетика и при 18 °С значение удельной магнитной восприимчивости составляет -0,31.10-6.
Теллур является полупроводником р-типа, когда условия окружающей среды нормальные или же при нагреве материала до кипения. Когда неметалл охлаждать, при переходе около -100 °С он изменяет свое свойства и обретает проводимость n-типа. Запрещенная зона по ширине составляет 0,34 эв. Температура перехода снижается в зависимости от чистоты вещества.
Таллий используется как легирующая добавка при производстве свинца. Она способствует улучшению прочности и химической стойкости. Свинцово-теллуровый сплав используют в кабельном и химическом производстве. Легируют теллуром, также, медь и сталь. Это позволяет улучшить их механическую обработку.
Теллур применяют и в стекольном производстве. Стекло, благодаря такой примеси, обретает коричневый окрас, и коэффициент лучепреломления его увеличивается. В промышленности по производству резины теллур применяется для проведения процесса по вулканизации каучука.
Значительному спросу на теллур способствуют его полупроводниковые свойства. Он считается, как типичным, так и технологичным полупроводником. Это вещество используется в микроэлектронике. Из него получают тонкую пленку, которая способна плавится при более низких температурах, по сравнению с множеством металлов.
В чистом виде теллур, в виде полупроводника, применяется редко из-за его ограниченного запаса в недрах Земли. В большинстве случаев его используют при изготовлении транзисторов и приборов, которые предназначены для измерения интенсивности гамма-излучений.
Чаще всего в промышленности используется не чистый неметалл, а его соединения с металлами, которые называют теллуридами. С их применением производят важные части термоэлектрогенераторов.
Продажа цветных металлов в Москве - .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Теллур расположен в пятом периоде VI группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.
Относится к элементам p -семейства. Металлоид. Обозначение - Te. Порядковый номер - 52. Относительная атомная масса - 127,60 а.е.м.
Электронное строение атома теллура
Атом теллура состоит из положительно заряженного ядра (+52), внутри которого есть 52 протона и 76 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 52 электрона.
Рис.1. Схематическое строение атома теллура.
Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:
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 .
Внешний энергетический уровень атома теллура содержит 6 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:
Валентные электроны атома теллура можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):
|
Подуровень |
||||
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Таким образом, для частиц S +6 , S 0 , S +4 и S -2 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 10, 16, 12 и 18, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
ПРИМЕР 2
Таким образом, для частиц C +4 , Al +3 , F и C 0 общее количество электронов в электронных оболочках будет равно 2, 10, 10 и 6, соответственно. Тогда, таблица примет следующий вид:
Открыт Ф.Мюллером в 1782 г. Название элемента происходит от латинского tellus, родительный падеж telluris, Земля (название предложил М.Г. Клапрот, который выделил элемент в виде простого вещества и определил его важнейшие свойства).
Получение:
В природе существует как смесь 8 стабильных изотопов (120, 122-126, 128, 130). Содержание в земной коре 10 -7 %. Основные минералы - алтаит (PbTe), теллуровисмутит (Bi 2 Te 3), тетрадимит (Bi 2 Te 2 S), содержится во многих сульфидных рудах.
Получают из шламов производства меди выщелачиванием раствором NaOH в виде Na 2 TeO 3 , откуда теллур выделяется электролитически. Дальнейшая очистка - сублимацией и зонной плавкой.
Физические свойства:
Компактный теллур серебристо-серое вещество с металлическим блеском, имеющее гексагональную кристаллическую решетку (плотность 6,24 г/см 3 , температура плавления - 450°С, кипения - 990°С). Из растворов осаждается в виде коричневого порошка, в парах состоит из молекул Te 2 .
Химические свойства:
На воздухе при комнатной температуре теллур устойчив, при нагревании реагирует с кислородом. Взаимодействует с галогенами, со могими металлами вступает в реакцию при нагревании.
При нагревании теллур окисляется водяным паром с образованием оксида теллура(II), взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами. При кипячении в водных растворах щелочей диспропорционирует аналогично сере:
8 Te + 6NаОН = Na 2 TeO 3 + 2Na 2 Te + 3H 2 O
В соединениях проявляет степени окисления -2, +4, +6, реже +2.
Важнейшие соединения:
Оксид теллура(IV),
диоксид теллура, TeO 2 , плохо растворим в воде, кислотный оксид, реагирует со щелочами, образуя соли теллуристой кислоты. Применяется в лазерной технике, компонент оптических стекол.
Оксид теллура(VI)
, триоксид теллура, TeO 3 , желтое или серое вещество, в воде практически не растворимо, при нагревании разлагается образуя диоксид, реагирует со щелочами.
Получают разложением теллуровой кислоты.
Теллуристая кислота
, H 2 TeO 3 , малорастворима, склонна к полимеризации, поэтому обычно представляет собой осадок с переменым содержанием воды
TeO 2 *nH 2 O. Соли - теллуриты
(M 2 TeO 3) и полителлуриты (M 2 Te 2 O 5 и др.), обычно получают спеканием карбонатов с TeO 2 , применяются как компоненты оптических стекол.
Теллуровая кислота
, H 6 TeO 6 , белые кристаллы, хорошо растворима в горячей воде. Очень слабая кислота, в растворе образует соли состава MH 5 TeO 6 и M 2 H 4 TeO 6 . При нагревании в запаянной ампуле была получена также метателлуровая кислота H 2 TeO 4 , которая в растворе постепенно превращается в теллуровую.
Соли - теллураты
. Получают также сплавлением оксида теллура(IV) со щелочами в присутствии окислителей, сплавлением теллуровой кислоты с карбонатом или оксидом металла. Теллураты щелочных металлов растворимы. Применяются как сегнетоэлектрики, ионообменники, компоненты люминисцирующих составов.
Теллуроводород
, H 2 Te - ядовитый газ с неприятным запахом, получают гидролизом теллурида алюминия. Сильный восстановитель, в растворе быстро окисляется кислородом до теллура. В водном растворе кислота, более сильная чем серо- и селеноводородная. Соли - теллуриды
, получают обычно взаимодействием простых веществ, теллуриды щелочных металлов растворимы. Многие теллуриды p- и d- элементов - полупроводники.
Галогениды
. Известны галогениды теллура(II), например TeCl 2 , солеподобные, при нагревании и в растворе диспропорционируют на Te и соединения Te(IV). Тетрагалогениды теллура - твердые вещества, в растворе гидролизуются с образованием теллуристой кислоты, легко образуют комплексные галогениды (например K 2 ).
Гексафторид TeF 6 , бесцветный газ, в отличие от гексафторида серы легко гидролизуется, образуя теллуровую кислоту.
Применение:
Компонент полупроводниковых материалов; легирующая добавка к чугуну, сталям, сплавам свинца.
Мировое производство (без СССР) - около 216 т/год (1976).
Теллур и его соединения токсичны. ПДК около 0,01 мг/м 3 .
См. также:
Теллур // Википедия. (дата обращения: 23.12.2019).
"Открытие элементов и происхождение их названий".
За период 05.12.16 - 24.07..2%. Динамика цен на Теллур за последние 3 месяца представлена на графике:
| 62.00 | |||||||||||||||||
| 38.00 | |||||||||||||||||
| 05.12.16 | 19.12.16 | 26.01.17 | 11.03.17 | 27.03.17 | 26.04.17 | 30.05.17 | 24.07.17 |
Теллур: Динамика изменения цен на мировом рынке |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теллур – серебристо-белое хрупкое вещество с характерным металлическим блеском. При этом тонкий слой теллура на просвет имеет красно-коричневый оттенок, а пары – золотисто-желтый окрас. Из-за того, что теллур инертен, при его плавке в качестве контейнерных материалов используют кварц или графит. Теллур относится к редким элементам, а значительный спрос на него определяет его высокую стоимость.
При получении теллура в основном используют отходы электролитического рафинирования свинца и меди. После обжига шламов, теллур выпадает в огарке, после чего его промывают в соляной кислоте. Полученный солянокислый раствор выделяют, пропуская сквозь сернистый газ. Для дальнейшей очистки от серы, селена и других примесей, теллур растворяют в щелочной среде, где под действием алюминия или цинка он переходит в дителлурид динатрия. После его пропускают через кислород или воздух, а для получения теллура высокой чистоты, его хлорируют с последующим очищением ректификацией, гидролизуют водой и восстанавливают водородом.
Основными производителями теллура в СНГ являются:
ОАО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» (Узбекистан);
- ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (Российская Федерация);
- ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод» (Российская Федерация).
Теллур применяют в производстве особых свинцов, которые обладают повышенной прочностью и пластичностью. Данное свойство широко используется при производстве проводов и другой кабельной продукции. Соединение теллура и свинца снижает в 10 раз растворение свинца под влиянием серной кислоты. Данное свойство применяется в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях.
В специальной химической аппаратуре применяют теллуровые стекла, которые обладают исключительной прозрачностью, электропроводностью и легкоплавкостью. Некоторые виды стекол с добавлением теллура являются полупроводниками. Они получили широкое применение в электронике. А специальные стекла, с диоксидом теллура, легированные редкоземельными металлами, используют в оптических квантовых генераторах в качестве активных тел.
Для создания отражающего деформируемого слоя компакт-дисков применяются сплавы теллура. Теллур в виде паров применяется для ламп дневного света. Свет, испускаемый такими лампами, имеют спектр, сравнимый с естественным солнечным светом.
Теллур (лат. tellurium), te, химический элемент vi группы главной подгруппы периодической системы Менделеева; атомный номер 52, атомная масса 127,60, относится к редким рассеянным элементам. В природе встречается в виде восьми стабильных изотопов с массовыми числами 120, 122-126, 128, 130, из которых наиболее распространены 128 te (31,79%) и 130 te (34,48%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов широкое применение в качестве меченых атомов имеют 127 te (Т 1/2 =105 сут ) и 129 te (Т 1/2 = 33,5 сут ) . Т. открыт Ф. Мюллером в 1782. Немецкий учёный М. Г. Клапрот подтвердил это открытие и дал элементу название «теллур» (от латинского tellus, родительный падеж telluris - Земля). Первые систематические исследования химии Т. выполнены в 30-х гг. 19 в. И. Я. Берцелиусом.
Распространение в природе . Т. - один из наиболее редких элементов; среднее содержание в земной коре (кларк) ~1 ? 10 -7 % по массе. В магме и биосфере Т. рассеян; из некоторых горячих подземных источников осаждается вместе с s, ag, au, pb и др. элементами. Известны гидротермальные месторождения au и цветных металлов, обогащенные Т.; с ними связаны около 40 минералов этого элемента (важнейшие - алтаит, теллуровисмутит и др. теллуриды природные ) . Характерна примесь Т. в пирите и др. сульфидах. Т. извлекается из полиметаллических руд .
Физические и химические свойства. Т. серебристо-белого цвета с металлическим блеском, 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; t пл 450°С; t kип 990 ± 1,0 °С; удельная теплоёмкость при 20 °С 0,204 кдж/ (кг ? К); теплопроводность при 20 °С 5,999 вт/ (м ? К) ; температурный коэффициент линейного расширения 1,68 ? 10 -5 (20°С). Т. 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.
Т. - полупроводник. Ширина запрещенной зоны 0,34 эв. При обычных условиях и вплоть до температуры плавления чистый Т. имеет проводимость р -типа. С понижением температуры в интервале (-100 °С) - (-80 °С) происходит переход: проводимость Т. становится n -типа. температура этого перехода зависит от чистоты образца, и она тем ниже, чем чище образец.
Конфигурация внешней электронной оболочки атома te 5 s 2 5 р 4 . В соединениях проявляет степени окисления –2; +4; +6, реже +2. Т. - химический аналог серы и селена с более резко выраженными металлическими свойствами. С кислородом Т. образует окись teo, двуокись teo 2 и трёх-окись teo 3 . teo существует выше 1000 °С в газовой фазе. teo 2 получается при сгорании te на воздухе, обладает амфотерными свойствами, трудно растворима в воде, но легко - в кислых и щелочных растворах. teo 3 неустойчива, может быть получена только при разложении теллуровой кислоты. При нагревании Т. взаимодействует с водородом с образованием теллуроводорода h 2 te - бесцветного ядовитого газа с резким, неприятным запахом. С галогенами реагирует легко; для него характерны галогениды типа tex 2 и tex 4 (где Х-cl и Вг); получены также tef 4 , tef 6 ; все они легколетучи, водой гидролизуются. Т. непосредственно взаимодействует с неметаллами (s, Р), а также с металлами; он реагирует при комнатной температуре с концентрированными азотной и серной кислотами, в последнем случае образуется teso 3 , окисляющаяся при нагревании до teoso 4 . Известны относительно слабые кислоты te: теллуроводородная (раствор h 2 te в воде), теллуристая h 2 teo 3 и теллуровая h 6 teo 6 ; их соли (соответственно теллуриды, теллуриты и теллураты) слабо или совсем нерастворимы в воде (за исключением солей щелочных металлов и аммония). Известны некоторые органические производные Т., например rteh, диалкилтеллуриды r 2 te - легкокипящие жидкости с неприятным запахом.
Получение. Т. извлекается попутно при переработке сульфидных руд из полупродуктов медного, свинцово-цинкового производства, а также из некоторых золотых руд. Основным источником сырья для производства Т. являются шламы электролиза меди, содержащие от 0,5 до 2% te, а также ag, au, se, cu и др. элементы. Шламы сначала освобождаются от cu, se, остаток, содержащий благородные металлы, te, pb, sb и др. компоненты, переплавляют с целью получения сплава золота с серебром. Т. при этом в виде na 2 teo 3 переходит в содово-теллуровые шлаки, где содержание его достигает 20-35%. Шлаки дробят, размалывают и выщелачивают водой. Из раствора Т. осаждается электролизом на катоде. Полученный теллуровый концентрат обрабатывают щёлочью в присутствии алюминиевого порошка, переводя Т. в раствор в виде теллуридов. Раствор отделяется от нерастворимого остатка, концентрирующего примеси тяжёлых металлов, и продувается воздухом. При этом Т. (чистотой 99%) осаждается в элементарном состоянии. Т. повышенной чистоты получают повторением теллуридной переработки. Наиболее чистый Т. получают сочетанием методов химической очистки, дистилляции, зонной плавки.
Применение. Т. используют в полупроводниковой технике; в качестве легирующей добавки - в сплавах свинца, чугуне и стали для улучшения их обрабатываемости и повышения механических характеристик; bi 2 te 3 и sb 2 te 3 применяют в термогенераторах, a cdte - в солнечных батареях и в качестве полупроводниковых лазерных материалов. Т. используют также для отбеливания чугуна, вулканизации латексных смесей, производства коричневых и красных стекол и эмалей.
Т. Н. Грейвер.
Теллур в организме . Т. постоянно присутствует в тканях растений и животных. В растениях, произрастающих на почвах, богатых Т., его концентрация достигает 2 ? 10 -4 -2,5 ? 10 -3 %, в наземных животных - около 2 ? 10 -6 %. У человека суточное поступление Т. 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.).
Профессиональные отравления Т. возможны при его выплавке и др. производственных операциях. Наблюдаются озноб, головная боль, слабость, частый пульс, отсутствие аппетита, металлический вкус во рту, чесночный запах выдыхаемого воздуха, тошнота, тёмная окраска языка, раздражение дыхательных путей, потливость, выпадение волос. Профилактика: соблюдение требований гигиены труда, меры индивидуальной защиты кожных покровов, медицинские осмотры рабочих.
Лит.: 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; bowen h. i. М.. trace elements in biochemistry, l.-n. y.. 1966.
