52 Te Tellur 127.6
Halbmetall p-block Period 5 Group 16

Tellur

Te · Element 52 · Chalcogens

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

ZUSTAND BEI 20°C fest
ATOMMASSE 127.6 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴

Struktur

Das tellur-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftenübersicht

Jeder Balken zeigt, wo tellur bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 6.24 g/cm³ 36%
Schmelzpunkt 722.7 K 36%
Siedepunkt 1261 K 31%
Spezifische Wärme 0.202 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 3 W/m·K 18%

Atomar

Atomradius 139 pm 30%
Kovalenzradius 139 pm
Van-der-Waals-Radius 206 pm

Elektronisch

Elektronegativität 2.1 74%
Ionisierungsenergie 869.3 kJ/mol 78%
Elektronenaffinität 190.1 kJ/mol 88%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 0.001 mg/kg 32%

Identität

SymbolTe
Ordnungszahl52
Atommasse127.6 u
KategorieHalbmetall
Blockp
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen-2, +2, +4, +5, +6
Entdeckung1783
Entdeckt vonFranz-Joseph Muller von Reichenstein

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

How big is a tellur atom?

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

Temperaturbereich

Solid, liquid, gas — and when

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

Position

Position in der Tabelle

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

OTHER HALBMETALLE

All halbmetalle

Die Geschichte

Was tellur ist und wie wir es entdeckt haben

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

The discovery of tellur

Die zufällige Entdeckung im Goldland

Siebenbürgen, 1782

Franz-Joseph Müller von Reichenstein, Oberinspektor der Bergwerke in Siebenbürgen (heute Rumänien), stieß in den Goldminen von Zlatna auf ein ungewöhnliches Metallerz. Die örtlichen Bergleute nannten es „aurum paradoxum“ (paradoxes Gold), weil es Gold ähnelte, sich bei der Verarbeitung jedoch eigenartig verhielt.

Chemische Detektivarbeit

Müller untersuchte diesen rätselhaften Stoff drei Jahre lang:

  • 1782: Erste chemische Tests zeigten, dass es weder Antimon noch Bismut oder ein bekanntes Metall war
  • 1783: Er wies nach, dass es ein neues metallisches Element enthielt, das mit Gold verbunden war
  • 1784: Er isolierte das Element, konnte seine genaue Natur jedoch nicht bestimmen
  • 1785: Veröffentlichung der Ergebnisse unter dem Namen „Tellurium“, abgeleitet vom lateinischen „tellus“ (Erde)
„Dieses Mineral enthält ein ungewöhnliches Metall von weißer Farbe, das noch nicht beschrieben wurde und das ich nach dem lateinischen Wort für Erde Tellurium nennen möchte.“ – Müllers ursprüngliche Beschreibung

Bestätigung in Berlin

Martin Heinrich Klaproth (1798), der bekannte deutsche Chemiker, der Uran und Zirconium entdeckte, bestätigte Müllers Arbeit. Klaproth isolierte Tellur unabhängig aus demselben siebenbürgischen Erz und bestätigte dessen elementare Natur.

Frühe Missverständnisse

Jahrzehntelang wurde Tellur wegen ähnlicher Eigenschaften mit Selen verwechselt:

  • Farbveränderungen: Beide Elemente bildeten farbige Verbindungen
  • Verhalten als Halbmetall: Ähnliche Halbleitereigenschaften
  • Chemische Ähnlichkeit: Beide gehörten zur selben chemischen Gruppe
  • Seltenheit: Beide waren in reiner Form außerordentlich selten

Die Verbindung zu Gold wird enthüllt

Entdeckung in den 1860er-Jahren: Geologen erkannten, dass tellurreiche Golderze an Orten wie Cripple Creek in Colorado und Kalgoorlie in Australien einige der reichsten Goldlagerstätten der Welt enthielten. Telluride wurden zum Synonym für große Goldfunde.

Industrielle Anwendungen entstehen

  • 1900er-Jahre: Tellur wurde in Gusseisen und Stahllegierungen zur Verbesserung der Zerspanbarkeit eingesetzt
  • 1920er-Jahre: Entdeckung der thermoelektrischen Eigenschaften von Bismuttellurid
  • 1940er-Jahre: Militärische Anwendungen in Infrarot-Erkennungssystemen
  • 1960er-Jahre: Die Halbleiterforschung enthüllte einzigartige elektronische Eigenschaften

Solarrevolution

Durchbruch in den 1970er-Jahren: Wissenschaftler an der University of Delaware entwickelten die ersten effizienten Cadmiumtellurid-Solarzellen und leiteten damit die wichtigste moderne Anwendung von Tellur ein. Diese Entdeckung verwandelte ein kaum bekanntes Halbmetall in einen entscheidenden Rohstoff für erneuerbare Energien.

Anwendungen im digitalen Zeitalter

1990er- bis 2000er-Jahre: Die Forschung zu Phasenwechselspeichern zeigte Tellurs einzigartige Fähigkeit, schnell zwischen kristallinen und amorphen Zuständen zu wechseln, und ermöglichte:

  • Wiederbeschreibbare optische Medien (CDs, DVDs, Blu-ray)
  • Computerspeicher der nächsten Generation
  • Hochgeschwindigkeits-Datenspeichersysteme
Vom Rätsel zum Wunder: Tellurs Weg von einem rätselhaften Erz in den Goldminen Siebenbürgens zur Ermöglichung von Solarenergie und Quantencomputing zeigt, wie wissenschaftliche Neugier auf seltene Phänomene zu weltverändernden Technologien führen kann!

Anwendungen

Wofür tellur verwendet wird

Revolution der Solarenergie

Cadmiumtellurid (CdTe)-Solarzellen gehören zu den kostengünstigsten Photovoltaiktechnologien und wandeln Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von über 22 % in Elektrizität um. Diese Dünnschichtsolarmodule benötigen pro Kilowatt nur 3–5 Gramm Tellur und machen den großflächigen Ausbau der Solarenergie wirtschaftlich rentabel.

Thermoelektrische Anwendungen

  • Bismuttellurid (Bi₂Te₃): Bedeutendstes thermoelektrisches Material für Festkörperkühlung und Stromerzeugung
  • Peltier-Kühler: CPU-Kühlung, Temperaturregelung von Laserdioden und wissenschaftliche Messinstrumente
  • Thermoelektrische Generatoren: Umwandlung von Abwärme in Elektrizität in Fahrzeugen und industriellen Anwendungen
  • Raumanwendungen: Radioisotopengeneratoren für Missionen in den tiefen Weltraum

Datenspeichertechnologie

  • Phasenwechselspeicher (PCM): Ge₂Sb₂Te₅-(GST)-Legierungen für Computerspeicher der nächsten Generation
  • Blu-ray-Discs: Tellurlegierungen ermöglichen optische Datenspeicherung mit hoher Dichte
  • DVD-Technologie: Silber-Indium-Antimon-Tellur für wiederbeschreibbare optische Medien
  • Holografische Speicherung: Fortschrittliche Tellurverbindungen für dreidimensionale Datenspeichersysteme

Metallurgische Anwendungen

  • Automatenstahl: 0,04–0,1 % Tellur verbessert die Zerspanbarkeit und die Oberflächenqualität
  • Bleilegierungen: Tellur härtet Blei für Batterieplatten und Kabelummantelungen
  • Kupferlegierungen: Verbesserte elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
  • Gusseisen: Tellur verfeinert die Kornstruktur und verringert die Hartgussschicht

Chemische Katalyse

  • Kautschukvulkanisation: Tellurbeschleuniger für Kautschukanwendungen bei hohen Temperaturen
  • Oxidationskatalysatoren: Tellurverbindungen bei selektiven Oxidationsreaktionen
  • Polymerisation: Tellurvermittelte radikalische Polymerisation zur kontrollierten Polymersynthese

Optische Anwendungen

  • Infrarotoptik: Zinktelluridfenster für CO₂-Lasersysteme
  • Elektrooptische Geräte: Cadmiumtellurid zur Infraroterkennung und Bildgebung
  • Nichtlineare Optik: Tellurkristalle zur Frequenzumwandlung und optischen Schaltung
  • Lichtwellenleiter: Telluritglasfasern zur Übertragung von Lasern im mittleren Infrarotbereich

Halbleitertechnologie

  • Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe): Bedeutendstes Infrarotdetektormaterial für militärische Anwendungen und Raumanwendungen
  • Topologische Isolatoren: Bismuttellurid für die Forschung zum Quantencomputing
  • Röntgendetektoren: Cadmium-Zink-Tellurid für medizinische Bildgebungssysteme
  • Photovoltaikforschung: Neue Tellurverbindungen für Solarzellen der nächsten Generation

Verteidigung und Sicherheit

  • Wärmebildgebung: Infrarotsensoren auf Tellurbasis für Nachtsichtsysteme
  • Strahlungsdetektion: Cadmiumtellurid-Gammastrahlungsdetektoren für Sicherheitskontrollen
  • Raketensteuerung: Infrarotsuchköpfe mit Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Sensoren
Zukunftstechnologie: Tellur ermöglicht den Übergang zu erneuerbaren Energien, Fortschritte beim Quantencomputing und Datenspeicher der nächsten Generation – und ist damit eines der strategisch wichtigsten Elemente für die Technologie des 21. Jahrhunderts!

Tellur im Alltag

Erneuerbare Energien

  • Solarmodule: Viele kommerzielle Solaranlagen verwenden die Cadmiumtellurid-Dünnschichttechnologie
  • Solaranlagen für Privathaushalte: CdTe-Module liefern kostengünstigen Solarstrom für Wohnhäuser
  • Solarrechner: Kleine CdTe-Zellen versorgen Taschenrechner und Uhren mit Strom
  • Solarlampen für den Garten: Tellurbasierte Photovoltaikzellen in der Außenbeleuchtung

Digitale Medien und Speicher

  • Blu-ray-Player: Tellurlegierungen ermöglichen die Speicherung und Wiedergabe hochauflösender Filme
  • Wiederbeschreibbare DVDs: Phasenwechselmaterialien ermöglichen mehrfaches Schreiben und Löschen von Daten
  • Computerspeicher: Fortschrittliche tellurbasierte Speicher in hochwertigen elektronischen Geräten
  • Archivspeicher: Systeme zur langfristigen Datenerhaltung verwenden Tellurverbindungen

Kühlung und Temperaturregelung

  • Thermoelektrische Kühler: Weinkühler, Minikühlschränke und tragbare Kühlgeräte
  • CPU-Kühlung: Computerprozessoren verwenden thermoelektrische Kühler aus Bismuttellurid
  • Autositzkühlung: Luxusfahrzeuge mit thermoelektrischer Klimaregelung der Sitze
  • Medizinische Geräte: Temperaturgeregelte Probenlagerung und Kühlsysteme für Patienten

Anwendungen in Fahrzeugen

  • Präzisionsteile: Tellurverstärkter Stahl für verbesserte Zerspanbarkeit bei Motorkomponenten
  • Bleibatterien: Tellur verbessert die Batterieleistung in einigen Fahrzeuganwendungen
  • Wärmemanagement: Systeme zur Abwärmerückgewinnung mit thermoelektrischen Generatoren

Bildgebung und Detektion

  • Sicherheitskameras: Infrarot-Nachtsichtsysteme mit tellurbasierten Detektoren
  • Medizinische Bildgebung: Röntgendetektoren in Krankenhäusern und Kliniken
  • Wärmebildkameras: Geräte zur Gebäudeinspektion und Energieprüfung
  • Branderkennung: Rauch- und Wärmemelder mit Tellursensoren
Unsichtbare Wirkung: Tellur ist eines der „unsichtbarsten“ Elemente der Chemie – Sie profitieren täglich davon durch Solarenergie, digitale Speicherung und Kühlsysteme, obwohl die meisten Menschen noch nie davon gehört haben!

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

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

Tellur: Das seltenste stabile Element der Erde

Extreme Seltenheit

Tellur ist in der Erdkruste seltener als Gold und kommt mit einer Häufigkeit von nur 0,001 ppm (1 ppb) vor. Diese extreme Knappheit macht es zu einem der seltensten stabilen Elemente – mehr als 1.000-mal seltener als Zinn oder Antimon.

Wichtige Minerale

  • Telluride: Tellur kommt typischerweise mit Metallen verbunden und nicht als gediegenes Element vor
  • Calaverit (AuTe₂): Goldtellurid, eine wichtige Quelle in einigen Goldminen
  • Sylvanit (AuAgTe₄): Gold-Silber-Tellurid in epithermalen Lagerstätten
  • Altaït (PbTe): Bleitellurid in hydrothermalen Gängen
  • Hessit (Ag₂Te): Silbertellurid in Edelmetalllagerstätten
  • Gediegenes Tellur: Seltene metallische Kristalle in oxidierten Zonen

Kommerzielle Quellen

Es gibt keine primären Tellurminen – das gesamte kommerzielle Tellur fällt als Nebenprodukt an bei:

  • Kupferraffination (80 %): Die elektrolytische Kupferraffination erzeugt tellurreiche Anodenschlämme
  • Bleiraffination (15 %): Beim Bleischmelzen reichert sich Tellur in Schlacke und Rückständen an
  • Goldbergbau (5 %): Die Verarbeitung von Goldtelluriderzen liefert Tellurkonzentrat

Globale Produktionszentren

  • China (50 %): Jiangxi Copper Company und andere Hüttenwerke dominieren die weltweite Produktion
  • Japan (20 %): JX Nippon Mining gewinnt Tellur aus der Kupferraffination
  • Russland (10 %): Norilsk Nickel und andere Bergbauunternehmen
  • Vereinigte Staaten (8 %): Raffinerien von Kennecott Utah Copper und ASARCO
  • Kanada (5 %): Verschiedene Betriebe für Kupfer und Edelmetalle

Geochemisches Verhalten

Tellurs chalcophile Natur bedeutet, dass es sich in Sulfidmineralen konzentriert und bei geologischen Prozessen dem Schwefel folgt. Seine extreme Seltenheit beruht auf:

  • Verlust flüchtiger Bestandteile: Tellur entwich während der frühen Entstehung der Erde in den Weltraum
  • Verarmung des Mantels: Bevorzugte Konzentration im Erdkern
  • Hydrothermale Mobilität: Wird von heißen Flüssigkeiten leicht gelöst und verteilt

Kosmische Häufigkeit

Im Universum entsteht Tellur durch die s-Prozess-Nukleosynthese in asymptotischen Riesenaststernen. Obwohl es kosmisch selten ist, macht die Verarmung der Erde an Tellur es im Vergleich zu benachbarten Elementen außerordentlich knapp.

Kritische Bedeutung für die Lieferkette

  • Strategischer Rohstoff: Das begrenzte Angebot beschränkt die Produktion von Solarmodulen
  • Recyclingbemühungen: Beim Recycling von CdTe-Solarmodulen wird wertvolles Tellur zurückgewonnen
  • Forschung zur Substitution: Wissenschaftler suchen wegen der Lieferengpässe nach Alternativen
Perspektive zur Seltenheit: Wäre die Erdkruste ein Fußballfeld, würde Tellur weniger als die Fläche eines Stecknadelkopfs einnehmen – und dennoch treibt dieses unglaublich seltene Element die Revolution der erneuerbaren Energien an!

Handhabung

Sicherheit

Sicherheitsprofil von Tellur

Mäßig giftig – besondere Gefahren

Tellur und seine Verbindungen sind mäßig giftig und weisen einige einzigartige biologische Wirkungen auf, die bei anderen Elementen nicht beobachtet werden. Tellur ist zwar weniger giftig als Quecksilber oder Blei, erfordert jedoch eine sorgfältige Handhabung und besondere Sicherheitsmaßnahmen.

Charakteristischer „Knoblauchatem“-Effekt

Telluratem ist die charakteristischste Wirkung einer Exposition:

  • Dimethyltellurid: Der Körper wandelt Tellur in eine flüchtige Verbindung mit starkem Knoblauchgeruch um
  • Dauer: Telluratem kann nach dem Ende der Exposition wochenlang anhalten
  • Nachweis: Dient als biologischer Indikator für eine Tellurexposition
  • Unbedenklicher Indikator: Der Geruch selbst ist nicht gefährlich, signalisiert jedoch eine Exposition

Atemwegs- und systemische Wirkungen

  • Einatmen: Tellurstaub verursacht Reizungen der Atemwege und lungenentzündungsähnliche Symptome
  • Chronische Exposition: Kann zur Anreicherung von Tellur in Leber und Nieren führen
  • Neurologische Wirkungen: Hohe Dosen können möglicherweise das periphere Nervensystem beeinträchtigen
  • Fortpflanzung: Begrenzte Daten deuten auf mögliche Entwicklungseffekte hin

Arbeitssicherheit

  • Expositionsgrenzwert: OSHA-PEL von 0,1 mg/m³ für Tellur und seine Verbindungen
  • Schutzausrüstung: Atemschutz, Handschuhe und Augenschutz erforderlich
  • Belüftung: Lokale Absaugsysteme für die Verarbeitung von Tellur
  • Hygiene: Gründliches Händewaschen und separate Arbeitskleidung sind unerlässlich

Sicherheit in der Elektronikindustrie

  • Halbleiterfertigung: Tellurverbindungen erfordern spezielle Verfahren zur Handhabung
  • Herstellung von Solarmodulen: Die CdTe-Produktion birgt Gefahren durch Tellur und Cadmium
  • Recyclingbetriebe: Elektronikabfälle mit Tellur benötigen geeignete Verfahren

Sicherheit von Verbraucherprodukten

  • Solarmodule: Verkapseltes CdTe birgt bei normaler Verwendung ein minimales Risiko
  • Elektronische Geräte: Tellur in Speichereinheiten ist versiegelt und stellt kein Expositionsrisiko dar
  • Entsorgung: Elektronikabfälle sollten über geeignete Wege recycelt werden

Verhalten im Notfall

  • Einatmen: An die frische Luft bringen und auf Atemwegssymptome achten
  • Hautkontakt: Gründlich mit Wasser und Seife waschen
  • Augenkontakt: 15 Minuten mit Wasser spülen und ärztliche Hilfe suchen
  • Verschlucken: Giftnotruf kontaktieren, kein Erbrechen herbeiführen
Sicherheitshinweis: Tellur erfordert in industriellen Umgebungen zwar Vorsicht, doch die Exposition von Verbrauchern durch Solarmodule und Elektronik ist minimal. Der charakteristische „Knoblauchatem“-Effekt macht eine Tellurexposition leicht erkennbar und überwachbar.

Schnelle Antworten

Tellur: häufige Fragen

What is Tellur?

Tellur (symbol Te) is element 52 on the periodic table, a halbmetall 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 Tellur?

Tellur'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 Tellur?

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

What is the atomic mass of Tellur?

The standard atomic weight of Tellur 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 Tellur?

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

What is the electronegativity of Tellur?

Tellur 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 Tellur, and when?

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

How common is Tellur on Earth?

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