52 Te تيلوريوم 127.6
شبه فلز p-block Period 5 Group 16

تيلوريوم

Te · Element 52 · Chalcogens

Rare on Earth, common in the universe, and the element that makes rewritable optical discs work.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 127.6 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴
51Sb All 118 53I

البنية

ذرة تيلوريوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع تيلوريوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 6.24 g/cm³ 36%
نقطة الانصهار 722.7 K 36%
نقطة الغليان 1261 K 31%
الحرارة النوعية 0.202 J/g·K
التوصيل الحراري 3 W/m·K 18%

ذرية

نصف القطر الذري 139 pm 30%
نصف القطر التساهمي 139 pm
نصف قطر فان دير فالس 206 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 2.1 74%
طاقة التأين 869.3 kJ/mol 78%
الألفة الإلكترونية 190.1 kJ/mol 88%

الوفرة

الوفرة في القشرة 0.001 mg/kg 32%

الهوية

الرمزTe
العدد الذري52
الكتلة الذرية127.6 u
الفئةشبه فلز
المستوى الفرعيp
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة-2, +2, +4, +5, +6
الاكتشاف1783
اكتشفهFranz-Joseph Muller von Reichenstein

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a تيلوريوم atom?

Radius 139 pm — that is 0.139 nm, so about 3597 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

تيلوريوم is liquid over a 538 K window, from 723 K to 1261 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تيلوريوم sits in period 5, group 16. Everything in group 16 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER أشباه الفلزات

5B 14Si 32Ge 33As 51Sb 85At
All أشباه الفلزات

القصة

ما هو تيلوريوم، وكيف اكتشفناه

Rare on Earth, common in the universe, and the element that makes rewritable optical discs work.

The discovery of تيلوريوم

الاكتشاف العرضي في منطقة الذهب

ترانسيلفانيا، 1782

Franz-Joseph Müller von Reichenstein، كبير مفتشي المناجم في ترانسيلفانيا (رومانيا حالياً)، عثر على خام معدني غريب في مناجم الذهب في Zlatna. وكان عمال المناجم المحليون يسمونه "aurum paradoxum" (الذهب المتناقض) لأنه يشبه الذهب لكنه يتصرف بطريقة غريبة عند معالجته.

العمل التحقيقي الكيميائي

أمضى Müller ثلاث سنوات في دراسة هذه المادة الغامضة:

  • 1782: أظهرت الاختبارات الكيميائية الأولية أنها ليست إثمد أو بزموت أو أي فلز معروف
  • 1783: أثبت أنها تحتوي على عنصر فلزي جديد متحد مع الذهب
  • 1784: عزل العنصر لكنه لم يتمكن من تحديد طبيعته بدقة
  • 1785: نشر النتائج باسم «Tellurium» المشتق من اللاتينية "tellus" (الأرض)
«يحتوي هذا المعدن على فلز غريب ذي لون أبيض، لم يُوصف بعد، وأقترح أن أسميه تيلوريوم، من الكلمة اللاتينية التي تعني الأرض.» - الوصف الأصلي لـ Müller

التأكيد في برلين

Martin Heinrich Klaproth (1798)، الكيميائي الألماني الشهير الذي اكتشف اليورانيوم والزركونيوم، أكد عمل Müller. فقد عزل Klaproth التيلوريوم مستقلاً من خام ترانسيلفانيا نفسه، وتحقق من طبيعته العنصرية.

سوء الفهم المبكر

لعدة عقود، اختُلط التيلوريوم بالسيلينيوم بسبب تشابه الخصائص:

  • تغيرات اللون: كوّن العنصران مركبات ملونة
  • سلوك شبه الفلز: خصائص متشابهة لأشباه الموصلات
  • التشابه الكيميائي: ينتمي العنصران إلى المجموعة الكيميائية نفسها
  • الندرة: كان العنصران نادرين للغاية في صورتهما النقية

انكشاف الصلة بالذهب

اكتشاف ستينيات القرن 19: أدرك الجيولوجيون أن خامات الذهب الغنية بالتيلوريوم في أماكن مثل Cripple Creek في كولورادو وKalgoorlie في أستراليا تحتوي على بعض أغنى رواسب الذهب في العالم. وأصبحت التيلوريدات مرادفة لاكتشافات الذهب الوفيرة.

ظهور التطبيقات الصناعية

  • 1900s: استُخدم التيلوريوم في سبائك الحديد الزهر والفولاذ لتحسين قابلية التشغيل
  • 1920s: اكتشاف الخصائص الكهروحرارية في تيلوريد البزموت
  • 1940s: تطبيقات عسكرية في أنظمة الكشف بالأشعة تحت الحمراء
  • 1960s: كشفت أبحاث أشباه الموصلات عن خصائص إلكترونية فريدة

الثورة الشمسية

إنجاز سبعينيات القرن 20: طور علماء في University of Delaware أول خلايا شمسية فعالة من تيلوريد الكادميوم، مطلقين أهم تطبيق حديث للتيلوريوم. وقد حوّل هذا الاكتشاف شبه فلز غامضاً إلى مادة أساسية للطاقة المتجددة.

تطبيقات العصر الرقمي

1990s-2000s: كشفت أبحاث ذاكرة تغيير الحالة عن قدرة التيلوريوم الفريدة على التبديل السريع بين الحالتين البلورية وغير المتبلورة، مما أتاح:

  • الوسائط الضوئية القابلة لإعادة الكتابة (CDs وDVDs وBlu-ray)
  • ذاكرة الحاسوب من الجيل التالي
  • أنظمة تخزين البيانات عالية السرعة
من الغموض إلى الإعجاز: تُظهر رحلة التيلوريوم من خام محير في مناجم ذهب ترانسيلفانيا إلى تمكين الطاقة الشمسية والحوسبة الكمومية كيف يمكن للفضول العلمي تجاه الظواهر النادرة أن يقود إلى تقنيات تغيّر العالم!

الاستخدامات

فيما يُستخدم تيلوريوم

ثورة الطاقة الشمسية

الخلايا الشمسية من تيلوريد الكادميوم (CdTe) تمثل إحدى أكثر تقنيات الخلايا الكهروضوئية فعالية من حيث التكلفة، إذ تحول ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة تتجاوز 22%. وتحتاج هذه الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة إلى 3-5 غرامات فقط من التيلوريوم لكل كيلوواط، مما يجعل نشر الطاقة الشمسية على نطاق واسع مجدياً اقتصادياً.

التطبيقات الكهروحرارية

  • تيلوريد البزموت (Bi₂Te₃): مادة كهروحرارية رائدة للتبريد ذي الحالة الصلبة وتوليد الطاقة
  • مبردات بيلتييه: تبريد وحدات المعالجة المركزية، والتحكم في درجة حرارة ثنائيات الليزر، والأجهزة العلمية
  • المولدات الكهروحرارية: تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء في التطبيقات automotive والصناعية
  • تطبيقات الفضاء: مولدات كهروحرارية بالنظائر المشعة للبعثات الفضائية البعيدة

تقنية تخزين البيانات

  • ذاكرة تغيير الحالة (PCM): سبائك Ge₂Sb₂Te₅ (GST) لذاكرة الحاسوب من الجيل التالي
  • أقراص Blu-ray: تتيح سبائك التيلوريوم تخزين البيانات الضوئية بكثافة عالية
  • تقنية DVD: الفضة-الإنديوم-الإثمد-التيلوريوم للوسائط الضوئية القابلة لإعادة الكتابة
  • التخزين الهولوغرافي: مركبات تيلوريوم متقدمة لأنظمة تخزين البيانات ثلاثية الأبعاد

التطبيقات المعدنية

  • الفولاذ سهل التشغيل: يحسن 0.04-0.1% من التيلوريوم قابلية التشغيل وجودة السطح
  • سبائك الرصاص: يزيد التيلوريوم صلابة الرصاص لشبكات البطاريات وتغليف الكابلات
  • سبائك النحاس: تحسين التوصيل الكهربائي ومقاومة التآكل
  • الحديد الزهر: ينقّي التيلوريوم بنية الحبيبات ويقلل عمق التصلب السريع

التحفيز الكيميائي

  • فلكنة المطاط: مسرّعات التيلوريوم لتطبيقات المطاط ذات درجات الحرارة العالية
  • حفازات الأكسدة: مركبات التيلوريوم في تفاعلات الأكسدة الانتقائية
  • البلمرة: البلمرة الجذرية بوساطة التيلوريوم لتحضير البوليمرات بطريقة مضبوطة

التطبيقات البصرية

  • البصريات تحت الحمراء: نوافذ تيلوريد الزنك لأنظمة ليزر CO₂
  • الأجهزة الكهروضوئية: تيلوريد الكادميوم للكشف والتصوير بالأشعة تحت الحمراء
  • البصريات اللاخطية: بلورات التيلوريوم لتحويل التردد والتبديل البصري
  • الألياف البصرية: ألياف زجاج التيلوريت لنقل ليزر الأشعة تحت الحمراء المتوسطة

تقنية أشباه الموصلات

  • تيلوريد الزئبق والكادميوم (HgCdTe): مادة رائدة لكواشف الأشعة تحت الحمراء في التطبيقات العسكرية والفضائية
  • العوازل الطوبولوجية: تيلوريد البزموت لأبحاث الحوسبة الكمومية
  • كواشف الأشعة السينية: تيلوريد الكادميوم والزنك لأنظمة التصوير الطبي
  • أبحاث الخلايا الكهروضوئية: مركبات تيلوريوم جديدة للخلايا الشمسية من الجيل التالي

الدفاع والأمن

  • التصوير الحراري: مستشعرات الأشعة تحت الحمراء القائمة على التيلوريوم لأنظمة الرؤية الليلية
  • الكشف النووي: كواشف أشعة غاما من تيلوريد الكادميوم للفحص الأمني
  • توجيه الصواريخ: باحثات بالأشعة تحت الحمراء تستخدم مستشعرات تيلوريد الزئبق والكادميوم
تقنية المستقبل: يتيح التيلوريوم التحول إلى الطاقة المتجددة، وتقدم الحوسبة الكمومية، وتخزين البيانات من الجيل التالي، مما يجعله أحد أكثر العناصر أهمية من الناحية الاستراتيجية لتقنيات القرن 21!

التيلوريوم في الحياة اليومية

الطاقة المتجددة

  • الألواح الشمسية: تستخدم العديد من التركيبات الشمسية التجارية تقنية الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم
  • الأنظمة الشمسية المنزلية: توفر ألواح CdTe طاقة شمسية سكنية فعالة من حيث التكلفة
  • الآلات الحاسبة الشمسية: تشغّل خلايا CdTe الصغيرة الآلات الحاسبة الجيبية والساعات
  • مصابيح الحدائق الشمسية: خلايا كهروضوئية قائمة على التيلوريوم في الإضاءة الخارجية

الوسائط الرقمية والتخزين

  • مشغلات Blu-ray: تتيح سبائك التيلوريوم تخزين الأفلام عالية الدقة وتشغيلها
  • أقراص DVD القابلة لإعادة الكتابة: تتيح مواد تغيير الحالة كتابة البيانات ومحوها مرات متعددة
  • ذاكرة الحاسوب: ذاكرة متقدمة قائمة على التيلوريوم في الأجهزة الإلكترونية عالية الأداء
  • التخزين الأرشيفي: تستخدم أنظمة حفظ البيانات طويلة الأمد مركبات التيلوريوم

التبريد والتحكم في درجة الحرارة

  • المبردات الكهروحرارية: مبردات النبيذ، والثلاجات الصغيرة، وأجهزة التبريد المحمولة
  • تبريد وحدات المعالجة المركزية: تستخدم معالجات الحاسوب مبردات كهروحرارية من تيلوريد البزموت
  • مبردات مقاعد السيارات: مركبات فاخرة مزودة بالتحكم الكهروحراري في مناخ المقاعد
  • الأجهزة الطبية: تخزين العينات المتحكم في درجة حرارته وأنظمة تبريد المرضى

تطبيقات السيارات

  • الأجزاء الدقيقة: فولاذ معزز بالتيلوريوم لتحسين التشغيل في مكونات المحركات
  • بطاريات الرصاص: يحسن التيلوريوم أداء البطارية في بعض تطبيقات السيارات
  • الإدارة الحرارية: أنظمة استعادة الحرارة المهدرة باستخدام المولدات الكهروحرارية

التصوير والكشف

  • كاميرات الأمن: أنظمة رؤية ليلية بالأشعة تحت الحمراء تستخدم كواشف قائمة على التيلوريوم
  • التصوير الطبي: كواشف الأشعة السينية في المستشفيات والعيادات
  • الكاميرات الحرارية: معدات فحص المباني وتدقيق استهلاك الطاقة
  • كشف الحرائق: كواشف الدخان والحرارة المزودة بمستشعرات التيلوريوم
الأثر غير المرئي: التيلوريوم أحد أكثر عناصر الكيمياء «غير المرئية»؛ فأنت تستفيد منه يومياً عبر الطاقة الشمسية والتخزين الرقمي وأنظمة التبريد، ومع ذلك لم يسمع معظم الناس به قط!

مصدره

وجوده الطبيعي

0.001 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 32% of elements

التيلوريوم: أندر عنصر مستقر في الأرض

الندرة الشديدة

التيلوريوم أندر من الذهب في قشرة الأرض، إذ تبلغ وفرته 0.001 ppm (1 ppb) فقط. وتجعله هذه الندرة الشديدة أحد أندر العناصر المستقرة، فهو أندر من القصدير أو الإثمد بأكثر من 1,000 مرة.

المعادن الرئيسية

  • التيلوريدات: يوجد التيلوريوم عادةً متحداً مع الفلزات بدلاً من وجوده كعنصر أصلي
  • الكالافيريت (AuTe₂): تيلوريد الذهب، ومصدر رئيسي في بعض مناجم الذهب
  • السيلفانيت (AuAgTe₄): تيلوريد الذهب والفضة الموجود في الرواسب الحرارية المائية القريبة من السطح
  • الألتايت (PbTe): تيلوريد الرصاص في العروق الحرارية المائية
  • الهيسيت (Ag₂Te): تيلوريد الفضة في رواسب المعادن النفيسة
  • التيلوريوم الأصلي: بلورات معدنية نادرة في المناطق المؤكسدة

المصادر التجارية

لا توجد مناجم أولية للتيلوريوم؛ فجميع التيلوريوم التجاري يأتي كناتج ثانوي من:

  • تكرير النحاس (80%): ينتج تكرير النحاس التحليلي حمأة أنودية غنية بالتيلوريوم
  • تكرير الرصاص (15%): يركز صهر الرصاص التيلوريوم في الخبث والبقايا
  • تعدين الذهب (5%): ينتج عن معالجة خامات تيلوريد الذهب مركز التيلوريوم

مراكز الإنتاج العالمية

  • الصين (50%): تهيمن شركة Jiangxi Copper Company ومصاهر أخرى على الإنتاج العالمي
  • اليابان (20%): تستخلص JX Nippon Mining التيلوريوم من تكرير النحاس
  • روسيا (10%): شركة Norilsk Nickel وشركات تعدين أخرى
  • الولايات المتحدة (8%): مصفاتا Kennecott Utah Copper وASARCO
  • كندا (5%): عمليات مختلفة للنحاس والمعادن النفيسة

السلوك الجيوكيميائي

تعني طبيعة التيلوريوم المحبة للكالكوجين أنه يتركز في المعادن الكبريتيدية ويتبع الكبريت في العمليات الجيولوجية. وتنجم ندرته الشديدة عن:

  • الفقد المتطاير: هرب التيلوريوم إلى الفضاء أثناء تشكل الأرض المبكر
  • استنزاف الوشاح: تركزه التفضيلي في لب الأرض
  • الحركة الحرارية المائية: يذوب ويتشتت بسهولة بفعل السوائل الساخنة

الوفرة الكونية

يتشكل التيلوريوم في الكون عبر تخليق النوى بعملية s في نجوم فرع العمالقة المقارب. وعلى الرغم من ندرته الكونية، فإن استنزاف التيلوريوم من الأرض يجعله نادراً بصورة استثنائية مقارنة بالعناصر المجاورة.

أهمية سلسلة الإمداد

  • مادة استراتيجية: يحد العرض المحدود من إنتاج الألواح الشمسية
  • جهود إعادة التدوير: تستخلص إعادة تدوير ألواح CdTe الشمسية التيلوريوم القيّم
  • أبحاث الاستبدال: يبحث العلماء عن بدائل بسبب قيود الإمداد
منظور الندرة: لو كانت قشرة الأرض ملعب كرة قدم، لشغل التيلوريوم مساحة تقل عن مساحة رأس الدبوس، ومع ذلك يشغّل هذا العنصر النادر للغاية ثورة الطاقة المتجددة!

التعامل

السلامة

ملف سلامة التيلوريوم

سام بدرجة متوسطة - مخاطر فريدة

التيلوريوم ومركباته سامة بدرجة متوسطة، ولها بعض التأثيرات البيولوجية الفريدة التي لا تُرى مع العناصر الأخرى. وعلى الرغم من أن التيلوريوم أقل سمية من الزئبق أو الرصاص، فإنه يتطلب تداولاً حذراً واحتياطات سلامة محددة.

تأثير «رائحة النَّفَس بالثوم» المميز

نَفَس التيلوريوم هو أكثر تأثيرات التعرض تميزاً:

  • ثنائي ميثيل التيلوريد: يحول الجسم التيلوريوم إلى مركب متطاير ذي رائحة ثوم قوية
  • المدة: قد يستمر نَفَس التيلوريوم لأسابيع بعد انتهاء التعرض
  • الكشف: يعمل مؤشراً بيولوجياً على التعرض للتيلوريوم
  • مؤشر غير ضار: الرائحة نفسها ليست خطرة، لكنها تشير إلى التعرض

التأثيرات التنفسية والجهازية

  • الاستنشاق: يسبب غبار التيلوريوم تهيجاً تنفسياً وأعراضاً شبيهة بالالتهاب الرئوي
  • التعرض المزمن: قد يؤدي إلى تراكم التيلوريوم في الكبد والكليتين
  • التأثيرات العصبية: قد تؤثر الجرعات العالية في الجهاز العصبي المحيطي
  • التأثيرات التناسلية: تشير البيانات المحدودة إلى تأثيرات محتملة في النمو

السلامة في مكان العمل

  • حد التعرض: حد التعرض المسموح به وفق OSHA هو 0.1 mg/m³ للتيلوريوم ومركباته
  • معدات الوقاية: يجب استخدام أجهزة التنفس والقفازات وواقيات العين
  • التهوية: أنظمة شفط موضعية لمعالجة التيلوريوم
  • النظافة: غسل اليدين جيداً وارتداء ملابس عمل منفصلة أمران أساسيان

السلامة في صناعة الإلكترونيات

  • مصانع أشباه الموصلات: تتطلب مركبات التيلوريوم إجراءات تداول متخصصة
  • تصنيع الألواح الشمسية: ينطوي إنتاج CdTe على مخاطر التيلوريوم والكادميوم معاً
  • عمليات إعادة التدوير: تحتاج النفايات الإلكترونية المحتوية على التيلوريوم إلى بروتوكولات مناسبة

سلامة المنتجات الاستهلاكية

  • الألواح الشمسية: يشكل CdTe المغلف خطراً ضئيلاً أثناء الاستخدام العادي
  • الأجهزة الإلكترونية: يكون التيلوريوم الموجود في أجهزة الذاكرة محكماً ولا يشكل خطراً للتعرض
  • التخلص: ينبغي إعادة تدوير النفايات الإلكترونية عبر القنوات المناسبة

الاستجابة للطوارئ

  • الاستنشاق: انقل المصاب إلى هواء نقي وراقب أعراض الجهاز التنفسي
  • ملامسة الجلد: اغسل جيداً بالماء والصابون
  • ملامسة العين: اغسل بالماء لمدة 15 دقيقة واطلب العناية الطبية
  • الابتلاع: اتصل بمركز مكافحة السموم، ولا تحفز القيء
ملاحظة السلامة: رغم أن التيلوريوم يتطلب الحذر في البيئات الصناعية، فإن تعرض المستهلك له عبر الألواح الشمسية والإلكترونيات ضئيل. ويجعل تأثير «نَفَس الثوم» المميز التعرض للتيلوريوم سهل الكشف والمراقبة.

إجابات سريعة

تيلوريوم: أسئلة شائعة

What is تيلوريوم?

تيلوريوم (symbol Te) is element 52 on the periodic table, a شبه فلز in period 5, group 16. Rare on Earth, common in the universe, and the element that makes rewritable optical discs work. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of تيلوريوم?

تيلوريوم's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 6 electrons respectively. Its outer shell holds 6 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of تيلوريوم?

تيلوريوم melts at 722.7 K (449.5 °C) and boils at 1261 K (987.9 °C).

What is the atomic mass of تيلوريوم?

The standard atomic weight of تيلوريوم is 127.6 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is تيلوريوم?

تيلوريوم has a density of 6.24 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of تيلوريوم is about 6.2× heavier.

What is the electronegativity of تيلوريوم?

تيلوريوم has a Pauling electronegativity of 2.1. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered تيلوريوم, and when?

تيلوريوم was discovered in 1783 by Franz-Joseph Muller von Reichenstein. It is named after latin tellus, "earth".

How common is تيلوريوم on Earth?

تيلوريوم makes up about 0.001 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.

→ السابق Sb Antimony Element 51 · Metalloid التالي ← I Iodine Element 53 · Halogen