52 Te テルル 127.6
半金属 p-block Period 5 Group 16

テルル

Te · Element 52 · Chalcogens

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

20°Cでの状態 固体
原子量 127.6 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴

構造

テルル原子

環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてテルルが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 6.24 g/cm³ 36%
融点 722.7 K 36%
沸点 1261 K 31%
比熱 0.202 J/g·K
熱伝導率 3 W/m·K 18%

原子

原子半径 139 pm 30%
共有結合半径 139 pm
ファンデルワールス半径 206 pm

電子

電気陰性度 2.1 74%
イオン化エネルギー 869.3 kJ/mol 78%
電子親和力 190.1 kJ/mol 88%

存在

地殻中の存在度 0.001 mg/kg 32%

同定

元素記号Te
原子番号52
原子量127.6 u
分類半金属
ブロックp
結晶構造六方晶系
酸化数-2, +2, +4, +5, +6
発見年1783
発見者Franz-Joseph Muller von Reichenstein

出典:IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。

縮尺どおりの大きさ

How big is a テルル atom?

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

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

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

位置

表での位置

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

OTHER 半金属

All 半金属

物語

テルルとは何か、そしてどのように発見されたか

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

The discovery of テルル

金の産地での偶然の発見

トランシルバニア、1782年

Franz-Joseph Müller von Reichensteinは、トランシルバニア(現在のルーマニア)の鉱山主任監督官として、Zlatnaの金鉱山で奇妙な金属鉱石に遭遇しました。地元の鉱山労働者は、それが金に似ているものの処理時に奇妙な挙動を示したため、「aurum paradoxum」(逆説的な金)と呼んでいました。

化学的探偵作業

Müllerはこの謎の物質を3年間調査しました。

  • 1782年:初期の化学試験により、アンチモン、ビスマス、既知の金属のいずれでもないことが判明
  • 1783年:金と結合した新しい金属元素を含むことを証明
  • 1784年:元素を単離したが、その正確な性質は特定できなかった
  • 1785年:ラテン語で「地球」を意味する「tellus」に由来する「Tellurium」として研究成果を発表
「この鉱物には、まだ記載されていない白色の特異な金属が含まれています。私は、地球を意味するラテン語にちなみ、これをテルルと呼ぶことを提案します。」―Müllerによる原記述

Berlinでの確認

Martin Heinrich Klaproth(1798年)は、ウランとジルコニウムを発見した著名なドイツの化学者であり、Müllerの研究を確認しました。Klaprothは同じトランシルバニア産鉱石から独自にテルルを単離し、その元素としての性質を検証しました。

初期の誤解

テルルは性質が似ていたため、数十年にわたりセレンと混同されていました。

  • 色の変化:どちらの元素も有色化合物を形成しました
  • 半金属としての挙動:類似した半導体特性
  • 化学的類似性:どちらも同じ化学族に属していました
  • 希少性:どちらも純粋な形では極めて希少でした

金との関係の解明

1860年代の発見:地質学者は、ColoradoのCripple CreekやAustraliaのKalgoorlieなどにあるテルルに富む金鉱石が、世界で最も豊かな金鉱床の一部を含むことを明らかにしました。テルル化物は、豊富な金鉱脈の発見と同義になりました。

産業用途の出現

  • 1900年代:切削性を改善するため、鋳鉄や鋼の合金にテルルを使用
  • 1920年代:テルル化ビスマスの熱電特性を発見
  • 1940年代:赤外線検出システムで軍事用途が登場
  • 1960年代:半導体研究により、独自の電子的性質が明らかになる

太陽光発電革命

1970年代の画期的進展:University of Delawareの科学者たちが、初めて効率的なテルル化カドミウム太陽電池を開発し、テルルの最も重要な現代用途を切り開きました。この発見により、無名に近かった半金属が再生可能エネルギーの重要材料へと変わりました。

デジタル時代の用途

1990~2000年代:相変化メモリの研究により、テルルが結晶状態と非晶質状態の間を高速に切り替える独自の能力を持つことが明らかになり、次の用途が可能になりました。

  • 書き換え可能な光学メディア(CD、DVD、Blu-ray)
  • 次世代コンピュータメモリ
  • 高速データ記憶システム
謎から驚異へ:トランシルバニアの金鉱山で見つかった謎めいた鉱石から、太陽エネルギーや量子コンピューティングを可能にする材料へと進んだテルルの歩みは、希少な現象への科学的好奇心が世界を変える技術につながることを示しています!

用途

テルルの用途

太陽エネルギー革命

テルル化カドミウム(CdTe)太陽電池は、最も費用対効果の高い光起電力技術の一つであり、22%を超える効率で太陽光を電気に変換します。これらの薄膜太陽電池パネルは、キロワットあたりわずか3~5グラムのテルルしか必要としないため、大規模な太陽光発電の導入を経済的に実現できます。

熱電応用

  • テルル化ビスマス(Bi₂Te₃):固体冷却および発電用の主要な熱電材料
  • ペルチェ冷却器:CPU冷却、レーザーダイオードの温度制御、科学機器
  • 熱電発電機:自動車や産業用途で廃熱を電気に変換
  • 宇宙用途:深宇宙ミッション用の放射性同位体熱電発電機

データ記憶技術

  • 相変化メモリ(PCM):次世代コンピュータメモリ用のGe₂Sb₂Te₅(GST)合金
  • Blu-rayディスク:テルル合金により高密度の光学データ記憶を実現
  • DVD技術:書き換え可能な光学メディア用の銀・インジウム・アンチモン・テルル
  • ホログラフィック記憶:3Dデータ記憶システム用の先進的なテルル化合物

冶金応用

  • 快削鋼:0.04~0.1%のテルルにより切削性と表面仕上げを改善
  • 鉛合金:テルルが鉛を硬化させ、電池格子やケーブル被覆に利用
  • 銅合金:電気伝導性と耐食性を改善
  • 鋳鉄:テルルが結晶粒組織を微細化し、チル深さを減少

化学触媒

  • ゴム加硫:高温ゴム用途向けのテルル系促進剤
  • 酸化触媒:選択酸化反応におけるテルル化合物
  • 重合:制御されたポリマー合成のためのテルル媒介ラジカル重合

光学応用

  • 赤外光学:CO₂レーザーシステム用のテルル化亜鉛窓
  • 電気光学デバイス:赤外線検出および画像形成用のテルル化カドミウム
  • 非線形光学:周波数変換および光スイッチング用のテルル結晶
  • 光ファイバー:中赤外レーザー伝送用のテルル酸塩ガラスファイバー

半導体技術

  • テルル化水銀カドミウム(HgCdTe):軍事および宇宙用途向けの主要な赤外線検出材料
  • トポロジカル絶縁体:量子コンピューティング研究用のテルル化ビスマス
  • X線検出器:医療画像システム用のテルル化カドミウム亜鉛
  • 光起電力研究:次世代太陽電池用の新規テルル化合物

防衛・安全保障

  • 熱画像:暗視システム用のテルル系赤外線センサー
  • 核検出:保安検査用のテルル化カドミウムγ線検出器
  • ミサイル誘導:テルル化水銀カドミウムセンサーを使用した赤外線シーカー
未来の技術:テルルは再生可能エネルギーへの移行、量子コンピューティングの進歩、次世代データ記憶を可能にし、21世紀の技術において最も戦略的に重要な元素の一つとなっています!

日常生活におけるテルル

再生可能エネルギー

  • 太陽電池パネル:多くの商用太陽光発電設備でテルル化カドミウム薄膜技術が使われています
  • 家庭用太陽光発電システム:CdTeパネルが費用対効果の高い住宅用太陽光発電を提供します
  • 太陽電池式計算機:小型CdTe電池がポケット計算機や腕時計を動かします
  • 庭園用ソーラーライト:屋外照明にテルル系光起電力セルを使用

デジタルメディア・記憶

  • Blu-rayプレーヤー:テルル合金により高精細映画の記憶と再生を実現
  • 書き換え可能DVD:相変化材料によりデータを何度も書き込み、消去できます
  • コンピュータメモリ:高性能電子機器に先進的なテルル系メモリを使用
  • アーカイブ記憶:長期データ保存システムでテルル化合物を使用

冷却・温度制御

  • 熱電冷却器:ワインクーラー、小型冷蔵庫、携帯用冷却装置
  • CPU冷却:コンピュータプロセッサーでテルル化ビスマス熱電冷却器を使用
  • 自動車シート冷却:熱電式シート温度調節機能を備えた高級車
  • 医療機器:温度制御された試料保管装置や患者冷却システム

自動車用途

  • 精密部品:テルル添加鋼によりエンジン部品の切削性を改善
  • 鉛蓄電池:一部の自動車用途でテルルが電池性能を改善
  • 熱管理:熱電発電機を使用した廃熱回収システム

画像形成・検出

  • 防犯カメラ:テルル系検出器を使用した赤外線暗視システム
  • 医療画像:病院や診療所のX線検出器
  • サーマルカメラ:建物検査やエネルギー監査用機器
  • 火災検知:テルルセンサーを備えた煙・熱検出器
見えない影響:テルルは化学における最も「見えない」元素の一つです。太陽光発電、デジタル記憶、冷却システムを通じて毎日その恩恵を受けていますが、ほとんどの人はその存在を知りません!

由来

天然での存在

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

テルル:地球上で最も希少な安定元素

極めて高い希少性

テルルは地殻中で金よりも希少で、存在度はわずか0.001 ppm(1 ppb)です。この極端な希少性により、テルルは最も希少な安定元素の一つであり、スズやアンチモンの1,000倍以上も希少です。

主な鉱物

  • テルル化物:テルルは通常、単体元素ではなく金属と結合して存在します
  • カラベライト(AuTe₂):金テルル化物。一部の金鉱山における主要な供給源
  • シルバナイト(AuAgTe₄):浅熱水鉱床に見られる金銀テルル化物
  • アルタイアイト(PbTe):熱水脈中のテルル化鉛
  • ヘッサイト(Ag₂Te):貴金属鉱床中のテルル化銀
  • 自然テルル:酸化帯に見られる希少な金属結晶

商業的供給源

テルルを主産物とする鉱山は存在しません。商業用テルルはすべて次の副産物です。

  • 銅精製(80%):電解銅精製によりテルルを多く含むアノードスライムが生じます
  • 鉛精製(15%):鉛の製錬によりテルルが鉱さいや残留物に濃縮されます
  • 金採掘(5%):金テルル化鉱石の処理によりテルル精鉱が得られます

世界の生産拠点

  • 中国(50%):Jiangxi Copper Companyなどの製錬所が世界生産を支配しています
  • 日本(20%):JX Nippon Miningが銅精製からテルルを回収しています
  • ロシア(10%):Norilsk Nickelなどの鉱業会社
  • 米国(8%):Kennecott Utah CopperとASARCOの精製所
  • カナダ(5%):さまざまな銅・貴金属事業

地球化学的挙動

テルルの親銅元素としての性質は、硫化鉱物に濃縮され、地質過程で硫黄に伴って移動することを意味します。極端に希少である理由は次のとおりです。

  • 揮発性物質の喪失:初期の地球形成時にテルルが宇宙空間へ逃げた
  • マントルの枯渇:地球の核に選択的に濃縮された
  • 熱水による移動:高温流体に容易に溶解し、分散する

宇宙における存在度

宇宙では、テルルは漸近巨星分枝星におけるs過程の元素合成によって生成されます。宇宙全体で希少であるうえ、地球ではテルルが枯渇しているため、隣接する元素と比べて非常に少なくなっています。

サプライチェーンの重要性

  • 戦略物資:供給が限られているため、太陽電池パネルの生産が制約されます
  • リサイクルの取り組み:CdTe太陽電池パネルのリサイクルにより貴重なテルルを回収します
  • 代替材料の研究:供給制約のため、科学者は代替材料を探しています
希少性のイメージ:地球の地殻がサッカー場だとすれば、テルルが占める面積は画びょうの頭より小さいでしょう。それでも、この極めて希少な元素が再生可能エネルギー革命を支えています!

取り扱い

安全性

テルルの安全性プロファイル

中程度の毒性・特有の危険性

テルルとその化合物には中程度の毒性があり、他の元素では見られない特有の生物学的影響を示すものもあります。水銀や鉛ほど毒性は強くありませんが、テルルには慎重な取り扱いと具体的な安全対策が必要です。

特有の「ニンニク臭い息」効果

テルル臭の息は、曝露による最も特徴的な影響です。

  • ジメチルテルル:体内でテルルが強いニンニク臭を持つ揮発性化合物に変換されます
  • 持続期間:テルル臭の息は曝露終了後も数週間続くことがあります
  • 検出:テルル曝露の生物学的指標となります
  • 無害な指標:臭い自体は危険ではありませんが、曝露を知らせます

呼吸器・全身への影響

  • 吸入:テルル粉じんは呼吸器刺激や肺炎に似た症状を引き起こします
  • 慢性曝露:肝臓や腎臓にテルルが蓄積する可能性があります
  • 神経学的影響:高用量では末梢神経系に影響する可能性があります
  • 生殖への影響:限られたデータから、発達への影響の可能性が示唆されています

職場の安全

  • 曝露限界:テルルおよびその化合物に対するOSHA PELは0.1 mg/m³です
  • 保護具:呼吸用保護具、手袋、目の保護具が必要です
  • 換気:テルル処理には局所排気システムが必要です
  • 衛生:十分な手洗いと作業着の分離が不可欠です

電子産業の安全

  • 半導体製造:テルル化合物には専門的な取り扱い手順が必要です
  • 太陽電池パネル製造:CdTeの製造にはテルルとカドミウムの両方の危険性が伴います
  • リサイクル作業:テルルを含む電子廃棄物には適切な手順が必要です

消費者製品の安全

  • 太陽電池パネル:封入されたCdTeは通常の使用中にはリスクがほとんどありません
  • 電子機器:メモリデバイス内のテルルは密封されており、曝露のリスクはありません
  • 廃棄:電子廃棄物は適切なルートでリサイクルしてください

緊急時の対応

  • 吸入:新鮮な空気の場所へ移し、呼吸器症状を観察します
  • 皮膚への接触:石けんと水で十分に洗います
  • 目への接触:15分間水で洗い流し、医師の診察を受けます
  • 飲み込み:中毒相談窓口に連絡し、無理に吐かせないでください
安全上の注意:テルルは産業環境では注意が必要ですが、太陽電池パネルや電子機器を通じた消費者の曝露は最小限です。特徴的な「ニンニク臭い息」により、テルル曝露は容易に検出・監視できます。

簡単な回答

テルル:よくある質問

What is テルル?

テルル (symbol Te) is element 52 on the periodic table, a 半金属 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 テルル?

テルル'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 テルル?

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

What is the atomic mass of テルル?

The standard atomic weight of テルル 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 テルル?

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

What is the electronegativity of テルル?

テルル 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 テルル, and when?

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

How common is テルル on Earth?

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