главная > справочник > химическая энциклопедия:

Теллур

Теллур (от лателлур tellus, род. падеж telluris-Земля; лат. Tellurium) Те, хим. элемент VI гр. периодич. системы, относится к халькогенам, ат. н. 52, ат. м. 127,60. Природный теллур состоит из восьми изотопов. ¹²⁰Те (0,089%), ¹²²Те (2,46%), ¹²³Те (0,89%), ¹²⁴Те (4,74%), ¹²⁵Те (7,03%), ¹²⁶Те (18,72%), ¹²⁸Те (31,75%) и ¹³⁰Те (34,27%). Конфигурация внеш. электронной оболочки 5s² 5p⁴; степени окисления — 2, + 4, +6, редко +2; энергия ионизации при последоват. переходе от Те⁰ к Те⁶⁺ 9,010, 18,6, 28,0, 37,42, 58,8, 72,0 эВ; сродство к электрону ~ 2 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,10; атомный радиус 0,17 нм, ионные радиусы. нм (в скобках указаны координац. числа): Те² 0,207(6), Те⁴⁺ 0,066(3), 0,80(4), 0,111(6), Те⁶⁺ 0,057(4), 0,070(6).

Содержание в земной коре 1 • 10 % по массе. Известно ок. 100 минералов теллур, в т.ч. самородный теллур, алтаит РbТе, гессит Ag₂Te, силтванит AuAgTe₄, калаверит АuТе₂, тетрадимит Bi₂Te₂S. теллур входит в качестве изоморфной примеси в сульфидные минералы - халькопирит, галенит, пирит. пентландит и др. Теллур извлекают в осн. из медных, свинцовых, пирит.ых руд. где он находится как в рассеянном состоянии, так и в виде микровкрапленностей собств. минералов. Известны золото-теллуровые месторождения с собственно теллуровой минерализацией. не имеющие существенного значения.

Свойства. Теллур - серебристо-серое вещество с металлич. блеском, в тонких слоях на просвет - красно-коричневого цвета, в парах - золотисто-желтый. Кристаллизуется в гексагон. решетке, а = 0,44566 нм, с = 0,59268 нм, z = 3, пространств. группа P3₁21; структура состоит из параллельно расположенных спиральных цепочек; плотн. 6,247 г/см³. теллур наз. аморфный теллур с плотн. ~ 5,9 г/см³, получаемый осаждением из r-ров, представляет собой микродисперсный кристаллический теллур При давлении ~ 4,2 ГПа при 25 °С образуется модификация TeII со структурой типа b-Sn, а при ~6,3 ГПа-ТеIII с ромбоэдрич. структурой; обе модификации имеют металлич. свойства. теллур пл. 449,8 °С, теллур кип. 990 °С; 25,8 Дж/(моль • К); 17,5 кДж/моль, 51,0 кДж/моль; 49,46 ДжДмоль • К); теплопроводность 1,8 Вт/(м•К)• температурный коэф. линейного расширения 0,2•10^-6 К^-1; ур-ния температурной зависимости давления пара для кристаллического теллур lgp (мм рт.ст.) = = 19,667 - 9232/T+ 2,100 lg T+ 2,308•10^-3 Т (298 - 723 К), для жидкого lgp ( мм рт.ст.) = 6,402 — 6016/Т — -0,4001gT(723-_1263 K); r 3,7•10⁹ Ом•м, температурный коэф. r 3,79•10^-3 К^-1; полупроводник p-типа, ширина запрещенной зоны 0,32 эВ. Расплав теллур выше ~ 700 °С обладает металлической проводимостью. теллур диамагнитен, магн. восприимчивость — 0,31•10^-9. Твердость по Моосу 2,3, по Бринеллю 180-270 МПа; сопротивление разрыву 10,8 МПа. теллур хрупок, при нагревании становится пластичным.

Для теллура нормальный электродный потенциал 0,56 В. Теллур, даже дисперсный, устойчив на воздухе, но при нагр. горит (пламя голубое с зеленым ореолом) с образованием ТеО₂ (см. Теллура оксиды). Кристаллический теллур реагирует с водой выше 100°С, аморфный - выше 50 °С. Конц. растворы щелочей растворяют теллур с образованием теллуридов и теллуритов. Соляная кислота и разб. H₂SO₄ на теллур не действуют, конц. H₂SO₄ растворяет его, образующиеся красные растворы содержат катион . Разб. HNO₃ окисляет теллур до теллуристой кислоты Н₂ТеО₃ (соли - теллуриты), концентрированная - до Те₂О₃ (ОН) NO₃. Сильными окислителями (HСlО₃, КМnО₄ и др.) окисляется до теллуровой кислоты Н₆ТеО_б (соли - теллураты). теллур растворим в растворах сульфидов и полисульфидов щелочных металлов (с образованием тиотеллуридов и тиотеллуритов), в солянокислых растворах Fed,. Реагирует с растворами солей Ag. В CS₂ не растворяется. С Сl₂, F₂ и Вr₂ реагирует при комнатной температуре, с I₂-при нагр., сплавляется с S, P (соединений при этом не образует), As (давая As₂Te₃), с Si (с образованием Si₂Te₃ и SiTe), с Se (образуя при кристаллизации твердые растворы). С бором и углеродом непосредственно не взаимод., с СО при нагр. образует газообразный нестойкий карбонил ТеСО. При сплавлении с металлами получают теллуриды.

Теллуроводород Н₂Те-бесцв. газ с неприятным запахом; в жидком состоянии зеленовато-желтый, кристаллический - лимонно-желтый; Т.кип. — 2°С, Т.пл. — 51 °С; плотн. 5,81 г/л; для газа 35,6 Дж/(моль • К), 99,7 кДж/моль, 222,8 Дж/(моль • К); DH_пл 4,2 кДж/моль, 23 кДж/моль; а сухом воздухе при комнатной температуре медленно разлагается, во влажном окисляется до теллура; при нагревании на воздухе горит, давая ТеО₂; растворимость в воде 0,1 М, водный раствор слабая кислота, К₁ 2•10^-3; сильный восстановитель. получают взаимодействием Аl₂Те₃ с соляной кислотой, а также электролизом раствора H₂SO₄ с теллуровым катодом при 0°С; применяют для получения теллура высокой чистоты.

Гексафторид ТеF₆-бесцв. газ; теллур пл. — 37,8°С, теллур возг. -38,6°С; плотн. 10,7 г/л; для газа 117,6 Дж/(моль•К), -1318 кДж/моль, 336 ДжДмоль • К); 9 кДж/моль, 27 кДж/моль; в сухом воздухе устойчив, не действует на стекло; в воде раств., постепенно гидролизу ясь с образованием фторотеллуровых кислот ТеF_n(ОН)_6-n, где n — от 1 до 4, и в конечном счете - теллуровой кислоты; с фторидами металлов образует соед., например Ag[TeF₇] и Ba[TeF₈]; получают фторированием теллур при нагревании. Тстрафторид TeF₄-кристаллы ромбич. сингонии; теллур пл. 129,6°С, теллур кип. 194°С (с разл.); плотн. 4,22 г/см³; очень гигроскопичен, легко гидролизуется; с фторидами щелочных металлов образует пентафторотеллураты M[TeF₅]; получают действием SeF₄ на ТеО₂. Фториды теллурфторирующие агенты.

Тетрахлорид ТеС1₄-желтые кристаллы. теллур пл. 224°С, Т. кип. 381,8°С; плотн. 3,01 г/см³; ур-ние температурной зависимости давления пара gp (мм рт. ст.) = 8,791 — - 3941/T (497 - 653 К); -323,8 кДж/моль, 18,9 кДж/молъ, 71,1 кДж/моль; очень гигроскопичен, водой гидролизуется; в конц. НСl раств., образуя хлоротеллуровую кислоту Н₂ТеС1₆; из солянокислых растворов экстрагируется трибутилфосфатом и др. орг. растворителями; с хлоридами щелочных металлов образует гекса- М₂[ТеСl₆] и пентахлортеллураты М[ТеС1₅], с хлоридами Al, Fe(III), Zr и др.-комплексы с катионами , например ТеС1₃ [GaCl₄]; получают хлорированием теллур; ТеСl₄-исходное вещество для получения теллур высокой чистоты. Коричневый дихлорид ТеС1₂ устойчив в парах и м. б. сконденсирован в жидкость. Получены также два кристаллич. низших хлорида - серебристо-серый Те₂Сl₃ и метастабильный черный с металлич. блеском Те₂Сl.

Осаждением из водных растворов можно получить сульфиды TeS₂ и TeS₃, разлагающиеся при нагр.; известны TeS₇ и Te₇S₁₀. Тиотеллураты (напр., Na₂TeS₃) м.б. получены растворением теллур в растворе полисульфидов щелочных металлов или S-в растворах полителлуридов, а также сплавлением. Тиотеллураты – промежут/ продукты в некоторых процессах извлечения теллура. См. также Теллурорганические соединения.

Получение. Осн. источники теллура - шламы электролитич. рафинирования Сu и шламы сернокислотного произ-ва, а также щелочные дроссы рафинирования Pb . При переработке сернокислотных шламов методом обжига (см. Селен)теллур остается в огарке, который выщелачивают соляной кислотой. Из солянокислого раствора пропусканием SO₂ осаждают Se, после чего раствор разбавляют до содержания кислоты 10-12% и при нагр. действием SO₂ осаждают теллур

При спекании шламов с содой и послед. выщелачивании теллур переходит в раствор и при нейтрализации осаждается в виде ТеО₂. Теллур получают либо прямым восстановлением ТеО₂ углем, либо осаждением при действии SO₂ на солянокислые растворы ТеО₂. При переработке шламов сульфидным методом (выщелачивание раствором Na₂S) теллур выделяют из раствора (после осаждения Se аэрацией) действием сухого Na₂S₂O₃:

Na₂TeS₃ + 2Na₂SO₃ : Те + 2Na₂S₂O₃ + Na₂S

При переработке медеэлектролитных шламов теллур в осн. переходит в содовые шлаки, получающиеся при переплавке остатков на золото-серебряный сплав ("металл Дорэ"). При использовании сульфатизации часть теллур переходит в сульфатные растворы вместе с Си. Из них теллур осаждают действием металлич. Си:

Н₂ТеО₃ + 4H₂SO₄ + 6Сu : Те + Си₂Те + 4CuSO₄ + 6Н₂О

Из содовых шлаков теллур извлекают после растворения в воде либо нейтрализацией с осаждением ТеО₂ (его очищают переосаждением из сульфидных или кислых растворов, растворяют в щелочи и выделяют теллур электролизом), либо прямо из содового раствора электролизом осаждают черновой теллур Его восстанавливают А1 в щелочном растворе:

6Те + 2А1 + SNaOH : 3Na₂Te₂ + 2NaAlO₂ + 4Н₂О Затем теллур осаждают аэрацией:

2Na₂Te₂ + 2Н₂О + О₂ : 4Те + 4NaOH

Для очистки теллура используют переосаждение из кислых, щелочных или теллуридных растворов. Дополнителлур очистка достигается при переплавке порошкообразного теллура с добавкой NaNO₃ и др. реагентов. Для получения теллура высокой чистоты используют его летучие соед., в частности ТеСl₄, который очищают дистилляцией или ректификацией и экстракцией из солянокислого раствора. После гидролиза хлорида ТеО₂ восстанавливают Н₂. Иногда для очистки используют также Н₂Те. На завершающих стадиях очистки применяют вакуумную сублимацию, дистилляцию или ректификацию теллур, а также зонную плавку или направленную кристаллизацию.

Определение. Большинство методов качеств. обнаружения теллура основано на окислительно-восстановительных реакциях. При использовании щелочных растворов станнита, фосфорноватистой кислоты и др. восстановителей получают черный или коричневый осадок, в реакциях с солями Сu и персульфатом Na-красно-коричневый комплекс Cu(II). Из орг. реагентов применяют антразо, который в солянокислой среде с соединениями теллур дает сине-зеленый осадок.

Количественно теллур определяют гравиметрически (с осаждением либо элементарного теллур при действии восстановителей, либо ТеО₂), титриметрически (чаще других используют тиосульфатный и иодометрич. методы), фотометрич. и флуорометрич. методами (основаны на образовании комплексов с серосодержащими орг. реагентами -висмутолом II, диэтилдитиокарбаматом, тиомочевиной и их производными, а также с орг. основаниями – производными пиразолона и родаминовыми красителями). Используют полярог-рафич. и атомно-адсорбционный методы.

Применение. Важнейшая область применения теллура — синтез разл. теллуридов. обладающих полупроводниковыми свойствами. теллур используют также в металлургии для легирования чугуна и стали, Рb, Сu (для повышения их мех. и хим. стойкости). теллур и его соед. применяют в произ-ве катализаторов, спец. стекол, инсектицидов, гербицидов и теллурп.

Мировое производство теллура (без СССР) ок. 220 т/год (1985). Осн. производители-Япония, США и Канада.

Теллур в 1782 выделил И. Мюллер, в 1789-П. Китабейль, в 1798 теллур выделил и идентифицировал М. Клапрот.

Теллур и в особенности его соед. токсичны. Теллур вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию и пневмосклероз, нарушения нуклеинового и белкового обмена и др. ПДК теллур в воздухе 0,01 мг/м³, в воде 0,01 мг/л.

Лит.: Чижиков Д. М., Счастливый В. П., Теллур и теллуриды, М., 1966; Сошникова Л. А., Купченко М. М., Переработка медеэлектролитных шламов, М., 1978. См. также лит. при ст. Селен. П. И. Федоров.

Дополнительная информация: "теллур: химические и физические свойства".