La découverte du tellure (anglais Tellurium, allemand Tellur, français Tellure) remonte au début de l'apogée de la recherche analytique chimique dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. À cette époque, de nouveaux minerais aurifères avaient été découverts en Autriche, dans la région de Semigorye (Transylvanie). On l'appelait alors or paradoxal (Aurum paradoxicum), or blanc (Aurum album), or problématique (Aurum problématique), car les minéralogistes ne savaient rien de la nature de ce minerai, mais les mineurs croyaient qu'il contenait du bismuth ou de l'antimoine. En 1782, Müller (plus tard baron Reichenstein), inspecteur des mines à Semigorye, examina le minerai et en isola, croyait-il, un nouveau métal. Pour vérifier sa découverte, Müller a envoyé un échantillon du « métal » au chimiste analytique suédois Bergman. Bergman, alors déjà gravement malade, commença des recherches, mais réussit seulement à établir que le nouveau métal différait par ses propriétés chimiques de l'antimoine. La mort de Bergman, qui suivit peu après, interrompit les recherches et plus de 16 ans s'écoulèrent avant qu'elles reprennent. Pendant ce temps, en 1786, Kitaibel, professeur de botanique et de chimie à l'Université de Pest, isolait du minéral wehrlite (contenant des tellurures d'argent, de fer et de bismuth) un métal qu'il considérait jusqu'alors inconnu. Kitaibel a compilé une description du nouveau métal, mais ne l'a pas publiée, mais l'a seulement envoyée à certains scientifiques. C'est ainsi qu'est arrivé le minéralogiste viennois Estner, qui l'a présenté à Klaproth. Ce dernier donne un avis favorable sur le travail de Kitaibel, mais l'existence du nouveau métal n'a pas encore été définitivement confirmée. Klaproth a poursuivi ses recherches sur Kitaibel et a ainsi complètement éliminé tous les doutes. En janvier 1798, il présenta à l'Académie des sciences de Berlin sa découverte d'un métal spécial (!) dans « l'or blanc » de Transylvanie, qui était obtenu « de la terre mère » et fut donc nommé tellure (Tellur) du mot terre tellus (planète). En effet, les premières décennies du 19ème siècle. le tellure était classé comme un métal. En 1832 Berzelius a attiré l’attention sur la similitude du tellure avec le sélénium et le soufre (qui avait déjà été soulignée), après quoi le tellure a été classé comme métalloïde (selon la nomenclature de Berzelius). Dans la littérature chimique russe du début du XIXe siècle. le nouvel élément s'appelait tellure, tellure, tellure, tellure ; Après la parution du manuel de chimie de Hess, le nom tellure a pris racine.
Il est peu probable que quiconque croie à l'histoire du capitaine de la marine, qui est en outre un lutteur de cirque professionnel, un métallurgiste célèbre et un médecin consultant dans une clinique chirurgicale. Dans le monde des éléments chimiques, une telle variété de professions est un phénomène très courant, et l'expression de Kozma Prutkov ne s'y applique pas : « Un spécialiste est comme un bonbon : sa complétude est unilatérale. Rappelons (avant même de parler de l'objet principal de notre histoire) le fer dans les voitures et le fer dans le sang, le fer est un concentrateur de champ magnétique et le fer fait partie intégrante de l'ocre... Certes, la « formation professionnelle » des éléments parfois a pris beaucoup plus de temps que la préparation du yoga intermédiaire. Ainsi l'élément n°52, dont nous allons parler, n'a été utilisé pendant de nombreuses années que pour démontrer ce qu'il est réellement, cet élément nommé d'après notre planète : « tellure » - de tellus, qui en latin signifie « Terre »"
Cet élément a été découvert il y a près de deux siècles. En 1782, l'inspecteur des mines Franz Joseph Müller (plus tard baron von Reichenstein) examina le minerai d'or découvert à Semigorye, dans ce qui était alors l'Autriche-Hongrie. Il s'est avéré si difficile de déchiffrer la composition du minerai qu'il a été appelé Aurum problématique - « or douteux ». C'est à partir de cet « or » que Muller a isolé un nouveau métal, mais il n'y avait pas de certitude totale qu'il soit vraiment nouveau. (Il s'est avéré plus tard que Müller s'était trompé sur autre chose : l'élément qu'il avait découvert était nouveau, mais il ne peut être classé que comme un métal avec une grande réserve.)
Pour dissiper les doutes, Müller s'est tourné vers un éminent spécialiste, le minéralogiste et chimiste analytique suédois Bergman.
Malheureusement, le scientifique est décédé avant de terminer l'analyse de la substance envoyée. À cette époque, les méthodes d'analyse étaient déjà assez précises, mais l'analyse prenait beaucoup de temps.
D'autres scientifiques ont également tenté d'étudier l'élément découvert par Müller, mais seulement 16 ans après sa découverte, Martin Heinrich Klaproth, l'un des principaux chimistes de l'époque, a prouvé de manière irréfutable que cet élément était en réalité nouveau et a proposé le nom de « tellure » pour lui. .
Comme toujours, après la découverte de l’élément, la recherche de ses applications a commencé. Apparemment, sur la base du vieux principe remontant à l'époque de l'atrochimie - le monde est une pharmacie, le Français Fournier a tenté de traiter certaines maladies graves avec du tellure, notamment la lèpre. Mais sans succès : ce n'est que bien des années plus tard que le tellure fut en mesure de fournir aux médecins quelques « petits services ». Plus précisément, pas le tellure lui-même, mais les sels de l'acide tellurique K 2 Te0 3 et Na 2 Te0 3, qui ont commencé à être utilisés en microbiologie comme colorants donnant une certaine couleur aux bactéries étudiées. Ainsi, à l'aide de composés du tellure, le bacille diphtérique est isolé de manière fiable d'une masse de bactéries. Si ce n'est en traitement, du moins en diagnostic, l'élément n°52 s'est avéré utile aux médecins.
Mais parfois, cet élément, et plus encore certains de ses composés, ajoutent des ennuis aux médecins. Le tellure est assez toxique. Dans notre pays, la concentration maximale admissible de tellure dans l'air est de 0,01 mg/m3. Parmi les composés du tellure, le plus dangereux est le tellurure d'hydrogène H 2 Te, un gaz toxique incolore à l'odeur désagréable. Ce dernier est tout à fait naturel : le tellure est un analogue du soufre, ce qui signifie que H 2 Te devrait être similaire au sulfure d'hydrogène. Il irrite les bronches et a un effet néfaste sur le système nerveux.
Ces propriétés désagréables n’ont pas empêché le tellure d’entrer dans la technologie et d’acquérir de nombreux « métiers ».
Les métallurgistes s'intéressent au tellure car même de petits ajouts au plomb augmentent considérablement la résistance mécanique et chimique de cet important métal. Le plomb dopé au tellure est utilisé dans les industries du câble et de la chimie. Ainsi, la durée de vie des appareils de production d'acide sulfurique revêtus intérieurement d'un alliage plomb-tellure (jusqu'à 0,5 % de Te) est deux fois plus longue que celle des mêmes appareils revêtus simplement de plomb. L'ajout de tellure au cuivre et à l'acier facilite leur usinage.
Dans la production de verre, le tellure est utilisé pour donner au verre une couleur brune et un indice de réfraction plus élevé. Dans l’industrie du caoutchouc, il est parfois utilisé comme analogue du soufre pour la vulcanisation des caoutchoucs.
Tellure - semi-conducteur
Cependant, ces industries n'étaient pas responsables de la hausse des prix et de la demande de l'élément n°52. Cette hausse s'est produite au début des années 60 de notre siècle. Le tellure est un semi-conducteur typique et un semi-conducteur technologique. Contrairement au germanium et au silicium, il fond relativement facilement (point de fusion 449,8°C) et s'évapore (bouillie à une température juste en dessous de 1000°C). Par conséquent, il est facile d’en obtenir des films minces semi-conducteurs, particulièrement intéressants pour la microélectronique moderne.
Cependant, le tellure pur en tant que semi-conducteur est utilisé dans une mesure limitée - pour la fabrication de certains types de transistors à effet de champ et dans des dispositifs mesurant l'intensité du rayonnement gamma. De plus, une impureté de tellure est délibérément introduite dans l'arséniure de gallium (le troisième semi-conducteur après le silicium et le germanium) afin d'y créer une conductivité de type électronique.
Le champ d'application de certains tellurures - composés du tellure avec des métaux - est beaucoup plus large. Les tellurures de bismuth Bi 2 Te 3 et d'antimoine Sb 2 Te 3 sont devenus les matériaux les plus importants pour les générateurs thermoélectriques. Pour expliquer pourquoi cela s'est produit, faisons une brève digression dans le domaine de la physique et de l'histoire.
Il y a un siècle et demi (en 1821), le physicien allemand Seebeck a découvert que dans un circuit électrique fermé constitué de différents matériaux dont les contacts sont à des températures différentes, une force électromotrice est créée (on l'appelle thermo-emf). Après 12 ans, le Suisse Peltier a découvert un effet inverse de l'effet Seebeck : lorsqu'un courant électrique circule dans un circuit composé de différents matériaux, aux points de contact, en plus de la chaleur Joule habituelle, une certaine quantité de chaleur est dégagée ou absorbé (en fonction du sens du courant).
Pendant environ 100 ans, ces découvertes sont restées des « choses en elles-mêmes », des faits curieux, rien de plus. Et il ne serait pas exagéré de dire qu'une nouvelle vie pour ces deux effets a commencé après que l'académicien A.F. Ioffe et ses collègues ont développé la théorie de l'utilisation de matériaux semi-conducteurs pour la fabrication de thermoéléments. Et bientôt, cette théorie a été incarnée dans de véritables générateurs thermoélectriques et réfrigérateurs thermoélectriques à des fins diverses.
En particulier, les générateurs thermoélectriques, qui utilisent des tellurures de bismuth, de plomb et d'antimoine, fournissent de l'énergie aux satellites artificiels de la Terre, aux installations de navigation et météorologiques et aux dispositifs de protection cathodique des principaux pipelines. Les mêmes matériaux aident à maintenir la température souhaitée dans de nombreux appareils électroniques et microélectroniques.
Ces dernières années, un autre composé chimique du tellure doté de propriétés semi-conductrices, le tellurure de cadmium CdTe, a suscité un grand intérêt. Ce matériau est utilisé pour la fabrication de cellules solaires, de lasers, de photorésistances et de compteurs de rayonnements radioactifs. Le tellurure de cadmium est également célèbre pour le fait qu'il est l'un des rares semi-conducteurs dans lequel l'effet Han se manifeste sensiblement.
L'essence de ce dernier est que l'introduction même d'une petite plaque du semi-conducteur correspondant dans un champ électrique suffisamment puissant conduit à la génération d'une émission radio haute fréquence. L'effet Hahn a déjà trouvé des applications dans la technologie radar.
En conclusion, nous pouvons dire que quantitativement, le principal « métier » du tellure est d’allier le plomb et d’autres métaux. Qualitativement, l'essentiel, bien entendu, est le travail du tellure et des tellurures en tant que semi-conducteurs.
Mélange utile
Dans le tableau périodique, le tellure se situe dans le sous-groupe principal du groupe VI, à côté du soufre et du sélénium. Ces trois éléments ont des propriétés chimiques similaires et s'accompagnent souvent dans la nature. Mais la part du soufre dans la croûte terrestre est de 0,03 %, le sélénium n'est que de 10 à 5 %, le tellure est même d'un ordre de grandeur inférieur - 10 à 6 %. Naturellement, le tellure, comme le sélénium, se trouve le plus souvent dans les composés soufrés naturels, en tant qu'impureté. Il arrive cependant (rappelez-vous le minéral dans lequel le tellure a été découvert) qu'il entre en contact avec de l'or, de l'argent, du cuivre et d'autres éléments. Plus de 110 gisements d'une quarantaine de minéraux telluriques ont été découverts sur notre planète. Mais il est toujours extrait avec du sélénium, de l'or ou d'autres métaux.
En Russie, on connaît des minerais de cuivre-nickel et de tellure de Pechenga et de Monchegorsk, des minerais de plomb et de zinc contenant du tellure de l'Altaï et un certain nombre d'autres gisements.
Le tellure est isolé du minerai de cuivre au stade de la purification du cuivre blister par électrolyse. Un sédiment - une boue - tombe au fond de l'électrolyseur. Il s'agit d'un produit intermédiaire très coûteux. Pour illustrer la composition des boues d'une des usines canadiennes : 49,8 % de cuivre, 1,976 % d'or, 10,52 % d'argent, 28,42 % de sélénium et 3,83 % de tellure. Tous ces composants précieux des boues doivent être séparés, et il existe plusieurs manières de le faire. En voici un.
Les boues sont fondues dans un four et de l'air passe à travers la masse fondue. Les métaux, à l'exception de l'or et de l'argent, s'oxydent et se transforment en scories. Le sélénium et le tellure sont également oxydés, mais en oxydes volatils, qui sont capturés dans des dispositifs spéciaux (épurateurs), puis dissous et transformés en acides - sélénium H 2 SeO3 et tellurique H 2 TeO3. Si du dioxyde de soufre S0 2 traverse cette solution, des réactions se produiront
H 2 Se0 3 + 2S0 2 + H 2 0 → Se ↓ + 2H 2 S0 4 .
H2Te03 + 2S02 + H20 → Te ↓ + 2H 2 S0 4.
Le tellure et le sélénium tombent en même temps, ce qui est hautement indésirable : nous en avons besoin séparément. Par conséquent, les conditions du procédé sont choisies de telle manière que, conformément aux lois de la thermodynamique chimique, le sélénium soit réduit en premier lieu. Ceci est facilité par la sélection de la concentration optimale d'acide chlorhydrique ajouté à la solution.
Le tellure est ensuite déposé. La poudre grise obtenue contient bien entendu une certaine quantité de sélénium et, en outre, du soufre, du plomb, du cuivre, du sodium, du silicium, de l'aluminium, du fer, de l'étain, de l'antimoine, du bismuth, de l'argent, du magnésium, de l'or, de l'arsenic, du chlore. Le tellure doit d'abord être purifié de tous ces éléments par des méthodes chimiques, puis par distillation ou fusion de zone. Naturellement, le tellure est extrait de différents minerais de différentes manières.
Le tellure est nocif
Le tellure est de plus en plus utilisé et le nombre de personnes travaillant avec lui augmente donc. Dans la première partie de l'histoire de l'élément n°52, nous avons déjà évoqué la toxicité du tellure et de ses composés. Parlons-en plus en détail - précisément parce que de plus en plus de personnes doivent travailler avec du tellure. Voici une citation d’une thèse sur le tellure comme poison industriel : des rats blancs auxquels on avait injecté un aérosol de tellure « se sont montrés agités, ont éternué, se sont frottés le visage et sont devenus léthargiques et somnolents ». Le tellure a un effet similaire sur les humains.
Et moi-même tellure et ses connexions peuvent apporter des problèmes de différents « calibres ». Ils provoquent par exemple la calvitie, affectent la composition du sang et peuvent bloquer divers systèmes enzymatiques. Les symptômes d'une intoxication chronique au tellure élémentaire sont les nausées, la somnolence, l'émaciation ; l'air expiré acquiert une odeur nauséabonde de tellurures d'alkyle.
En cas d'intoxication aiguë au tellure, du sérum contenant du glucose est administré par voie intraveineuse, et parfois même de la morphine. L'acide ascorbique est utilisé à titre prophylactique. Mais la principale prévention réside dans l'étanchéité fiable des appareils et l'automatisation des processus dans lesquels le tellure et ses composés sont impliqués.
L'élément n°52 apporte de nombreux avantages et mérite donc qu'on s'y intéresse. Mais travailler avec cela nécessite de la prudence, de la clarté et, encore une fois, une attention concentrée.
APPARENCE DU TELLURE. Le tellure cristallin ressemble le plus à l’antimoine. Sa couleur est blanc argenté. Les cristaux sont hexagonaux, leurs atomes forment des chaînes hélicoïdales et sont reliés par des liaisons covalentes à leurs voisins les plus proches. Par conséquent, le tellure élémentaire peut être considéré comme un polymère inorganique. Le tellure cristallin se caractérise par un éclat métallique, bien qu'en raison de son complexe de propriétés chimiques, il puisse plutôt être classé comme non-métal. Le tellure est fragile et assez facile à transformer en poudre. La question de l'existence d'une modification amorphe du tellure n'est pas clairement résolue. Lorsque le tellure est réduit à partir du tellurique ou de l'acide tellurique, un précipité se forme, mais on ne sait toujours pas si ces particules sont véritablement amorphes ou simplement de très petits cristaux.
ANHYDRIDE BICOLORE. Comme il sied à un analogue du soufre, le tellure présente des valences de 2-, 4+ et 6+ et beaucoup moins souvent de 2+. Le monoxyde de tellure TeO ne peut exister que sous forme gazeuse et s'oxyde facilement en Te0 2. Il s'agit d'une substance cristalline blanche, non hygroscopique, totalement stable, qui fond sans décomposition à 733°C ; il a une structure polymère.
Le dioxyde de tellure est presque insoluble dans l'eau - seule une partie de Te0 2 pour 1,5 million de parties d'eau passe dans la solution et une solution d'acide tellurique faible H 2 Te0 3 de concentration négligeable se forme. Les propriétés acides de l'acide tellurique sont également faiblement exprimées.
H 6 TeO 6 . Cette formule (et non H 2 TeO 4) lui a été attribuée après l'obtention de sels de composition Ag 6 Te0 6 et Hg 3 Te0 6, très solubles dans l'eau. L'anhydride TeO3, qui forme de l'acide tellurique, est pratiquement insoluble dans l'eau. . Cette substance existe en deux modifications - jaune et grise : α-TeO3 et β-TeO3. L'anhydride de tellure gris est très stable : même lorsqu'il est chauffé, il n'est pas affecté par les acides et les alcalis concentrés. Il est purifié de la variété jaune par ébullition. le mélange dans du potassium caustique concentré.
DEUXIÈME EXCEPTION. Lors de la création du tableau périodique, Mendeleïev a placé le tellure et son iode voisin (ainsi que l'argon et le potassium) dans les groupes VI et VII non pas conformément, mais contrairement à leurs poids atomiques. En effet, la masse atomique du tellure est de 127,61, et celle de l'iode est de 126,91. Cela signifie que l'iode ne doit pas se trouver derrière le tellure, mais devant lui. Mendeleïev, cependant, ne doutait pas du droit
la justesse de son raisonnement, puisqu'il estimait que les poids atomiques de ces éléments n'étaient pas déterminés avec suffisamment de précision. L'ami proche de Mendeleïev, le chimiste tchèque Boguslav Brauner, a soigneusement vérifié les poids atomiques du tellure et de l'iode, mais ses données coïncidaient avec les précédentes. La validité des exceptions confirmant la règle n'a été établie que lorsque le système périodique était basé non pas sur des poids atomiques, mais sur des charges nucléaires, lorsque la composition isotopique des deux éléments était connue. Le tellure, contrairement à l'iode, est dominé par les isotopes lourds.
À propos, à propos des isotones. Il existe actuellement 22 isotopes connus de l'élément n° 52. Huit d'entre eux - avec des numéros de masse 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 et 130 - sont stables. Les deux derniers isotopes sont les plus courants : respectivement 31,79 et 34,48 %.
MINÉRAUX DE TELLURE. Bien que le tellure soit nettement moins abondant sur Terre que le sélénium, on connaît plus de minéraux de l'élément n° 52 que ceux de son homologue. Les minéraux de tellure sont de deux types : soit des tellurures, soit des produits de l'oxydation des tellurures dans la croûte terrestre. Parmi les premiers figurent la calaverite AuTe 2 et la krennerite (Au, Ag) Te2, qui font partie des rares composés naturels de l'or. Des tellurures naturels de bismuth, de plomb et de mercure sont également connus. Le tellure natif est très rarement trouvé dans la nature. Même avant la découverte de cet élément, il était parfois trouvé dans des minerais sulfurés, mais ne pouvait être correctement identifié. Les minéraux de tellure n'ont aucune signification pratique - tout le tellure industriel est un sous-produit du traitement des minerais d'autres métaux.
Ceux-là - chim. élément VI du groupe du système périodique des éléments ; à. n. 52, à. M. 127.60. Une substance cassante gris argenté brillante avec un éclat métallique. Dans les composés, il présente les états d'oxydation de -2, +4 et +6. Le B naturel se compose de huit isotopes stables ayant des numéros de masse 120, 122-126, 128 et 130. 16 isotopes radioactifs sont connus avec des demi-vies de 2 à 154 jours. Les plus courants sont les lourds avec des numéros de masse 128 et 130. T. a été découvert (1782) par le Hongrois. chercheur F. Muller von Reichenstein. Le tellure est un oligo-élément, sa teneur dans la croûte terrestre est de 10 à 7 %. Contenu dans de nombreux minéraux dont l'or, l'argent, le platine, le cuivre, le fer, le plomb, le bismuth et les sulfures. Le réseau cristallin de T. est hexagonal avec des périodes a - 4,4570 A et c = 5,9290 A. Densité (t-pa 20p C) 6,22 g/cm3 ; /pl 449,5°C; point d'ébullition 990 ± 2°C.
On connaît une modification « amorphe » du tellure (poudre brun foncé), qui devient cristalline de manière irréversible lorsqu'elle est chauffée. Coéfficent de température expansion linéaire du polycristallin T. (16-17) 10-6 deg-1, coefficient y. conductivité thermique (température 20° C) 0,014 cal/cm X X sec x deg ; capacité thermique spécifique (température 25° C) 0,048 cal/g x deg. T. est un semi-conducteur avec une bande interdite de 0,34 eV. La conductivité électrique du cristal dépend de la pureté et du degré de perfection du cristal. Dans les échantillons les plus purs, elle est égale à ~0,02 ohm-1 x cm-1. Mobilité électronique 1 700, mobilité des trous 1 200 cm2/v x sec. Une fois fondu, le tellure se transforme en un état métallique. Le tellure est diamagnétique, la susceptibilité magnétique spécifique est de 0,3 · 10-6 cm3/g (à température ambiante). Dureté sur l'échelle de Mohs 2,0-2,5 ; Épouser microdureté 58 kgf/mm2, module d'élasticité 4200 kgf/mm2, coefficient. compressibilité (température 30° C) 1,5-10 6 cm2/kgf. Les monocristaux de tellure d'orientation (0001) se brisent de manière fragile à une contrainte de 14 kgf/mm2.
Selon la chimie Holy T. vous rappelle le soufre. , mais moins actif. À température ambiante, il ne s'oxyde pas dans l'air ; lorsqu'il est chauffé, il brûle pour former du dioxyde Te02 - cristallin blanc, légèrement soluble dans l'eau. On connaît également TeO et Te03, moins stables que Te02. Dans des conditions normales, le tellure réagit très lentement avec l'eau avec libération d'hydrogène et formation d'acide sulfurique avec formation d'une solution rouge de TeS03 ; lorsqu'il est dilué avec de l'eau, une réaction inverse se produit avec la libération de tellure. T. se dissout dans l'acide nitrique pour former de l'acide tellurique H2TeO3 ; dans l'acide chlorhydrique dilué, il se dissout légèrement.
Le tellure se dissout lentement dans les alcalis. Avec l'hydrogène, il forme du tellurure H2Te - un gaz incolore à l'odeur désagréable, se condensant à une température de -2°C et se solidifiant à une température de -51,2°C, un composé instable qui se décompose facilement sous l'influence d'agents oxydants même faibles. Le tellure ne forme pas de sulfures stables dans des conditions normales ; le composé TeS2 est stable à des températures allant jusqu'à -20 °C. Le T forme des solutions solides continues avec le sélénium. Les compositions connues sont TeXb (fluorure uniquement), TeX4 et TeX2, qui sont obtenues par interaction directe d'éléments. A température ambiante, tout est solide, se décomposant partiellement avec l'eau ; seul le TeFe est un gaz incolore à l'odeur désagréable. Lorsqu'il est chauffé, T. réagit avec de nombreux métaux et se forme.
Les matières premières pour la production de tellure sont les boues issues de la production de cuivre-nickel et d'acide sulfurique, ainsi que les produits issus du raffinage du plomb. Les boues d'anode sont traitées selon une méthode acide ou alcaline, convertissant le soufre à l'état tétravalent puis le réduisant avec du dioxyde de soufre provenant des solutions à l'extrémité de la solution. chlorhydrique ou électrolytique. De plus, les matériaux contenant T. peuvent être traités par la méthode au chlore. Le tellure de haute pureté est obtenu par sublimation et recristallisation de zone (la méthode de purification en profondeur la plus efficace, permettant d'obtenir une substance d'une pureté de 99,9999%).
Les composés du tellure sont toxiques, leur effet sur le corps humain est similaire à celui des composés du sélénium et de l'arsenic. Le poison le plus puissant est le tellurure. La concentration maximale admissible de T dans l'air est de 0,01 mg/mV. Le T est utilisé dans la vulcanisation du caoutchouc et dans la fabrication de câbles en plomb (l'ajout de Te jusqu'à 0,1 % améliore les propriétés mécaniques du plomb). Les composés T. sont utilisés dans l'industrie du verre (pour colorer le verre et la porcelaine) et en photographie. Le tellure est largement utilisé dans la synthèse de composés semi-conducteurs. Les connexions T. sont le matériau principal pour la production de thermoéléments.
Le tellure est un oligoélément (leur teneur dans la croûte terrestre est de 1 ⋅ 10⁻ ⁷ %. Le tellure se forme rarement de manière indépendante. On le trouve généralement dans la nature sous forme d'impuretés dans les sulfures, ainsi que dans le soufre natif. Les principales sources de tellure et de sélénium sont les déchets issus de la production d'acide sulfurique, qui s'accumulent dans les chambres à poussière, ainsi que les sédiments (boues) formés lors de la purification électrolytique du cuivre. Les boues, entre autres impuretés, contiennent également du séléniure d'argent Ag 2 Se et certains. Lors de la combustion des boues, de l'oxyde de tellure TeO se forme 2 , ainsi que des oxydes de métaux lourds. Le tellure est réduit des oxydes de TeO 2 en cas d'exposition au dioxyde de soufre dans un milieu aquatique :
TeO 2 + H 2 O = H 2 TeO 3
H 2 SeO 3 + 2SO 2 + H 2 O = Se + 2H 2 SO 4
Le tellure, comme , forme des modifications allotropiques - cristallines et amorphes. Le tellure cristallin est de couleur gris argenté, fragile et facilement réduit en poudre. Sa conductivité électrique est insignifiante, mais augmente lorsqu'elle est éclairée. Le tellure amorphe est de couleur brune et moins stable que le tellure amorphe à 25 degrés. devient cristallin.
En termes de propriétés chimiques, le tellure présente des similitudes significatives avec le soufre. Il brûle dans l'air (bleu verdâtre), formant les oxydes correspondants TeO 2. Contrairement à SO 2 L'oxyde de tellure est une substance cristalline peu soluble dans l'eau.
Le tellure ne se combine pas directement avec l'hydrogène. Lorsqu'il est chauffé, il réagit avec de nombreux métaux, formant les sels correspondants (), par exemple K 2 Te. Le tellure réagit avec l'eau même dans des conditions normales :
Te + 2H 2 O = TeO 2 + 2H 2
Comme le sélénium, le tellure est oxydé en acides H correspondants 2 TeO 4 , mais dans des conditions plus sévères et sous l'action d'autres agents oxydants :
Te + 3H 2 O 2 (30%) = H 6 TeO 6
Dans les solutions aqueuses bouillantes d'alcalis, le tellure, comme le soufre, se dissout lentement :
3Te + 6KOH = 6K 2 Te + K 2 TeO 3 + 3H 2 O
Le tellure est principalement utilisé comme matériau semi-conducteur.
Propriétés du tellure
Le tellurure d'hydrogène peut être préparé en traitant les tellurures avec des acides dilués :
Na 2 Te + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 Te
Le tellurure d'hydrogène dans des conditions normales est un gaz incolore avec des odeurs désagréables caractéristiques (plus désagréables que l'odeur de H 2 S, mais plus toxique, et le tellurure d'hydrogène est moins toxique). Les hydrures de tellure présentent des propriétés réductrices dans une plus grande mesure que H 2 Te dans l’eau est approximativement le même que celui du sulfure d’hydrogène. Les solutions aqueuses d'hydrures présentent une réaction acide prononcée en raison de leur dissociation dans des solutions aqueuses selon le schéma suivant :
H 2 Te ↔ H + HTe ⁺
↓
H+Te²⁺
Dans la série O - S - Se - Te, les rayons de leurs ions sont E² ⁺ contenir un ion hydrogène. Ceci est confirmé par des données expérimentales, qui ont confirmé que l'acide hydrotellurique est plus fort que l'acide hydrosulfure.
Dans la série O - S - Se - Te, la capacité de dissociation thermique des hydrures augmente : il est plus difficile de décomposer l'eau lorsqu'elle est chauffée, et les hydrures de tellure sont instables et se décomposent même à faible chauffage.
Les sels d'acide hydrotellurique (tellurides) ont des propriétés similaires à celles des sulfures. Ils sont obtenus, comme les sulfures, par action de l'hydrogène tellurique sur des sels métalliques solubles.
Les tellurures sont similaires aux sulfures en termes de solubilité dans l'eau et les acides. Par exemple, lorsque l'hydrogène tellure passe à travers une solution aqueuse de Cu 2 DONC 4 on obtient du tellurure de cuivre :
H 2 Te + CuSO 4 = H 2 SO 4 + CuTe
Te forme des composés TeO avec l'oxygène 2 et TeO 3 ils se forment lors de la combustion du tellure dans l'air, lors de la cuisson des tellurures, et également lors de la combustion des hydrures de tellure :
Te + O 2 = TeO 2
2ZnTe + 3O 2 = 2ZnO + 2TeO 2
2H 2 Te + 3O 2 = 2H 2 O + 2TeO 2
TeO2 - les oxydes d'acides (anhydrides). Lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, ils forment respectivement de l'acide tellurique :
TeO 2 + H 2 O = H 2 TeO 3
Cet acide se dissocie dans une solution aqueuse un peu moins fortement que l'acide sulfureux. L'acide tellurique n'a pas été obtenu sous forme libre et n'existe que dans des solutions aqueuses.
Alors que les composés soufrés avec un état d'oxydation de 4+ dans les réactions chimiques agissent principalement comme agents réducteurs, avec une augmentation de l'état d'oxydation du soufre à 6+, TeO 2 et les acides correspondants présentent des propriétés principalement oxydantes, étant respectivement réduits en Te. En pratique, le tellure est obtenu sous forme libre selon ces méthodes :
H 2 TeO 3 + 2SO 2 + H 2 O = 2H 2 SO 4 + Te
L'acide tellurique ne présente des propriétés réductrices que lorsqu'il interagit avec des agents oxydants puissants :
3H 2 TeO 3 + HClO 3 = 3H 2 TeO 4 + HCl
Acide tellurique libre H 2 TeO 4 - généralement isolé sous forme d'hydrate cristallin H 2 TeO 4 2H 2 O qui s'écrit H 6 TeO 6 . Dans l'acide orthotellurique H 6 TeO 6 les atomes d'hydrogène peuvent être partiellement ou totalement remplacés par des atomes métalliques, formant des sels Na6TeO6.
Découvert par F. Müller en 1782. Le nom de l'élément vient du latin tellus, génitif telluris, Terre (le nom a été proposé par M. G. Klaproth, qui a isolé l'élément comme une substance simple et a déterminé ses propriétés les plus importantes).
Reçu:
Dans la nature, il existe sous forme d'un mélange de 8 isotopes stables (120, 122-126, 128, 130). Le contenu de la croûte terrestre est de 10 à 7 %. Les principaux minéraux sont l'altaïte (PbTe), la tellurobismuthite (Bi 2 Te 3), la tétradymite (Bi 2 Te 2 S), présents dans de nombreux minerais sulfurés.
Il est obtenu à partir des boues de production de cuivre par lixiviation avec une solution de NaOH sous forme de Na 2 TeO 3 dont le tellure est séparé électrolytiquement. Une purification ultérieure se fait par sublimation et fusion de zone.
Propriétés physiques:
Le tellure compact est une substance gris argenté avec un éclat métallique, possédant un réseau cristallin hexagonal (densité 6,24 g/cm 3, point de fusion - 450°C, point d'ébullition - 990°C). A partir de solutions, il précipite sous forme de poudre brune, en vapeur il est constitué de molécules Te 2.
Propriétés chimiques:
Le tellure est stable dans l'air à température ambiante ; lorsqu'il est chauffé, il réagit avec l'oxygène. Interagit avec les halogènes et réagit avec de nombreux métaux lorsqu'il est chauffé.
Lorsqu'il est chauffé, le tellure est oxydé par la vapeur d'eau pour former de l'oxyde de tellure (II) et réagit avec les acides sulfurique et nitrique concentrés. Lorsqu'il est bouilli dans des solutions aqueuses d'alcalis, il se disproportionne de la même manière que le soufre :
8 Te + 6NaOH = Na 2 TeO 3 + 2Na 2 Te + 3H 2 O
Dans les composés, il présente les états d'oxydation -2, +4, +6, moins souvent +2.
Les connexions les plus importantes :
Oxyde de tellure (IV) Le dioxyde de tellure, TeO 2, est peu soluble dans l'eau, un oxyde acide, réagit avec les alcalis pour former des sels d'acide tellurique. Utilisé dans la technologie laser, composant des lunettes optiques.
Oxyde de tellure (VI), trioxyde de tellure, TeO 3, substance jaune ou grise, pratiquement insoluble dans l'eau, se décompose lorsqu'elle est chauffée pour former du dioxyde, réagit avec les alcalis. Obtenu par décomposition de l'acide tellurique.
Acide tellurique, H 2 TeO 3 , légèrement soluble, sujet à la polymérisation, il représente donc généralement un précipité avec une teneur en eau variable TeO 2 *nH 2 O. Sels - tellurites(M 2 TeO 3) et polytellurites (M 2 Te 2 O 5, etc.), généralement obtenus par frittage de carbonates avec TeO 2, sont utilisés comme composants de verres optiques.
Acide tellurique, H 6 TeO 6 , cristaux blancs, très solubles dans l'eau chaude. Acide très faible, en solution il forme des sels de composition MH 5 TeO 6 et M 2 H 4 TeO 6. Lorsqu'il est chauffé dans une ampoule scellée, on obtient également de l'acide métatellurique H 2 TeO 4, qui en solution se transforme progressivement en acide tellurique. Sels - tellures. Il est également obtenu en fusionnant de l'oxyde de tellure (IV) avec des alcalis en présence d'agents oxydants, ou en fusionnant de l'acide tellurique avec du carbonate ou un oxyde métallique. Les tellurates de métaux alcalins sont solubles. Ils sont utilisés comme ferroélectriques, échangeurs d'ions et composants de compositions luminescentes.
Tellurure d'hydrogène, H 2 Te est un gaz toxique à odeur désagréable, obtenu par hydrolyse du tellurure d'aluminium. Agent réducteur puissant, en solution, il est rapidement oxydé par l'oxygène en tellure. Dans une solution aqueuse, l'acide est plus fort que le soufre et le séléniure d'hydrogène. Sels - tellurures, généralement obtenus par l'interaction de substances simples, les tellurures de métaux alcalins sont solubles. De nombreux tellurures d’éléments p et d sont des semi-conducteurs.
Halogènes. Les halogénures de tellure (II), par exemple TeCl 2 , sont connus pour ressembler à un sel et, lorsqu'ils sont chauffés et en solution, se disproportionnent en composés Te et Te (IV). Les tétrahalogénures de tellure sont des substances solides qui s'hydrolysent en solution pour former de l'acide tellurique et forment facilement des halogénures complexes (par exemple, K2). L'hexafluorure TeF 6, un gaz incolore, contrairement à l'hexafluorure de soufre, s'hydrolyse facilement, formant de l'acide tellurique.
Application:
Composant de matériaux semi-conducteurs ; additif d'alliage pour fonte, acier, alliages de plomb.
La production mondiale (sans l'URSS) est d'environ 216 tonnes/an (1976).
Le tellure et ses composés sont toxiques. Le MPC est d’environ 0,01 mg/m3.
Voir également:
Tellure // Wikipédia. . Date de mise à jour : 20/12/2017. URL : http://ru.wikipedia.org/?oldid=89757888 (date d'accès : 25/12/2017).
Découverte des éléments et origine de leurs noms. Tellure //
URL : http://www.chem.msu.su/rus/history/element/Te.html
Tellure(lat. Tellure), Te, élément chimique du groupe VI du sous-groupe principal du système périodique de Mendeleev ; le numéro atomique 52, la masse atomique 127,60, appartient aux oligo-éléments rares. Il se présente dans la nature sous la forme de huit isotopes stables de numéros de masse 120, 122-126, 128, 130, dont les plus courants sont 128 Te (31,79 %) et 130 Te (34,48 %). Parmi les isotopes radioactifs obtenus artificiellement, 127 Te (T ½ = 105 jours) et 129 Te (T ½ = 33,5 jours) sont largement utilisés comme atomes marqués. Le tellure a été découvert par F. Muller en 1782. Le scientifique allemand M. G. Klaproth a confirmé cette découverte et a donné à l'élément le nom de « tellure » (du latin tellus, genre telluris - Terre). Les premières études systématiques de la chimie du tellure ont été réalisées dans les années 30 du 19ème siècle par I. Ya. Berzelius.
Répartition du tellure dans la nature. Le tellure est l’un des éléments les plus rares ; la teneur moyenne dans la croûte terrestre (clarke) est de ~1,10 -7 % en masse. Le tellure est dispersé dans le magma et la biosphère ; à partir de certaines sources souterraines chaudes, il se dépose avec S, Ag, Au, Pb et d'autres éléments. Des gisements hydrothermaux d'Au et de métaux non ferreux enrichis en Tellure sont connus ; Une quarantaine de minéraux de cet élément leur sont associés (les plus importants sont l'altaïte, la tellurobsumuthite et d'autres tellurures naturels). Un mélange caractéristique de tellure dans la pyrite et d'autres sulfures. Le tellure est extrait de minerais polymétalliques.
Propriétés physiques du tellure. Le tellure est de couleur blanc argenté avec un éclat métallique, cassant et devient ductile lorsqu'il est chauffé. Cristallise dans le système hexagonal : a = 4,4570Å ; c = 5,9290Å ; densité 6,25 g/cm 3 à 20 "C ; point de fusion 450°C ; point d'ébullition 990°C ; chaleur spécifique à 20°C 0,204 kJ/(kg K) ; conductivité thermique à 20°C 5,999 W/(m K) ; coefficient de température de dilatation linéaire 1,68 10 -5 (20 ° C). Le tellure est diamagnétique, susceptibilité magnétique spécifique à 18 ° C -0,31 10 -6. Dureté Brinell 184,3 Mn/m 2 (18,43 kgf/mm 2) Rayon atomique 1,7 Å, rayons ioniques : Te 2- 2,22 Å, Te 4+ 0,89 Å, Te 6+ 0,56 Å.
Le tellure est un semi-conducteur. La bande interdite est de 0,34 eV. Dans des conditions ordinaires et jusqu'au point de fusion, le tellure pur a une conductivité de type p. À mesure que la température diminue dans la plage (-100 °C) - (-80 °C), une transition se produit : la conductivité du tellure devient de type n. La température de cette transition dépend de la pureté de l’échantillon, et plus l’échantillon est pur, plus elle est basse.
Propriétés chimiques du tellure. La configuration de la couche électronique externe de l’atome de Te est 5s 2 5p 4. Dans les composés, il présente des états d'oxydation de -2 ; +4 ; + 6, moins souvent +2. Le tellure est un analogue chimique du soufre et du sélénium avec des propriétés métalliques plus prononcées. Avec l'oxygène, le tellure forme de l'oxyde (II) TeO, de l'oxyde (IV) TeO 2 et de l'oxyde (VI) TeO 3. TeO existe au-dessus de 1 000 °C en phase gazeuse. TeO 2 est obtenu par combustion de Te dans l'air, possède des propriétés amphotères, est difficile à dissoudre dans l'eau, mais facilement soluble dans les solutions acides et alcalines. TeO 3 est instable et ne peut être obtenu qu'à partir de la décomposition de l'acide tellurique. Lorsqu'il est chauffé, le tellure réagit avec l'hydrogène pour former du tellurure d'hydrogène H 2 Te - un gaz toxique incolore avec une odeur âcre et désagréable. Réagit facilement avec les halogènes ; il est caractérisé par des halogénures du type TeX 2 et TeX 4 (où X est Cl et Br) ; TeF 4 et TeF 6 ont également été obtenus ; Tous sont très volatils et s’hydrolysent avec l’eau. Le tellure interagit directement avec les non-métaux (S, P), ainsi qu'avec les métaux ; il réagit à température ambiante avec les acides nitrique et sulfurique concentrés, dans ce dernier cas il se forme du TeSO 3, qui s'oxyde lorsqu'il est chauffé en TeOSO 4. Des acides Te relativement faibles sont connus : l'acide hydrotellurique (solution de H 2 Te dans l'eau), l'acide tellurique H 2 TeO 3 et l'acide tellurique H 6 TeO 6 ; leurs sels (respectivement tellurures, tellurites et tellurates) sont légèrement ou totalement insolubles dans l'eau (à l'exception des sels de métaux alcalins et d'ammonium). Certains dérivés organiques du tellure sont connus, par exemple RTeH, les tellurures de dialkyle R 2 Te - des liquides à bas point d'ébullition avec une odeur désagréable.
Obtention du tellure. Le tellure est extrait comme sous-produit lors du traitement des minerais sulfurés à partir de produits intermédiaires de la production de cuivre et de plomb-zinc, ainsi que de certains minerais d'or. La principale source de matières premières pour la production de tellure est les boues d'électrolyse du cuivre contenant de 0,5 à 2 % de Te, ainsi que de l'Ag, de l'Au, du Se, du Cu et d'autres éléments. Les boues sont d'abord débarrassées de Cu, Se, les résidus contenant des métaux nobles, Te, Pb, Sb et d'autres composants sont fondus pour obtenir un alliage d'or et d'argent. Dans ce cas, le tellure sous forme de Na 2 TeO 3 passe dans les scories de soude-tellure, où sa teneur atteint 20-35 %. Les scories sont broyées, broyées et lessivées à l'eau. Le tellure est déposé à partir de la solution par électrolyse à la cathode. Le concentré de tellure obtenu est traité avec un alcali en présence de poudre d'aluminium, transférant le tellure en solution sous forme de tellurures. La solution est séparée du résidu insoluble, qui concentre les impuretés de métaux lourds, et est soufflée avec de l'air. Dans ce cas, le Tellure (pur à 99 %) est déposé à l’état élémentaire. Le tellure d'une pureté accrue est obtenu en répétant le traitement du tellurure. Le tellure le plus pur est obtenu par une combinaison de méthodes de purification chimique, de distillation et de fusion par zone.
Applications du tellure. Le tellure est utilisé dans la technologie des semi-conducteurs ; comme additif d'alliage - dans les alliages de plomb, la fonte et l'acier pour améliorer leur maniabilité et augmenter les caractéristiques mécaniques ; Bi 2 Te 3 et Sb 2 Te 3 sont utilisés dans les thermogénérateurs, et le CdTe est utilisé dans les cellules solaires et comme matériaux laser semi-conducteurs. Le tellure est également utilisé pour blanchir la fonte, vulcaniser les mélanges de latex et produire des verres et des émaux bruns et rouges.
Tellure dans le corps. Le tellure est constamment présent dans les tissus des plantes et des animaux. Chez les plantes poussant sur des sols riches en tellure, sa concentration atteint 2·10 -4 - 2,5·10 -3%, chez les animaux terrestres - environ 2·10 -6%. Chez l'homme, l'apport quotidien en tellure provenant de la nourriture et de l'eau est d'environ 0,6 mg ; est excrété du corps principalement dans l'urine (plus de 80 %), ainsi que dans les selles. Modérément toxique pour les plantes et hautement toxique pour les mammifères (provoque un retard de croissance, une chute des cheveux, une paralysie, etc.).
Un empoisonnement professionnel au tellure est possible lors de sa fusion et d'autres opérations de production. On observe des frissons, des maux de tête, une faiblesse, un pouls rapide, un manque d'appétit, un goût métallique dans la bouche, une odeur d'ail de l'air expiré, des nausées, une coloration foncée de la langue, une irritation des voies respiratoires, de la transpiration, une chute des cheveux.
