теллур

ТЕЛЛУР (от лат. tellus, род. падеж telluris — Земля; лат. Tellurium) Te

хим. элемент VI гр. периодической системы, относится к халькогенам, ат. н. 52, ат. м. 127,60. Природный Т. состоит из восьми изотопов: ¹²⁰Те (0,089%), ¹²²Те (2,46%), ¹²³Те (0,89%), ¹²⁴Те (4,74%), ¹²⁵Те (7,03%), ¹²⁶Те (18,72%), ¹²⁸Те (31,75%) и ¹³⁰Те (34,27%). Конфигурация внеш. электронной оболочки 5s² 5p⁴; степени окисления −2, +4, +6, редко +2; энергия ионизации при последоват. переходе от Те⁰ к Те⁶⁺ 9,010, 18,6, 28,0, 37,42, 58,8, 72,0 эВ; сродство к электрону ~ 2 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,10; атомный радиус 0,17 нм, ионные радиусы, нм (в скобках указаны координац. числа): Те² 0,207(6), Те⁴⁺ 0,066(3), 0,80(4), 0,111(6), Те⁶⁺ 0,057(4), 0,070(6).

Содержание в земной коре 1∙10 % по массе. Известно ок. 100 минералов Т., в т. ч. самородный Т., алтаит PbТе, гессит Ag₂Te, сильванит AuAgTe₄, калаверит AuТе₂, тетра-димит Bi₂Te₂S. Т. входит в качестве изоморфной примеси в сульфидные минералы-халькопирит, галенит, пирит, пентландит и др. Т. извлекают в осн. из медных, свинцовых, пиритных руд, где он находится как в рассеянном состоянии, так и в виде микровкрапленностей собств. минералов. Известны золото-теллуровые месторождения с собственно теллуровой минерализацией, не имеющие существенного значения.

Свойства. Т. — серебристо-серое вещество с металлич. блеском, в тонких слоях на просвет-красно-коричневого цвета, в парах-золотисто-желтый. Кристаллизуется в гексагон. решетке, а = 0,44566 нм, с = 0,59268 нм, z = 3, пространственная группа P3₁21; структура состоит из параллельно расположенных спиральных цепочек; плотн. 6,247 г/см³. Т. наз. аморфный Т. с плотн. ~ 5,9 г/см³, получаемый осаждением из растворов, представляет собой микродисперсный кристаллический Т. При давлении ~ 4,2 ГПа при 25 °C образуется модификация TeII со структурой типа β-Sn, а при ~6,3 ГПа-ТеIII с ромбоэдрич. структурой; обе модификации имеют металлич. свойства. Т. пл. 449,8 °C, т. кип. 990 °C; 25,8 Дж/(моль∙К); 17,5 кДж/моль, 51,0 кДж/моль; 49,46 Дж/(моль∙К); теплопроводность 1,8 Вт/(м∙К)∙ температурный коэф. линейного расширения 0,2∙10⁻⁶ К⁻¹; уравнения температурной зависимости давления пара для кристаллического Т. lgp (мм рт. ст.) = = 19,667 — 9232/T+ 2,100 lg T+ 2,308∙10⁻³ Т (298 — 723 К), для жидкого lgp (мм рт. ст.) = 6,402 — 6016/Т — −0,4001gT(723-_1263 K); ρ 3,7∙10⁹ Ом∙м, температурный коэф. ρ 3,79∙10⁻³ К⁻¹; полупроводник p-типа, ширина запрещенной зоны 0,32 эВ. Расплав Т. выше ~ 700 °C обладает металлической проводимостью. Т. диамагнитен, магн. восприимчивость — 0,31∙10⁻⁹. Твердость по Моосу 2,3, по Бринеллю 180–270 МПа; сопротивление разрыву 10,8 МПа. Т. хрупок, при нагревании становится пластичным.

Для Т. нормальный электродный потенциал 0,56 В. Т., даже дисперсный, устойчив на воздухе, но при нагр. горит (пламя голубое с зеленым ореолом) с образованием TeO₂ (см. теллура оксиды). Кристаллический Т. реагирует с водой выше 100 °C, аморфный-выше 50 °C. Конц. растворы щелочей растворяют Т. с образованием теллуридов и теллуритоз. Соляная кислота и разб. H₂SO₄ на Т. не действуют, конц. H₂SO₄ растворяет его, образующиеся красные растворы содержат катион. Разб. HNO₃ окисляет Т. до теллуристой кислоты H₂TeO₃ (соли-теллуриты), концентрированная-до Те₂O₃ (ОН) NO₃. Сильными окислителями (HClO₃, KMnO₄ и др.) окисляется до теллуровой кислоты H₆ТеО_б (соли-тел-лураты). Т. раств. в растворах сульфидов и полисульфидов щелочных металлов (с образованием тиотеллуридов и тио-теллуритов), в солянокислых растворах Fed,. Реагирует с растворами солей Ag. В CS₂ не растворяется. С Cl₂, F₂ и Br₂ реагирует при комнатной температуре, с I₂ — при нагр., сплавляется с S, P (соединений при этом не образует), As (давая As₂Te₃), с Si (с образованием Si₂Te₃ и SiTe), с Se (образуя при кристаллизации твердые растворы). С бором и углеродом непосредственно не взаимод., с CO при нагр. образует газообразный нестойкий карбонил ТеСО. При сплавлении с металлами получают теллуриды.

Теллуроводород H₂Те — бесцветный газ с неприятным запахом; в жидком состоянии зеленовато-желтый, кристаллический-лимонно-желтый; т. кип. −2 °C, т. пл. −51 °C; плотн. 5,81 г/л; для газа 35,6 Дж/(моль∙К), 99,7 кДж/моль, 222,8 Дж/(моль∙К); ΔH_пл 4,2 кДж/моль, 23 кДж/моль; а сухом воздухе при комнатной температуре медленно разлагается, во влажном окисляется до Т.; при нагревании на воздухе горит, давая TeO₂; растворимость в воде 0,1 М, водный раствор-слабая кислота, К₁ 2∙10⁻³; сильный восстановитель; получают взаимодействием Al₂Те₃ с соляной кислотой, а также электролизом раствора H₂SO₄ с теллуровым катодом при 0 °C; применяют для получения Т. высокой чистоты.

Гексафторид ТеF₆ — бесцветный газ; т. пл. −37,8 °C, т. возг. −38,6 °C; плотн. 10,7 г/л; для газа 117,6 Дж/(моль∙К), −1318 кДж/моль, 336 Дж/(моль∙К); 9 кДж/моль, 27 кДж/моль; в сухом воздухе устойчив, не действует на стекло; в воде раств., постепенно гидролизу ясь с образованием фторотеллуровых кислот ТеF_n(OH)_6-n, где n — от 1 до 4, и в конечном счете-теллуровой кислоты; с фторидами металлов образует соед., напр. Ag[TeF₇] и Ba[TeF₈]; получают фторированием Т. при нагревании. Тстрафторид TeF₄-кристаллы ромбич. сингонии; т. пл. 129,6 °C, т. кип. 194 °C (с разл.); плотн. 4,22 г/см³; очень гигроскопичен, легко гидролизуется; с фторидами щелочных металлов образует пентафторотеллураты M[TeF₅]; получают действием SeF₄ на TeO₂. Фториды Т. — фторирующие агенты.

Тетрахлорид ТеCl₄-желтые кристаллы; т. пл. 224 °C, т. кип. 381,8 °C; плотн. 3,01 г/см³; уравнение температурной зависимости давления пара gp (мм рт. ст.) = 8,791 — — 3941/T (497 — 653 К); −323,8 кДж/моль, 18,9 кДж/моль, 71,1 кДж/моль; очень гигроскопичен, водой гидролизуется; в конц. HCl раств., образуя хлоротел-луровую кислоту H₂ТеCl₆; из солянокислых растворов экстрагируется трибутилфосфатом и др. орг. растворителями; с хлоридами щелочных металлов образует гекса- М₂[ТеCl₆] и пентахлортел-лураты М[ТеCl₅], с хлоридами Al, Fe(III), Zr и др. — комплексы с катионами, напр. ТеCl₃ [GaCl₄]; получают хлорированием Т.; ТеCl₄-исходное вещество для получения Т. высокой чистоты. Коричневый дихлорид ТеCl₂ устойчив в парах и м. б. сконденсирован в жидкость. Получены также два кристаллич. низших хлорида-серебристо-серый Те₂Cl₃ и метастабильный черный с металлич. блеском Те₂Cl.

Осаждением из водных растворов можно получить сульфиды TeS₂ и TeS₃, разлагающиеся при нагр.; известны TeS₇ и Te₇S₁₀. Тиотеллураты (напр., Na₂TeS₃) м. б. получены растворением Т. в растворе полисульфидов щелочных металлов или S — в растворах полителлуридов, а также сплавлением. Тиотеллураты-промежут. продукты в некоторых процессах извлечения Т.

• см. также теллурорганические соединения

Получение. Осн. источники Т. — шламы электролитич. рафинирования Cu и шламы сернокислотного производства, а также щелочные дроссы рафинирования Pb. При переработке сернокислотных шламов методом обжига (см. селен) Т. остается в огарке, который выщелачивают соляной кислотой. Из солянокислого раствора пропусканием SO₂ осаждают Se, после чего раствор разбавляют до содержания кислоты 10–12% и при нагр. действием SO₂ осаждают Т.

При спекании шламов с содой и послед. выщелачивании Т. переходит в раствор и при нейтрализации осаждается в виде TeO₂. Т. получают либо прямым восстановлением TeO₂ углем, либо осаждением при действии SO₂ на солянокислые растворы TeO₂. При переработке шламов сульфидным методом (выщелачивание раствором Na₂S) Т. выделяют из раствора (после осаждения Se аэрацией) действием сухого Na₂S₂O₃:

Na₂TeS₃ + 2Na₂SO₃ → Те + 2Na₂S₂O₃ + Na₂S

При переработке медеэлектролитных шламов Т. в осн. переходит в содовые шлаки, получающиеся при переплавке остатков на золото-серебряный сплав ("металл Дорэ"). При использовании сульфатизации часть Т. переходит в сульфатные растворы вместе с Cu. Из них Т. осаждают действием металлич. Cu:

H₂TeO₃ + 4H₂SO₄ + 6Cu → Те + Cu₂Те + 4CuSO₄ + 6H₂O

Из содовых шлаков Т. извлекают после растворения в воде либо нейтрализацией с осаждением TeO₂ (его очищают переосаждением из сульфидных или кислых растворов, растворяют в щелочи и выделяют Т. электролизом), либо прямо из содового раствора электролизом осаждают черновой Т. Его восстанавливают А1 в щелочном растворе:

6Те + 2А1 + SNaOH → 3Na₂Te₂ + 2NaAlO₂ + 4H₂O Затем Т. осаждают аэрацией:

2Na₂Te₂ + 2H₂O + O₂ → 4Те + 4NaOH

Для очистки Т. используют переосаждение из кислых, щелочных или теллуридных растворов. Дополнит. очистка достигается при переплавке порошкообразного Т. с добавкой NaNO₃ и др. реагентов. Для получения Т. высокой чистоты используют его летучие соед., в частности ТеCl₄, который очищают дистилляцией или ректификацией и экстракцией из солянокислого раствора. После гидролиза хлорида TeO₂ восстанавливают H₂. Иногда для очистки используют также H₂Те. На завершающих стадиях очистки применяют вакуумную сублимацию, дистилляцию или ректификацию Т., а также зонную плавку или направленную кристаллизацию.

Определение. Большинство методов качеств. обнаружения Т. основано на окислительно-восстановит. реакциях. При использовании щелочных растворов станнита, фосфорноватистой кислоты и др. восстановителей получают черный или коричневый осадок, в реакциях с солями Cu и персульфатом Na-красно-коричневый комплекс Cu(II). Из орг. реагентов применяют антразо, который в солянокислой среде с соединениями Т. дает сине-зеленый осадок.

Количественно Т. определяют гравиметрически (с осаждением либо элементарного Т. при действии восстановителей, либо TeO₂), титриметрически (чаще других используют тиосульфатный и иодометрич. методы), фотометрич. и флуорометрич. методами (основаны на образовании комплексов с серосодержащими орг. реагентами — висмутолом II, диэтилдитиокарбаматом, тиомочевиной и их производными, а также с орг. основаниями — производными пиразо-лона и родаминовыми красителями). Используют полярографич. и атомно-адсорбционный методы.

Применение. Важнейшая область применения Т.—синтез разл. теллуридов, обладающих полупроводниковыми свойствами. Т. используют также в металлургии для легирования чугуна и стали, Pb, Cu (для повышения их мех. и хим. стойкости). Т. и его соед. применяют в производстве катализаторов, спец. стекол, инсектицидов, гербицидов и т. п.

Мировое производство Т. (без СССР) ок. 220 т/год (1985). Осн. производители-Япония, США и Канада.

Т. в 1782 выделил И. Мюллер, в 1789-П. Китабейль, в 1798 Т. выделил и идентифицировал М. Клапрот.

Т. и в особенности его соед. токсичны. Т. вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию и пневмосклероз, нарушения нуклеинового и белкового обмена и др. ПДК Т. в воздухе 0,01 мг/м³, в воде 0,01 мг/л.

^{Лит.: Чижиков Д. М., Счастливый В. П., Теллур и теллуриды, М., 1966; Сошникова Л. А., Купченко М. М., Переработка медеэлектро-литных шламов, М., 1978. См. также лит. при ст. селен.}

_{П. И. Федоров}