52 Te Теллур 127.6
Металлоид p-block Period 5 Group 16

Теллур

Te · Element 52 · Chalcogens

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 127.6 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴
51Sb All 118 53I

Строение

Атом теллур

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место теллур занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 6.24 g/cm³ 36%
Температура Плавления 722.7 K 36%
Температура Кипения 1261 K 31%
Удельная теплоёмкость 0.202 J/g·K
Теплопроводность 3 W/m·K 18%

Атомные

Атомный Радиус 139 pm 30%
Ковалентный радиус 139 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 206 pm

Электронные

Электроотрицательность 2.1 74%
Энергия ионизации 869.3 kJ/mol 78%
Сродство к Электрону 190.1 kJ/mol 88%

Распространённость

Распространённость в земной коре 0.001 mg/kg 32%

Идентификационные

СимволTe
Атомный номер52
Атомная масса127.6 u
КатегорияМеталлоид
Блокp
Кристаллическая структурагексагональная
Степени окисления-2, +2, +4, +5, +6
Открытие1783
ПервооткрывательFranz-Joseph Muller von Reichenstein

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a теллур atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER МЕТАЛЛОИДЫ

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

История

Что такое теллур и как его обнаружили

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

The discovery of теллур

Случайное открытие в золотом краю

Трансильвания, 1782 год

Franz-Joseph Müller von Reichenstein, главный инспектор рудников в Трансильвании (ныне Румыния), обнаружил необычную металлическую руду в золотых рудниках Златны. Местные шахтёры называли её «aurum paradoxum» («парадоксальное золото»), потому что она напоминала золото, но странно вела себя при переработке.

Химическое расследование

Мюллер три года изучал это загадочное вещество:

  • 1782: первые химические испытания показали, что это не сурьма, не висмут и не какой-либо известный металл
  • 1783: доказал, что вещество содержит новый металлический элемент, соединённый с золотом
  • 1784: выделил элемент, но не смог определить его точную природу
  • 1785: опубликовал результаты и назвал элемент «теллуром» от латинского «tellus» («земля»)
«Этот минерал содержит необычный металл белого цвета, ещё не описанный ранее; я предлагаю назвать его теллуром от латинского слова, обозначающего землю». — первоначальное описание Мюллера

Подтверждение в Берлине

Martin Heinrich Klaproth (1798), известный немецкий химик, открывший уран и цирконий, подтвердил работу Мюллера. Клапрот независимо выделил теллур из той же трансильванской руды и подтвердил его элементарную природу.

Ранние заблуждения

В течение десятилетий теллур путали с селеном из-за сходства их свойств:

  • Изменение цвета: оба элемента образовывали окрашенные соединения
  • Поведение металлоида: сходные полупроводниковые свойства
  • Химическое сходство: оба относились к одной химической группе
  • Редкость: оба были чрезвычайно редки в чистом виде

Раскрытие связи с золотом

Открытие 1860-х годов: геологи выяснили, что богатые теллуром золотые руды в таких местах, как Криппл-Крик в Колорадо и Калгурли в Австралии, содержали одни из самых богатых золотых месторождений в мире. Теллуриды стали синонимом крупных открытий золотых месторождений.

Появление промышленных применений

  • 1900-е годы: теллур применялся в чугуне и стальных сплавах для улучшения обрабатываемости
  • 1920-е годы: открытие термоэлектрических свойств теллурида висмута
  • 1940-е годы: военные применения в системах инфракрасного обнаружения
  • 1960-е годы: исследования полупроводников выявили уникальные электронные свойства

Солнечная революция

Прорыв 1970-х годов: учёные из Делавэрского университета разработали первые эффективные солнечные элементы из теллурида кадмия, положив начало важнейшему современному применению теллура. Это открытие превратило малоизвестный металлоид в критически важный материал для возобновляемой энергетики.

Применения в цифровую эпоху

1990–2000-е годы: исследования памяти с фазовым переходом выявили уникальную способность теллура быстро переключаться между кристаллическим и аморфным состояниями, что позволило создать:

  • перезаписываемые оптические носители (CD, DVD, Blu-ray)
  • компьютерную память следующего поколения
  • высокоскоростные системы хранения данных
От загадки к чуду: путь теллура от загадочной руды в трансильванских золотых рудниках до материала, обеспечивающего солнечную энергетику и квантовые вычисления, показывает, как научное любопытство к редким явлениям может привести к технологиям, меняющим мир!

Применение

Для чего используется теллур

Революция солнечной энергетики

Солнечные элементы из теллурида кадмия (CdTe) представляют собой одну из самых экономичных фотоэлектрических технологий, преобразуя солнечный свет в электричество с эффективностью более 22%. Для этих тонкоплёночных солнечных панелей требуется всего 3–5 граммов теллура на киловатт, что делает крупномасштабное внедрение солнечной энергетики экономически целесообразным.

Термоэлектрические применения

  • Теллурид висмута (Bi₂Te₃): первичный термоэлектрический материал для твердотельного охлаждения и выработки энергии
  • Охладители Пельтье: охлаждение процессоров, регулирование температуры лазерных диодов и научных приборов
  • Термоэлектрические генераторы: преобразование отработанного тепла в электричество в автомобильной промышленности и на производстве
  • Космические применения: радиоизотопные термоэлектрические генераторы для миссий в дальний космос

Технологии хранения данных

  • Память с фазовым переходом (PCM): сплавы Ge₂Sb₂Te₅ (GST) для компьютерной памяти следующего поколения
  • Диски Blu-ray: сплавы теллура обеспечивают оптическое хранение данных высокой плотности
  • Технология DVD: серебряно-индиево-сурьмяно-теллуровые сплавы для перезаписываемых оптических носителей
  • Голографическое хранение: передовые соединения теллура для систем трёхмерного хранения данных

Металлургические применения

  • Автоматная сталь: 0,04–0,1% теллура улучшает обрабатываемость и качество поверхности
  • Свинцовые сплавы: теллур упрочняет свинец для аккумуляторных решёток и кабельных оболочек
  • Медные сплавы: повышенная электропроводность и коррозионная стойкость
  • Чугун: теллур измельчает структуру зёрен и уменьшает глубину отбела

Химический катализ

  • Вулканизация резины: теллуровые ускорители для высокотемпературных применений резины
  • Катализаторы окисления: соединения теллура в реакциях селективного окисления
  • Полимеризация: радикальная полимеризация с участием теллура для контролируемого синтеза полимеров

Оптические применения

  • Инфракрасная оптика: окна из теллурида цинка для лазерных систем на CO₂
  • Электрооптические устройства: теллурид кадмия для инфракрасного обнаружения и формирования изображений
  • Нелинейная оптика: кристаллы теллура для преобразования частоты и оптической коммутации
  • Волоконная оптика: теллуритовые стеклянные волокна для передачи излучения среднеинфракрасных лазеров

Полупроводниковые технологии

  • Теллурид ртути—кадмия (HgCdTe): первичный материал инфракрасных детекторов для военных и космических применений
  • Топологические изоляторы: теллурид висмута для исследований квантовых вычислений
  • Рентгеновские детекторы: теллурид кадмия—цинка для медицинских систем визуализации
  • Фотоэлектрические исследования: новые соединения теллура для солнечных элементов следующего поколения

Оборона и безопасность

  • Тепловизионные системы: инфракрасные датчики на основе теллура для систем ночного видения
  • Обнаружение ядерных материалов: гамма-детекторы из теллурида кадмия для досмотра в целях безопасности
  • Наведение ракет: инфракрасные головки самонаведения с датчиками на основе теллурида ртути—кадмия
Технологии будущего: теллур способствует переходу к возобновляемой энергетике, развитию квантовых вычислений и созданию систем хранения данных следующего поколения, что делает его одним из важнейших стратегических элементов технологий XXI века!

Теллур в повседневной жизни

Возобновляемая энергетика

  • Солнечные панели: многие коммерческие солнечные установки используют тонкоплёночную технологию на основе теллурида кадмия
  • Домашние солнечные системы: панели CdTe обеспечивают экономичное снабжение домов солнечной энергией
  • Солнечные калькуляторы: небольшие элементы CdTe питают карманные калькуляторы и часы
  • Садовые солнечные светильники: фотоэлектрические элементы на основе теллура используются в наружном освещении

Цифровые носители и хранение данных

  • Проигрыватели Blu-ray: сплавы теллура обеспечивают хранение и воспроизведение фильмов в высоком разрешении
  • Перезаписываемые DVD: материалы с фазовым переходом позволяют многократно записывать и стирать данные
  • Компьютерная память: передовая память на основе теллура в высокотехнологичной электронике
  • Архивное хранение: системы долгосрочного сохранения данных используют соединения теллура

Охлаждение и регулирование температуры

  • Термоэлектрические охладители: охладители для вина, мини-холодильники и переносные охлаждающие устройства
  • Охлаждение процессоров: в компьютерных процессорах используются термоэлектрические охладители из теллурида висмута
  • Охладители автомобильных сидений: роскошные автомобили с термоэлектрической системой климат-контроля сидений
  • Медицинские устройства: системы хранения образцов и охлаждения пациентов с контролируемой температурой

Автомобильные применения

  • Прецизионные детали: сталь с добавлением теллура для улучшения обработки деталей двигателя
  • Свинцовые аккумуляторы: теллур повышает эффективность аккумуляторов в некоторых автомобильных применениях
  • Управление теплом: системы утилизации отработанного тепла с использованием термоэлектрических генераторов

Визуализация и обнаружение

  • Камеры безопасности: инфракрасные системы ночного видения с детекторами на основе теллура
  • Медицинская визуализация: рентгеновские детекторы в больницах и клиниках
  • Тепловизионные камеры: оборудование для обследования зданий и энергоаудита
  • Обнаружение пожара: дымовые и тепловые датчики с теллуровыми сенсорами
Незаметное влияние: теллур — один из самых «незаметных» элементов в химии: каждый день вы пользуетесь его преимуществами благодаря солнечной энергии, цифровому хранению данных и охлаждающим системам, хотя большинство людей никогда о нём не слышали!

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

Теллур: редчайший стабильный элемент Земли

Чрезвычайная редкость

Теллур в земной коре встречается реже золота: его распространённость составляет всего 0,001 ppm (1 ppb). Такая исключительная редкость делает его одним из самых редких стабильных элементов — более чем в 1 000 раз более редким, чем олово или сурьма.

Основные минералы

  • Теллуриды: теллур обычно встречается в соединении с металлами, а не в самородном виде
  • Калаверит (AuTe₂): теллурид золота, важный источник в некоторых золотых рудниках
  • Сильванит (AuAgTe₄): теллурид золота и серебра в эпитермальных месторождениях
  • Алтаит (PbTe): теллурид свинца в гидротермальных жилах
  • Гессит (Ag₂Te): теллурид серебра в месторождениях драгоценных металлов
  • Самородный теллур: редкие металлические кристаллы в окисленных зонах

Промышленные источники

Первичных рудников теллура не существует — весь промышленный теллур получают как побочный продукт:

  • Переработка меди (80%): электролитическое рафинирование меди даёт богатые теллуром анодные шламы
  • Переработка свинца (15%): выплавка свинца концентрирует теллур в шлаке и остатках
  • Добыча золота (5%): переработка теллуридных золотых руд даёт концентрат теллура

Центры мирового производства

  • Китай (50%): Jiangxi Copper Company и другие плавильные предприятия доминируют в мировом производстве
  • Япония (20%): JX Nippon Mining извлекает теллур при рафинировании меди
  • Россия (10%): Norilsk Nickel и другие горнодобывающие компании
  • США (8%): нефтеперерабатывающие предприятия Kennecott Utah Copper и ASARCO
  • Канада (5%): различные предприятия по добыче меди и драгоценных металлов

Геохимическое поведение

Халькофильная природа теллура означает, что он концентрируется в сульфидных минералах и следует за серой в геологических процессах. Его исключительная редкость обусловлена:

  • Потерей летучих веществ: теллур улетучился в космос на ранних этапах формирования Земли
  • Обеднением мантии: преимущественной концентрацией в ядре Земли
  • Гидротермальной подвижностью: теллур легко растворяется и переносится горячими флюидами

Космическая распространённость

Во Вселенной теллур образуется в процессе s-процессного нуклеосинтеза в звёздах асимптотической ветви гигантов. Несмотря на космическую редкость, обеднение теллура на Земле делает его чрезвычайно редким по сравнению с соседними элементами.

Критичность цепочки поставок

  • Стратегический материал: ограниченные поставки сдерживают производство солнечных панелей
  • Переработка: переработка солнечных панелей CdTe позволяет извлекать ценный теллур
  • Исследования замещения: учёные ищут альтернативы из-за ограничений поставок
Представление о редкости: если бы земная кора была футбольным полем, теллур занимал бы площадь меньше булавочной головки — и при этом этот невероятно редкий элемент обеспечивает революцию возобновляемой энергетики!

Обращение

Безопасность

Профиль безопасности теллура

Умеренно токсичен — уникальные опасности

Теллур и его соединения умеренно токсичны и вызывают некоторые уникальные биологические эффекты, нехарактерные для других элементов. Хотя теллур менее токсичен, чем ртуть или свинец, при работе с ним необходимы осторожность и особые меры безопасности.

Характерный эффект «чесночного дыхания»

Теллуровое дыхание — наиболее характерный эффект воздействия:

  • Диметилтеллурид: организм превращает теллур в летучее соединение с сильным запахом чеснока
  • Продолжительность: теллуровое дыхание может сохраняться в течение нескольких недель после прекращения воздействия
  • Обнаружение: служит биологическим показателем воздействия теллура
  • Безвредный индикатор: сам запах не опасен, но сигнализирует о воздействии

Воздействие на дыхательную систему и организм

  • Вдыхание: пыль теллура вызывает раздражение дыхательных путей и симптомы, похожие на пневмонию
  • Хроническое воздействие: может привести к накоплению теллура в печени и почках
  • Неврологические эффекты: высокие дозы потенциально поражают периферическую нервную систему
  • Репродуктивные эффекты: ограниченные данные указывают на возможное влияние на развитие

Безопасность на рабочем месте

  • Предел воздействия: допустимый предел OSHA PEL для теллура и его соединений составляет 0,1 мг/м³
  • Средства защиты: необходимы респираторы, перчатки и защита глаз
  • Вентиляция: местные вытяжные системы для обработки теллура
  • Гигиена: необходимы тщательное мытьё рук и отдельная рабочая одежда

Безопасность в электронной промышленности

  • Производство полупроводников: соединения теллура требуют специальных процедур обращения
  • Производство солнечных панелей: изготовление CdTe связано с опасностями, исходящими как от теллура, так и от кадмия
  • Переработка: электронные отходы, содержащие теллур, требуют соблюдения соответствующих протоколов

Безопасность потребительских товаров

  • Солнечные панели: герметично заключённый CdTe представляет минимальный риск при обычном использовании
  • Электронные устройства: теллур в устройствах памяти герметично изолирован и не создаёт риска воздействия
  • Утилизация: электронные отходы следует сдавать на переработку через надлежащие каналы

Действия в чрезвычайных ситуациях

  • Вдыхание: вывести пострадавшего на свежий воздух, наблюдать за симптомами со стороны дыхательной системы
  • Попадание на кожу: тщательно промыть водой с мылом
  • Попадание в глаза: промывать водой в течение 15 минут, обратиться за медицинской помощью
  • Проглатывание: обратиться в токсикологическую службу, не вызывать рвоту
Примечание по безопасности: хотя теллур требует осторожности в промышленных условиях, воздействие на потребителей через солнечные панели и электронику минимально. Характерный эффект «чесночного дыхания» облегчает обнаружение и контроль воздействия теллура.

Краткие ответы

Теллур: часто задаваемые вопросы

What is Теллур?

Теллур (symbol Te) is element 52 on the periodic table, a металлоид 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 Теллур?

Теллур'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 Теллур?

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

What is the atomic mass of Теллур?

The standard atomic weight of Теллур 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 Теллур?

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

What is the electronegativity of Теллур?

Теллур 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 Теллур, and when?

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

How common is Теллур on Earth?

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

← Предыдущий Sb Antimony Element 51 · Metalloid Далее → I Iodine Element 53 · Halogen