52 Te Tellur 127,6
Halbmetall p-Block Periode 5 Gruppe 16

Tellur

Te · Element 52 · Halbmetall

Auf der Erde selten, im Universum häufig und das Element, das wiederbeschreibbare optische Datenträger ermöglicht.

Zustand bei 20°C fest
Atommasse 127,6 u
Elektronenkonfiguration[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴

Struktur

Das Tellur-Atom

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

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

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
Entdeckt1783
Entdeckt vonFranz-Joseph Muller von Reichenstein

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

Größe, maßstabsgetreu

Wie groß ist das Atom von Tellur?

Radius 139 pm — das entspricht 0,139 nm; etwa 3,6 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Tellur ist über einen Bereich von 538 K flüssig, von 723 K bis 1261 K.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Tellur befindet sich in Periode 5, Gruppe 16. Alle Elemente in Gruppe 16 besitzen die gleiche Anzahl an Außenelektronen und verhalten sich deshalb so ähnlich.

Andere Halbmetalle

Alle Halbmetalle

Die Geschichte

Was Tellur ist und wie wir es gefunden haben

Auf der Erde selten, im Universum häufig und das Element, das wiederbeschreibbare optische Datenträger ermöglicht.

Die Entdeckung von 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 ungewöhnlich verhielt.

Chemische Ermittlungsarbeit

Müller untersuchte diese rätselhafte Substanz drei Jahre lang:

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

Bestätigung in Berlin

Martin Heinrich Klaproth (1798), der renommierte 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 aufgrund 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 äußerst selten

Die Verbindung zu Gold wird enthüllt

Entdeckung in den 1860er-Jahren: Geologen erkannten, dass tellurreiche Golderze an Orten wie Cripple Creek, Colorado, und Kalgoorlie, Australien, einige der reichsten Goldlagerstätten der Welt enthielten. Telluride wurden zum Synonym für spektakuläre 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 Infrarotdetektionssystemen
  • 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 begründeten damit Tellurs wichtigste moderne Anwendung. Diese Entdeckung machte aus einem wenig bekannten Halbmetall einen entscheidenden Rohstoff für erneuerbare Energien.

Anwendungen im digitalen Zeitalter

1990er- bis 2000er-Jahre: Die Forschung an Phasenwechselspeichern enthüllte Tellurs einzigartige Fähigkeit, schnell zwischen kristallinen und amorphen Zuständen zu wechseln, was Folgendes ermöglicht:

  • 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 siebenbürgischen Goldminen zur Ermöglichung von Solarenergie und Quantencomputing zeigt, wie wissenschaftliche Neugier auf seltene Phänomene zu Technologien führen kann, die die Welt verändern!

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 Strom um. Diese Dünnschichtsolarmodule benötigen nur 3-5 Gramm Tellur pro Kilowatt, wodurch der großflächige Ausbau der Solarenergie wirtschaftlich rentabel wird.

Thermoelektrische Anwendungen

  • Bismuttellurid (Bi₂Te₃): Herausragendes thermoelektrisches Material für Festkörperkühlung und Stromerzeugung
  • Peltier-Kühler: CPU-Kühlung, Temperaturregelung von Laserdioden und wissenschaftliche Messgeräte
  • Thermoelektrische Generatoren: Umwandlung von Abwärme in Strom für Anwendungen in Fahrzeugen und Industrie
  • Anwendungen in der Raumfahrt: Radioisotopen-thermoelektrische Generatoren 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 3D-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 Erstarrungstiefe

Chemische Katalyse

  • Kautschukvulkanisation: Tellurbeschleuniger für Hochtemperaturanwendungen von Kautschuk
  • Oxidationskatalysatoren: Tellurverbindungen bei selektiven Oxidationsreaktionen
  • Polymerisation: Tellurvermittelte radikalische Polymerisation zur kontrollierten Polymersynthese

Optische Anwendungen

  • Infrarotoptik: Zinktellurid-Fenster für CO₂-Lasersysteme
  • Elektrooptische Geräte: Cadmiumtellurid zur Infraroterkennung und Bildgebung
  • Nichtlineare Optik: Tellurkristalle zur Frequenzumwandlung und optischen Schaltung
  • Glasfaseroptik: Telluritglasfasern zur Übertragung von Mittelinfrarot-Laserlicht

Halbleitertechnologie

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

Verteidigung und Sicherheit

  • Wärmebildgebung: Infrarotsensoren auf Tellurbasis für Nachtsichtsysteme
  • Nukleardetektion: Cadmiumtellurid-Gammastrahlungsdetektoren für Sicherheitskontrollen
  • Lenkung von Flugkörpern: Infrarotsuchköpfe mit Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Sensoren
Zukunftstechnologie: Tellur ermöglicht die Energiewende, Fortschritte beim Quantencomputing und Datenspeicher der nächsten Generation und macht es zu einem der strategisch wichtigsten Elemente für die Technologie des 21. Jahrhunderts!

Tellur im Alltag

Erneuerbare Energie

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

Digitale Medien und Speicherung

  • Blu-ray-Player: Tellurlegierungen ermöglichen die Speicherung und Wiedergabe von Filmen in hoher Auflösung
  • Wiederbeschreibbare DVDs: Phasenwechselmaterialien ermöglichen das mehrfache Schreiben und Löschen von Daten
  • Computerspeicher: Fortschrittliche tellurbasierte Speicher in hochwertigen Elektronikgeräten
  • 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
  • Autositzkühler: Luxusfahrzeuge mit thermoelektrischer Klimaregelung der Sitze
  • Medizinische Geräte: Temperaturgeregelte Probenlagerung und Kühlsysteme für Patienten

Anwendungen im Automobilbereich

  • Präzisionsteile: Tellurverstärkter Stahl für bessere Zerspanung bei Motorkomponenten
  • Bleibatterien: Tellur verbessert die Batterieleistung in einigen Anwendungen im Automobilbereich
  • 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, doch die meisten Menschen haben noch nie davon gehört!

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

0,001 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 32 % der Elemente

Tellur: Das seltenste stabile Element der Erde

Extreme Seltenheit

Tellur ist in der Erdkruste seltener als Gold und weist eine Häufigkeit von nur 0.001 ppm (1 ppb) auf. Diese extreme Knappheit macht es zu einem der seltensten stabilen Elemente, mehr als 1,000-mal seltener als Zinn oder Antimon.

Wichtigste 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
  • Alta it (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 Schmelzen von Blei reichert sich Tellur in Krätze und Rückständen an
  • Goldbergbau (5 %): Die Verarbeitung von Goldtelluriderzen liefert Tellurkonzentrat

Globale Produktionszentren

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

Geochemisches Verhalten

Tellurs chalkophile Natur bedeutet, dass es sich in Sulfidmineralen anreichert und bei geologischen Prozessen dem Schwefel folgt. Seine extreme Seltenheit ergibt sich aus:

  • Flüchtigkeitsbedingter Verlust: Tellur entwich während der frühen Erdentstehung in den Weltraum
  • Verarmung des Erdmantels: Bevorzugte Anreicherung im Erdkern
  • Hydrothermale Mobilität: Wird durch heiße 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 außergewöhnlich knapp.

Kritische Bedeutung der Lieferkette

  • Strategischer Rohstoff: Das begrenzte Angebot beschränkt die Produktion von Solarmodulen
  • Recyclingbemühungen: Das Recycling von CdTe-Solarmodulen gewinnt wertvolles Tellur zurück
  • Erforschung von Ersatzstoffen: Wissenschaftler suchen aufgrund der Angebotsbeschränkungen nach Alternativen
Perspektive zur Seltenheit: Wenn die Erdkruste ein Fußballfeld wäre, würde Tellur weniger als die Fläche eines Stecknadelkopfs bedecken – und doch 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 verursachen einige besondere biologische Wirkungen, die bei anderen Elementen nicht beobachtet werden. Tellur ist zwar weniger giftig als Quecksilber oder Blei, erfordert aber 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 Ende der Exposition wochenlang anhalten
  • Nachweis: Dient als biologischer Indikator für eine Tellurexposition
  • Harmloser 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 Auswirkungen auf die Entwicklung hin

Sicherheit am Arbeitsplatz

  • Expositionsgrenzwert: OSHA-PEL von 0.1 mg/m³ für Tellur und seine Verbindungen
  • Schutzausrüstung: Atemschutzgeräte, Handschuhe und Augenschutz erforderlich
  • Belüftung: Lokale Absaugsysteme für die Verarbeitung von Tellur
  • Hygiene: Gründliches Händewaschen und getrennte 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 bei Verbraucherprodukten

  • Solarmodule: Verkapseltes CdTe birgt bei normaler Verwendung ein minimales Risiko
  • Elektronische Geräte: Tellur in Speichergeräten ist versiegelt und birgt kein Expositionsrisiko
  • 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 und kein Erbrechen herbeiführen
Sicherheitshinweis: Obwohl Tellur in industriellen Umgebungen Vorsicht erfordert, ist die Exposition von Verbrauchern durch Solarmodule und Elektronik minimal. Der charakteristische „Knoblauchatem“-Effekt macht eine Tellurexposition leicht erkennbar und überwachbar.

Schnelle Antworten

Tellur: häufige Fragen

Was ist Tellur?

Tellur (Symbol Te) ist Element 52 im Periodensystem, ein Halbmetall in der 5, Gruppe 16. Auf der Erde selten, im Universum häufig und das Element, das wiederbeschreibbare optische Datenträger ermöglicht. Bei Raumtemperatur ist es fest.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Tellur?

Die Elektronenkonfiguration von Tellur im Grundzustand ist [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴; sie ergibt 5 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 18, 6. Seine Außenschale enthält 6 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Tellur?

Tellur schmilzt bei 722.7 K (449.5 °C) und siedet bei 1261 K (987.9 °C).

Wie hoch ist die Atommasse von Tellur?

Die Standardatommasse von Tellur beträgt 127.6 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.

Wie hoch ist die Dichte von Tellur?

Tellur hat eine Dichte von 6.24 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Tellur ungefähr 6.2× schwerer.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Tellur?

Tellur hat eine Elektronegativität von 2.1 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.

Wer entdeckte Tellur und wann?

Tellur wurde 1783 von Franz-Joseph Muller von Reichenstein entdeckt. Es ist nach lateinisch tellus, „Erde“ benannt.

Wie häufig kommt Tellur auf der Erde vor?

Tellur macht Über 0.001 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.