Теллур как химический элемент¶

Теллур — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), пятого периода периодической системы, атомный номер 52. Обозначается символом Te. Относится к семейству халькогенов — элементов, образующих руды с металлами. Простое вещество теллур при нормальных условиях представляет собой хрупкий серебристо-белый полуметалл с металлическим блеском. В земной коре встречается крайне редко: его кларк оценивается примерно в 1·10⁻⁷ %. По распространённости занимает одно из последних мест среди элементов, встречающихся в природе в заметных количествах.

¶История открытия

Теллур был открыт в 1782 году в Трансильвании (тогда — территория Австрийской империи) горным инженером и химиком Францем Йозефом Мюллером фон Райхенштейном. Исследуя золотосодержащую руду, он выделил неизвестный металл, который первоначально принял за сурьму. Позднее, в 1798 году, немецкий химик Мартин Генрих Клапрот подтвердил, что это новый элемент, и дал ему название «теллур» (от латинского tellus — «земля»). Название подчёркивало «земное» происхождение элемента в противоположность урану, открытому незадолго до этого и названному в честь неба.

¶Физические и химические свойства

Теллур — кристаллическое вещество с гексагональной решёткой. Температура плавления составляет около 450 °C, температура кипения — около 990 °C. Плотность — примерно 6,25 г/см³. В отличие от типичных металлов, теллур обладает низкой теплопроводностью и электропроводностью, которая возрастает при освещении, что роднит его с полупроводниками.

Химически теллур довольно активен. На воздухе при нагревании горит, образуя диоксид TeO₂ с характерным запахом. Взаимодействует с галогенами, образуя галогениды, реагирует с водородом при нагревании с образованием теллуроводорода H₂Te — ядовитого газа с неприятным запахом. В соединениях проявляет степени окисления −2, +4 и +6. По химическим свойствам теллур близок к сере и селену, но менее активен, чем сера, и обладает более выраженными металлическими свойствами по сравнению с селеном.

¶Нахождение в природе

В свободном виде теллур в природе практически не встречается. Он присутствует в виде примесей в сульфидных рудах меди, свинца, золота и серебра. Известны редкие минералы теллура: алтаит (PbTe), гессит (Ag₂Te), калаверит (AuTe₂), петцит (Ag₃AuTe₂). Месторождения, богатые теллуром, редки. Значительная часть элемента извлекается попутно при переработке медных и свинцовых концентратов, а также при рафинировании золота.

¶Получение

Промышленное получение теллура основано на переработке отходов медного и свинцового производства. Из шламов электролитического рафинирования меди теллур извлекают путём окислительного обжига с последующим восстановлением диоксида углеродом или водородом. Для получения особо чистого теллура применяют зонную плавку и дистилляцию. Мировое производство теллура оценивается в несколько сотен тонн в год.

¶Применение

Основные области применения теллура связаны с его полупроводниковыми свойствами и способностью улучшать характеристики сплавов.

Полупроводниковая техника. Теллурид кадмия (CdTe) и теллурид свинца (PbTe) используются в производстве солнечных элементов, инфракрасных детекторов и термоэлектрических генераторов.
Металлургия. Небольшие добавки теллура к свинцу, меди и стали улучшают их обрабатываемость резанием и повышают коррозионную стойкость. Теллуристая медь и свинец применяются в ответственных деталях.
Стекольная и резиновая промышленность. Теллур применяют для окрашивания стёкол и как вулканизирующий агент в производстве резины.
Термоэлектрика. Сплавы на основе теллурида висмута (Bi₂Te₃) служат основой термоэлектрических охладителей и генераторов.

¶Биологическая роль и токсичность

Теллур не входит в число жизненно необходимых элементов для человека, хотя в микроколичествах обнаруживается в тканях. Соединения теллура токсичны. При попадании в организм они вызывают характерный симптом — стойкий неприятный чесночный запах изо рта и от кожи, обусловленный выделением летучих соединений теллура. Острые отравления сопровождаются тошнотой, головокружением, поражением печени и почек. Предельно допустимые концентрации соединений теллура в воздухе рабочей зоны строго нормируются.

¶Значение и перспективы

Теллур относится к редким и рассеянным элементам, что ограничивает его широкое применение. Вместе с тем спрос на него растёт в связи с развитием тонкоплёночной фотовольтаики и термоэлектрических технологий. Основные производители теллура — страны с развитой медной и свинцовой металлургией. В России теллур извлекается попутно на предприятиях цветной металлургии, в частности при переработке медно-никелевых руд. Дальнейшее расширение использования элемента связывают с поиском новых полупроводниковых материалов и повышением эффективности солнечной энергетики.

Источники: Большая российская энциклопедия; Химическая энциклопедия; периодическая система элементов Д. И. Менделеева; справочные материалы по неорганической химии.