52 Te Теллур 127,6
металлоид p-блок Период 5 Группа 16

Теллур

Te · Элемент 52 · Металлоид

Редок на Земле, распространён во Вселенной и обеспечивает работу перезаписываемых оптических дисков.

Состояние при 20°C твёрдое
Атомная масса 127,6 u
Электронная конфигурация[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴

Строение

Атом теллур

Это не диаграмма 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 химических связей.

Облако орбитали

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждый столбец показывает положение теллур 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
Кем открытFranz-Joseph Muller von Reichenstein

Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

Каков размер атома теллур?

Радиус 139 pm — это 0,139 нм, поэтому около 3,6 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.

Тепловой диапазон

Твёрдое, жидкое, газ — и когда

Теллур находится в жидком состоянии в диапазоне 538 K — от 723 K до 1261 K.

Положение

Положение в таблице

Теллур находится в периоде 5, группе 16. Все элементы группы 16 имеют одинаковое число внешних электронов, поэтому ведут себя очень похожим образом.

Другие Металлоиды

Все металлоиды

История

Что такое теллур и как его обнаружили

Редок на Земле, распространён во Вселенной и обеспечивает работу перезаписываемых оптических дисков.

Открытие теллур

Случайное открытие в золотом краю

Трансильвания, 1782 год

Франц-Йозеф Мюллер фон Райхенштейн, главный инспектор рудников Трансильвании (ныне Румыния), обнаружил необычную металлическую руду в золотых рудниках Златны. Местные рудокопы называли её «aurum paradoxum» («парадоксальное золото»), поскольку она напоминала золото, но необычно вела себя при переработке.

Химическое расследование

Мюллер три года исследовал это таинственное 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 «Tellurium» от латинского «tellus» («земля»)
«Этот минерал содержит необычный металл белого цвета, ещё не описанный, который я предлагаю назвать теллуром — от латинского слова, обозначающего землю». — оригинальное описание Мюллера

Подтверждение в Берлине

Мартин Генрих Клапрот (1798), известный немецкий химик, открывший уран и цирконий, подтвердил работу Мюллера. Клапрот независимо выделил теллур из той же трансильванской руды и подтвердил его элементную природу.

Ранние заблуждения

На протяжении десятилетий теллур путали с селеном из-за сходства их свойств:

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

Раскрытие связи с золотом

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

Возникновение промышленных применений

  • 1900-е: теллур стали использовать в чугуне и стальных сплавах для улучшения обрабатываемости
  • 1920-е: открытие термоэлектрических свойств теллурида висмута
  • 1940-е: военные применения в системах инфракрасного обнаружения
  • 1960-е: 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 переключением фаз выявили уникальную способность теллура быстро переходить между кристаллическим и аморфным состояниями, что позволило создать:

  • перезаписываемые оптические носители (CD, DVD, Blu-ray)
  • компьютерную память следующего поколения
  • высокоскоростные системы хранения данных
От тайны к чуду: путь теллура от загадочной руды в трансильванских золотых рудниках до технологии, обеспечивающей 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) относятся к наиболее экономичным фотоэлектрическим технологиям, преобразуя солнечный свет в электричество с эффективностью более 22%. Для этих тонкоплёночных солнечных панелей требуется всего 3–5 граммов теллура на киловатт, что делает экономически целесообразным широкомасштабное внедрение солнечной энергетики.

Термоэлектрические применения

  • Теллурид висмута (Bi₂Te₃): первоклассный термоэлектрический материал для твердотельного охлаждения и генерации энергии
  • Элементы Пельтье: охлаждение ЦП, контроль температуры лазерных диодов и научных приборов
  • Термоэлектрические генераторы: преобразование избыточного тепла в электричество в автомобильной и промышленной сфере
  • Космические применения: радиоизотопные термоэлектрические генераторы для дальних космических миссий

Технологии хранения данных

  • Память с переключением фаз (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: современные 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 устойчивость к коррозии
  • Чугун: теллур измельчает структуру зёрен и уменьшает глубину отбела

Химический катализ

  • Вулканизация резины: ускорители на основе теллура для высокотемпературных применений резины
  • Катализаторы окисления: соединения теллура в реакциях селективного окисления
  • Полимеризация: радикальная полимеризация при участии теллура для контролируемого синтеза полимеров

Оптические применения

  • Инфракрасная оптика: окна из теллурида цинка для лазерных систем CO₂
  • Электрооптические устройства: теллурид кадмия для инфракрасного обнаружения и формирования изображений
  • Нелинейная оптика: кристаллы теллура для преобразования частоты и оптической коммутации
  • Волоконная оптика: волокна из теллуритного стекла для передачи среднего инфракрасного излучения лазера

Полупроводниковые технологии

  • Теллурид ртути-кадмия (HgCdTe): первоклассный материал для инфракрасных детекторов в военной и космической сфере
  • Топологические изоляторы: теллурид висмута для исследований квантовых вычислений
  • Рентгеновские детекторы: теллурид кадмия-цинка для систем медицинской визуализации
  • Исследования фотоэлектрических устройств: 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 досмотровых систем
  • 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: во многих коммерческих солнечных установках используется тонкоплёночная технология на основе теллурида кадмия
  • Домашние солнечные системы: панели CdTe обеспечивают экономичное бытовое производство солнечной энергии
  • 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 переключением фаз позволяют многократно записывать и стирать данные
  • Компьютерная память: современная память на основе теллура используется в высококачественной электронике
  • Архивное хранение: в системах долговременного хранения данных применяются соединения теллура

Охлаждение и контроль температуры

  • Термоэлектрические охладители: винные холодильники, мини-холодильники и переносные охлаждающие устройства
  • Охлаждение ЦП: в компьютерных процессорах используются термоэлектрические охладители из теллурида висмута
  • Охлаждение автомобильных сидений: роскошные автомобили с термоэлектрическим климат-контролем сидений
  • Медицинские устройства: системы хранения образцов и охлаждения пациентов с контролируемой температурой

Автомобильные применения

  • Прецизионные детали: сталь с добавлением теллура для улучшения обработки деталей двигателей
  • Свинцовые аккумуляторы: теллур повышает характеристики аккумуляторов в некоторых автомобильных системах
  • Управление теплом: системы утилизации избыточного 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 энергетического аудита
  • Обнаружение пожара: датчики дыма и тепла с датчиками на основе теллура
Незаметное влияние: теллур — один из самых «незаметных» элементов в химии: каждый день вы пользуетесь его преимуществами благодаря солнечной энергии, цифровому хранению данных и системам охлаждения, хотя большинство людей никогда о нём не слышали!

Откуда он происходит

Нахождение в природе

0,001 мг/кг земной коры · более распространён, чем 32% элементов

Теллур: самый редкий стабильный элемент Земли

Исключительная 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 благородных 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 благородных металлов

Геохимическое поведение

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

  • Потеря летучих веществ: теллур улетучился в космос в период раннего формирования Земли
  • Обеднение мантии: преимущественная концентрация в ядре Земли
  • Гидротермальная подвижность: легко растворяется и рассеивается горячими флюидами

Космическая распространённость

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

Критическое значение для 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 ограниченности поставок
Оценка редкости: если бы земная кора была футбольным полем, теллур занимал бы площадь меньше булавочной головки — и всё же этот невероятно редкий элемент питает революцию возобновляемой энергетики!

Обращение

Безопасность

Профиль безопасности теллура

Умеренно токсичен — особые опасности

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

Характерный эффект «чесночного дыхания»

Запах теллура изо рта — наиболее характерный эффект воздействия:

  • Диметилтеллурид: организм преобразует теллур в летучее соединение с сильным запахом чеснока
  • Продолжительность: запах теллура изо рта может сохраняться в течение нескольких недель после прекращения воздействия
  • Обнаружение: служит биологическим индикатором воздействия теллура
  • Безвредный индикатор: сам запах не опасен, но свидетельствует 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
  • Неврологическое воздействие: высокие дозы потенциально влияют на периферическую нервную систему
  • Репродуктивное воздействие: ограниченные данные указывают на возможные нарушения развития

Безопасность на рабочем месте

  • Предел воздействия: PEL OSHA для теллура и его соединений составляет 0,1 мг/м³
  • Средства защиты: обязательны респираторы, перчатки и защита глаз
  • Вентиляция: при переработке теллура необходимы системы местной вытяжки
  • Гигиена: обязательны 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, обусловленными теллуром и кадмием
  • Переработка: электронные отходы, содержащие теллур, требуют соблюдения надлежащих 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 представляет риска воздействия
  • Утилизация: электронные отходы следует сдавать на переработку через надлежащие каналы

Действия в чрезвычайной ситуации

  • Вдыхание: вынести пострадавшего на свежий воздух, наблюдать за симптомами нарушения дыхания
  • Попадание на кожу: тщательно промыть водой с мылом
  • Попадание в глаза: промывать водой в течение 15 минут, обратиться за медицинской помощью
  • Проглатывание: связаться с токсикологическим центром, 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» позволяет легко обнаружить и контролировать воздействие теллура.

Краткие ответы

Теллур: часто задаваемые вопросы

Что такое Теллур?

Теллур (символ Te) — элемент 52 в периодической таблице, представитель семейства металлоид в 5 периоде, 16 группе. Редок на Земле, распространён во Вселенной и обеспечивает работу перезаписываемых оптических дисков. При комнатной температуре это твёрдое вещество.

Какова электронная конфигурация Теллур?

Электронная конфигурация Теллур в основном состоянии — [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴; она включает 5 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 18, 6. На внешней оболочке находится 6 электронов, что определяет характер химических связей.

Каковы температуры плавления и кипения Теллур?

Теллур плавится при 722.7 K (449.5 °C) и кипит при 1261 K (987.9 °C).

Какова атомная масса Теллур?

Стандартная атомная масса Теллур составляет 127.6 u. Это средневзвешенное значение для его природных изотопов, поэтому оно редко бывает целым числом.

Какова плотность Теллур?

Плотность Теллур составляет 6.24 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Теллур примерно в 6.2× тяжелее.

Какова электроотрицательность Теллур?

Электроотрицательность Теллур по шкале Полинга составляет 2.1. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Значения в этом среднем диапазоне обычно соответствуют ковалентным, а не преимущественно ионным связям.

Кто и когда открыл Теллур?

Теллур был открыт в 1783 году Franz-Joseph Muller von Reichenstein. Назван в честь латинское tellus, «земля».

Насколько распространён Теллур на Земле?

На долю Теллур приходится около 0.001 мг/кг земной коры — это действительно редкий элемент, поэтому он дорог.