Теллур

Теллу́р

(лат. Tellurium)

Te, химический элемент VI группы главной подгруппы периодической системы Менделеева; атомный номер 52, атомная масса 127,60, относится к редким рассеянным элементам (См. Рассеянные элементы). В природе встречается в виде восьми стабильных изотопов с массовыми числами 120, 122—126, 128, 130, из которых наиболее распространены ¹²⁸Te (31,79%) и ¹³⁰Te (34,48%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов широкое применение в качестве меченых атомов имеют ¹²⁷Te (Т_1/2 =105 сут) и ¹²⁹Te (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 (См. Полиметаллические руды) (см. также Рассеянных элементов руды).

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 6,25г/см³ при 20°С; t_пл 450°С; t_kип 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). Т. диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость при 18 °С — 0,31․10^-6. Твёрдость по Бринеллю 184,3 Мн/м² (18,43 кгс/мм²). Атомный радиус 1,7 А, ионные радиусы: Те^2- 2,22А, Te⁴⁺ 0,89А, Te⁶⁺ 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 5s² 5р⁴. В соединениях проявляет степени окисления –2; +4; +6, реже +2. Т. — химический аналог серы (См. Сера) и Селена с более резко выраженными металлическими свойствами. С кислородом Т. образует окись TeO, двуокись TeO₂ и трёх-окись TeO₃. TeO существует выше 1000 °С в газовой фазе. TeO₂ получается при сгорании Te на воздухе, обладает амфотерными свойствами, трудно растворима в воде, но легко — в кислых и щелочных растворах. TeO₃ неустойчива, может быть получена только при разложении теллуровой кислоты. При нагревании Т. взаимодействует с водородом с образованием теллуроводорода H₂Te — бесцветного ядовитого газа с резким, неприятным запахом. С галогенами реагирует легко; для него характерны галогениды типа TeX₂ и TeX₄ (где Х—Cl и Вг); получены также TeF₄, TeF₆; 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 TeSO₃, окисляющаяся при нагревании до TeOSO₄. Известны относительно слабые кислоты Te: теллуроводородная (раствор H₂Te в воде), теллуристая H₂TeO₃ и теллуровая H₆TeO₆; 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 R₂Te — 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 Na₂TeO₃ 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 (см. Полупроводниковые материалы); в качестве легирующей добавки — в сплавах свинца, чугуне и стали для улучшения их обрабатываемости и повышения механических характеристик; Bi₂Te₃ и Sb₂Te₃ применяют в термогенераторах, a CdTe — в солнечных батареях (См. Солнечная батарея) и в качестве полупроводниковых лазерных материалов (См. Лазерные материалы). 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.