52 Te تيلوريوم 127.6
شبه فلز المستوى الفرعي p الدورة 5 المجموعة 16

تيلوريوم

Te · العنصر 52 · شبه فلز

نادر على الأرض، شائع في الكون، وهو العنصر الذي يجعل الأقراص الضوئية القابلة لإعادة الكتابة تعمل.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 127.6 u
التوزيع الإلكتروني[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴
51Sb كل العناصر الـ118 53I

البنية

ذرة تيلوريوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

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

الفيزيائية

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

الذرية

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

الإلكترونية

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

الوجود

الوفرة في القشرة 0.001 mg/kg 32%

الهوية

الرمزTe
العدد الذري52
الكتلة الذرية127.6 u
الفئةشبه فلز
المستوى الفرعيp
البنية البلوريةسداسية
حالات الأكسدة-2, +2, +4, +5, +6
سنة 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 المقياس

ما حجم ذرة تيلوريوم؟

نصف القطر 139 pm — أي 0.139 nm، ولذلك فإن نحو 3.6 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون تيلوريوم سائلًا ضمن مجال 538 K، من 723 K إلى 1261 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع تيلوريوم في الدورة 5، والمجموعة 16. تشترك جميع العناصر في المجموعة 16 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر أشباه الفلزات الأخرى

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

القصة

ماهيّة تيلوريوم وكيف اكتشفناه

نادر على الأرض، شائع في الكون، وهو العنصر الذي يجعل الأقراص الضوئية القابلة لإعادة الكتابة تعمل.

اكتشاف تيلوريوم

الاكتشاف العرضي في منطقة الذهب

ترانسيلفانيا، 1782

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

العمل التحقيقي الكيميائي

أمضى Müller ثلاث سنوات في دراسة هذه المادة الغامضة:

  • 1782: أظهرت الاختبارات الكيميائية الأولية أنه ليس إثمدًا أو بزموتًا أو أي فلز معروف
  • 1783: أثبت احتواءه على عنصر فلزي جديد متحد مع الذهب
  • 1784: عزل العنصر لكنه لم يستطع تحديد طبيعته بدقة
  • 1785: نشر النتائج باسم "Tellurium"، مشتقاً من اللاتينية "tellus" (الأرض)
"يحتوي هذا المعدن على فلز غريب ذي لون أبيض، لم يوصف من قبل، 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 بصورة مستقلة من خام ترانسيلفانيا نفسه، وتحقق من طبيعته العنصرية.

سوء الفهم المبكر

على مدى عقود، اختُلط التيلوريوم بالسيلينيوم بسبب تشابه خصائصهما:

  • تغيرات اللون: شكّل العنصران مركبات ملونة
  • سلوك شبه الفلزات: خصائص متشابهة لأشباه الموصلات
  • التشابه الكيميائي: انتمى العنصران إلى المجموعة الكيميائية نفسها
  • الندرة: كان كلاهما نادراً للغاية في صورته 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

اختراق سبعينيات القرن 20: طور علماء في University of Delaware أول خلايا شمسية فعالة من تيلوريد الكادميوم، مطلقين أهم تطبيق حديث للتيلوريوم. وحول هذا الاكتشاف شبه الفلز المغمور 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 البصرية القابلة لإعادة الكتابة (CDs وDVDs وBlu-ray)
  • ذاكرة الحاسوب من الجيل التالي
  • أنظمة تخزين البيانات عالية السرعة
من الغموض إلى الإعجاز: توضح 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 تغير العالم!

الاستخدامات

استخدامات تيلوريوم

ثورة الطاقة الشمسية

الخلايا الشمسية من تيلوريد الكادميوم (CdTe) تمثل إحدى تقنيات الخلايا الكهروضوئية الأكثر فعالية من حيث التكلفة، إذ تحول ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة تزيد على 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 وتوليد الطاقة في الحالة الصلبة
  • مبردات بلتييه: تبريد وحدات المعالجة المركزية، والتحكم في درجة حرارة الثنائيات الليزرية، والأجهزة العلمية
  • المولدات الكهروحرارية: تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء في التطبيقات automotive والصناعية
  • التطبيقات الفضائية: مولدات كهروحرارية بالنظائر المشعة للبعثات الفضائية العميقة

تقنية تخزين البيانات

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

التطبيقات المعدنية

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

التحفيز الكيميائي

  • فلكنة المطاط: مسرعات التيلوريوم لتطبيقات المطاط ذات درجات الحرارة العالية
  • حفازات الأكسدة: مركبات التيلوريوم في تفاعلات الأكسدة الانتقائية
  • البلمرة: البلمرة الجذرية بوساطة التيلوريوم لتحضير البوليمرات بصورة 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-الكادميوم (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-الكادميوم
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 كثير من التركيبات الشمسية التجارية تقنية الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم
  • أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية: توفر ألواح CdTe طاقة شمسية سكنية فعالة من حيث التكلفة
  • الآلات الحاسبة الشمسية: تشغل 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: تسمح مواد تغيير الحالة بكتابة البيانات ومحوها مرات متعددة
  • ذاكرة الحاسوب: ذاكرة متقدمة قائمة على التيلوريوم في الأجهزة الإلكترونية الراقية
  • 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 بتحكم كهروحراري في مناخ المقاعد
  • الأجهزة الطبية: أنظمة تخزين العينات والتحكم في درجة حرارة 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 الطاقة
  • الكشف عن الحرائق: كواشف الدخان والحرارة المزودة بمستشعرات التيلوريوم
التأثير غير المرئي: التيلوريوم أحد أكثر عناصر الكيمياء "خفاءً"؛ فأنت تستفيد منه يومياً عبر الطاقة الشمسية والتخزين الرقمي وأنظمة التبريد، ومع ذلك لم يسمع معظم الناس به من قبل!

مصدره

الوجود الطبيعي

0.001 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 32% من العناصر

التيلوريوم: أندر عنصر مستقر في الأرض

الندرة الشديدة

التيلوريوم أندر من الذهب في قشرة الأرض، إذ لا تتجاوز وفرته 0.001 ppm (1 ppb). وهذه الندرة الشديدة تجعله أحد أندر العناصر المستقرة، فهو أندر من القصدير أو الإثمد بأكثر من 1,000 مرة.

المعادن الرئيسية

  • التيلوريدات: يوجد التيلوريوم عادةً متحداً مع الفلزات، وليس في صورة عنصر أصلي
  • الكالافيريت (AuTe₂): تيلوريد الذهب، وهو مصدر رئيسي في بعض مناجم الذهب
  • السيلفانيت (AuAgTe₄): تيلوريد الذهب والفضة الموجود في الرواسب الحرارية المائية الضحلة
  • الألتايت (PbTe): تيلوريد الرصاص في العروق الحرارية المائية
  • الهيسيت (Ag₂Te): تيلوريد الفضة في رواسب الفلزات النفيسة
  • التيلوريوم الأصلي: بلورات فلزية نادرة في المناطق المؤكسدة

المصادر التجارية

لا توجد مناجم أولية للتيلوريوم؛ فجميع التيلوريوم التجاري يأتي ناتجاً ثانوياً من:

  • تنقية النحاس (80%): تنتج تنقية النحاس كهربائياً رواسب أنودية غنية بالتيلوريوم
  • تنقية الرصاص (15%): تركز صهر الرصاص التيلوريوم في الخبث والمخلفات
  • تعدين الذهب (5%): تنتج معالجة خامات تيلوريد الذهب مركز التيلوريوم

مراكز الإنتاج العالمية

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

السلوك الجيوكيميائي

تعني الطبيعة الكالكوفيلية للتيلوريوم أنه يتركز في المعادن الكبريتيدية ويتبع الكبريت في العمليات الجيولوجية. وتنجم ندرته الشديدة عن:

  • الفقد المتطاير: هرب التيلوريوم إلى الفضاء أثناء التكوّن المبكر للأرض
  • استنزاف الوشاح: تركزه التفضيلي في لب الأرض
  • الحركة الحرارية المائية: ذوبانه وتشتته بسهولة بفعل السوائل الساخنة

الوفرة الكونية

يتكون التيلوريوم في الكون عبر التخليق النووي بعملية s في النجوم العملاقة ذات الفرع المقارب. وعلى الرغم من ندرته الكونية، فإن استنزاف التيلوريوم من الأرض يجعله نادراً بصورة استثنائية مقارنة بالعناصر المجاورة.

حيوية سلسلة الإمداد

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

التعامل

السلامة

ملف سلامة التيلوريوم

سام بدرجة متوسطة - مخاطر فريدة

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

تأثير "رائحة الثوم" المميز

رائحة نفس التيلوريوم هي التأثير الأكثر تميزاً للتعرض:

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

التأثيرات التنفسية والجهازية

  • الاستنشاق: يسبب غبار التيلوريوم تهيج الجهاز التنفسي 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 آثار محتملة في النمو

السلامة في مكان العمل

  • حد التعرض: حد OSHA PEL البالغ 0.1 mg/m³ للتيلوريوم ومركباته
  • معدات الوقاية: يلزم استخدام أجهزة التنفس والقفازات ووسائل حماية العينين
  • التهوية: أنظمة شفط موضعي لمعالجة التيلوريوم
  • النظافة: غسل اليدين جيداً وارتداء ملابس عمل منفصلة أمران أساسيان

سلامة الصناعة الإلكترونية

  • 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: لا يمثل CdTe المغلف خطراً يُذكر أثناء الاستخدام العادي
  • الأجهزة الإلكترونية: التيلوريوم الموجود في أجهزة الذاكرة محكم الإغلاق ولا يمثل 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 العينين: اغسل بالماء لمدة 15 دقيقة واطلب العناية الطبية
  • الابتلاع: اتصل بمركز مكافحة السموم ولا تحفز القيء
ملاحظة عن السلامة: يتطلب التيلوريوم الحذر في البيئات الصناعية، لكن تعرض المستهلك له عبر الألواح الشمسية والإلكترونيات ضئيل. ويجعل تأثير "رائحة نفس الثوم" المميز التعرض للتيلوريوم سهل الكشف والمراقبة.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن تيلوريوم

ما هو تيلوريوم؟

تيلوريوم (رمزه Te) هو العنصر 52 في الجدول الدوري، وينتمي إلى شبه فلز في الدورة 5 والمجموعة 16. نادر على الأرض، شائع في الكون، وهو العنصر الذي يجعل الأقراص الضوئية القابلة لإعادة الكتابة تعمل. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.

ما التوزيع الإلكتروني لـ تيلوريوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـتيلوريوم هو [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴، ويشغل 5 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 18, 6. يحتوي غلافه الخارجي على 6 إلكتروناتٍ، وهذا ما يحدد سلوكه في الترابط.

ما نقطتا انصهار وغليان تيلوريوم؟

ينصهر تيلوريوم عند 722.7 K (449.5 °C) ويغلي عند 1261 K (987.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ تيلوريوم؟

تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ تيلوريوم ‏127.6 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.

ما كثافة تيلوريوم؟

تبلغ كثافة تيلوريوم مقدار 6.24 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من تيلوريوم أثقل بنحو 6.2×.

ما الكهروسلبية لـ تيلوريوم؟

تبلغ كهروسلبية تيلوريوم وفق مقياس باولنغ 2.1. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف تيلوريوم ومتى؟

اكتُشف تيلوريوم في 1783 على يد Franz-Joseph Muller von Reichenstein. سُمّي على اسم tellus باللاتينية، وتعني «الأرض».

ما مدى وفرة تيلوريوم على الأرض؟

يشكّل تيلوريوم حوالي 0.001 mg/kg من قشرة الأرض — وهو نادر فعلًا، ولذلك فهو باهظ الثمن.

→ السابق Sb إثمد العنصر 51 · شبه فلز التالي ← I يود العنصر 53 · هالوجين