Telluur

Allikas: Vikipeedia
52


6
18
18
8
2
Te
127,60
Telluur
Ristlõige telluurikangist (ingot)

Telluur on keemiline element sümboliga Te ja järjekorranumbriga 52. Telluur kuulub poolmetallide ehk metalloidide hulka. Telluur on tervikuna universumis tavaline, aga Maal üsna haruldane.

Telluur on hõbedane ja habras pooljuhtiv tahke aine, mille tihedus normaaltingimustel on 6,24 g/cm3 ja mille sulamistemperatuur on 449,51 °C, keemistemperatuur on 988,85 °C.[1] Sel on 8 stabiilset isotoopi, massiarvudega 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 ja 130.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Telluuri maagi (ladina keeles tellus tähendab "maa") avastas 18. sajandil Rumeenias Franz Joseph Müller von Reichenstein, kes arvas, et see on antimon või vismut. Tegelikult oli see maak kuldtelluriit AuTe2. Kolm aastat uuris Reichenstein maaki ja tõestas, et on leidnud uue elemendi. Ta avaldas oma leiud varjatud päevikus ning need tulemused jäid suuresti märkamatuks. 1796. aastal saatis Reichenstein proovi Berliini Martin Heinrich Klaprothile, kes kinnitas ta leiud. Klaproth suutis toota puhta proovi ja andis sellele nime telluur. Klaprothi kätte oli varemgi sarnane poolmetall juhtunud, kui 1789. aastal oli talle samasuguse proovi saatnud Ungari teadlane Paul Kitaibel.[2]

Füüsikalised omadused[muuda | muuda lähteteksti]

Telluurdioksiidi pulber

Telluuril on kaks allotroopi: kristalliline ja amorfne. Kristallilisena on telluur hõbekas-valge ja metalse läikega. See on väga habras ja väga kergesti pulberiseeritav poolmetall. Amorfsena on telluur tumepruun pulber, mis on sadestatud telluuri happest (Te(OH)6). Telluur on pooljuht, mille juhtivus võib suureneda olenevalt aatomite paigutusest aines. Juhtivus suureneb, kui telluuri valgustada.[3] Sulatatuna söövitab telluur vaske, rauda ja roostevaba terast. Kalkogeenidest on telluuril kõige kõrgemad sulamis- ja keemistemperatuurid, vastavalt 449,51 °C ja 987,85 °C.[1]

Keemilised omadused[muuda | muuda lähteteksti]

Telluur moodustab ühendeid sarnaselt väävli ja seleeniga. Telluur põleb rohekas-sinise leegiga ja moodustab seejuures telluuroksiidi. Telluur ei lahustu vees, aga lahustub enamikus hapetes ja mõnedes leelistes. Telluuril on ebatavaline omadus, mida enamikul elementidel pole: kullaga reageerimine. Kuld reageerib üldiselt väga väheste elementidega. Kulla ja telluuri ühend on kuldtelluuriit. Enamik maas leiduvast kullast, mis pole puhas kuld, on kuldtelluuriidi kujul.[4][5]

Isotoobid[muuda | muuda lähteteksti]

Looduslikult leiduval telluuril on 8 isotoopi. 6 eelnevalt mainitud isotoopidest on stabiilsed: 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te ja 126Te. On leitud, et teised kaks, 128Te ja 130Te, võivad olla natuke radioaktiivsed.[6] Telluuri radioaktiivsetel isotoopidel on väga pikk poolestusaeg, näiteks 128Te poolestusaeg on 2,2 * 1024 aastat. See on pikim teadaolev poolestusaeg kõikide radioaktiivsete isotoopide hulgast, kusjuures 2,2 * 1024 aastat on 160 triljonit (1012) korda pikem aeg kui teadaoleva universumi vanus.

Leidumine ja tootmine[muuda | muuda lähteteksti]

Telluuri tootmine 2010

Telluur on üks haruldasemaid elemente maakoores: arvatavasti umbes üks osa miljardist. Seega on telluur haruldasem kui kuld, hõbe või plaatina. Arvatakse, et telluuri haruldus Maal on seotud protsessidega Maa tekkimise ajal. Telluuri on puhtal kujul väga vähe, peamiselt on ta maa sees mingi ühendina.[5] Telluuri toodetakse umbes 220 tonni aastas. 2009. aastal olid peamised tootjad Kanada, USA, Peruu ja Jaapan.[4]

Telluuri saadakse jääkproduktina vase elektrolüütilisel puhastamisel. Umbes 1000 tonni vase puhastamisel saadakse 1 kg telluuri.

Telluuri tootmine kulla, vase, hõbeda puhastamisel[muuda | muuda lähteteksti]

Alustuseks võetakse maak, mis sisaldab telluuri, ja kuumutatakse seda õhu käes naatriumkarbonaadiga 500 °C juures. Metalli ioonid muutuvad metalliks ja telluur muutub naatriumtelluuriidiks.

Kulla- ja telluurimaak (Calaverite)

M2Te + O2 + Na2CO3 → Na2TeO3 + 2 M + CO2

Eelnevas võrrandis on M üks järgnevatest metallidest: vask (Cu), hõbe (Ag) või kuld (Au). Telluuriit saadakse kätte vee abiga ja on nüüd lahuses hüdrotelluuriidina HTeO3−. Selle protsessi käigus tekib ka seleeniühendeid. Nüüd on vaja eemaldada hüdrotelluuriidid, selleks lisatakse väävelhapet. Hüdrotelluuriidid muutuvad mittelahustuvateks telluurdioksiidideks, aga seleeniühendid jäävad lahusesse.

HTeO3- + OH- + H2SO4 → TeO2 + SO42- + 2 H2O

Telluur saadakse kätte telluurdioksiidist elektrolüüsi abil või pannes TeO2 reageerima väävelhappega.

TeO2 + 2 SO2 + 2H2O → Te + 2 SO42- + 4 H+.[7]

Ühendid[muuda | muuda lähteteksti]

Telluur kuulub kalkogeenide gruppi, kuhu kuuluvad veel ka hapnik, väävel, seleen ja poloonium. Telluuri- ja seleeniühendid on sarnased. Telluuril võib olla 4 oksüdatsiooniastet: -2, +2, +4 ja +6, millest +4 on kõige tavalisem. Telluur võib moodustada ühendi metalliga, näiteks tsingiga (ZnTe), mille oksüdatsiooniaste on siis -2. Kui telluur moodustab ühendi halogeeniga, siis saab see oksüdatsiooniastme +2, näiteks TeCl2, TeBr2 või TeI2. Telluur saab moodustada ühendi ka hapnikuga, näiteks TeO2.[8]

Kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Metallurgia[muuda | muuda lähteteksti]

Metallurgia võtab enda alla kõige suurema osa telluuri kasutusest. Telluuri kasutatakse metallurgias raua-, roostevaba terase-, vase- ja pliisulamites. Telluuri lisamine vasele ja terasele muudab sulami masintöödeldavamaks. Telluur muudab plii tugevamaks ja vastupidavamaks ning vähendab väävelhappe söövitavust.[9][10]

Elektroonikatööstus ja pooljuht[muuda | muuda lähteteksti]

Telluuri kasutatakse kaadmiumtelluuriidina (CdTe) päikesepaneelides. Rahvusvahelise taastuvenergia labori katsed telluuri kohta näitasid väga häid efektiivsusi päikesepaneelide elektrigeneraatorites. Massiivne kaadmiumtelluuriidi päikesepaneelide tootmine on märkimisväärselt tõstnud telluuri nõutust. Kui osa kaadmiumist asendada tsingiga, saadakse (Cd,Zn)Te, mis on tahkes olekus röntgenkiirguse detektor, mis asendab ühekordselt kasutatavaid kilesid.[11] Sulatades telluuri kaadmiumi ja elavhõbedaga, saadakse infrapunase kiirgusele tundlik pooljuhi. Vismuttelluuriide (Bi2Te3) ja pliitelluuriide kasutatakse termoelektrilistes seadetes ning pliitelluuriide ka kauginfrapuna detektorites.[12][13][14]

Muud kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

  • Seleen ja telluur suurendavad klaasis valguskiirte murdumist, mida kasutatakse optilistes kiududes.[16][17]
  • Telluuri ja seleeni kasutatakse koos baariumperoksiidiga detonaatorites.[18]
  • Kummi vulkaniseerides telluuriga, mitte seleeni või väävliga, muutub kumm palju vastupidavamaks kuumusele.[19]

Bioloogiline roll[muuda | muuda lähteteksti]

Telluuril pole teadaolevalt bioloogilist funktsiooni, aga seened võivad aminohapetes telluuri kasutada väävli ja seleeni asemel.[21] Erinevad organismid on näidanud väga varieeruvat vastupanu telluurile. Paljud bakterid, näiteks Pseudomonas aeruginosa, muudavad telluuriidi elemendiliseks telluuriks, mis kuhjub ja põhjustab raku muutumise drastiliselt tumedamaks.[22]

Ettevaatusabinõud ja ohtlikkus[muuda | muuda lähteteksti]

Telluuri ja telluuriühendeid peetakse väheohtlikuks, kuigi telluuriga peaks hoolikalt tegelema. Äge mürgitus on üsna haruldane ja seda on raske ravida.[23] Pole väidetud, et telluur tekitaks vähki.

Kui hingata sisse juba küllaltki vähe telluuriaure (0,01 mg/m3), siis võib tekkida niinimetatud "telluuri hingeõhk". See on väidetavalt sarnane küüslaugu haisule.[15] Seda haisu tekitab organism, kui ta seob telluuri dimetüüliga ( (CH3)2Te ). See on lenduv ühend, millel on kibe küüslaugule sarnane lõhn. Inimeste kokkupuuted telluuriga on üldiselt järgmised: sissehingamine, kokkupuude nahaga, allaneelamine, kokkupuude silmadega. Telluuri ei tohiks sattuda organismi üle 0,1mg/m3 kaheksatunnise tööpäeva jooksul. Kui organismi satub 25 mg/m3 korraga, võib telluur koheselt olla väga ohtlik tervisele ja elule.[24]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 ""Ptable"" Kasutatud 26.10.2016.
  2. ""Periodic table: Tellurium"" Kasutatud 26.10.2016.
  3. Berger, Lev Isaakovich (1997). "Tellurium". Semiconductor materials. CRC Press. pp. 89–91.
  4. 4,0 4,1 ""Lennetech: Tellurium"" Kasutatud 26.10.2016.
  5. 5,0 5,1 ""Chemistry Explained: Tellurium"" Kasutatud 26.10.2016.
  6. Audi, G.; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3–128.
  7. Wiberg, Egon; Holleman, Arnold Frederick (2001). Nils Wiberg, ed. Inorganic chemistry. translated by Mary Eagleson. Academic Press. p. 588. ISBN 0-12-352651-5.
  8. Emeleus, H. J. (1990). A. G. Sykes, ed. Advances in Inorganic Chemistry. 35. Academic Press.
  9. George, Micheal W. (2007). "Mineral Yearbook 2007: Selenium and Tellurium" (PDF). United States geological Survey.
  10. "Study on the structure and property of lead tellurium alloy as the positive grid of lead-acid batteries". Journal of Alloys and Compounds. 475: 102–109.
  11. Saha, Gopal B. (2001). "Cadmium zinc telluride detector". Physics and radiobiology of nuclear medicine. New York: Springer. pp. 87–88. ISBN 978-0-387-95021-1. 
  12. Fthenakis, Vasilis M.; Kim, Hyung Chul; Alsema, Erik (2008). "Emissions from Photovoltaic Life Cycles". Environmental Science & Technology. 42 (6): 2168–2174.
  13. Sinha, Parikhit; Kriegner, Christopher J.; Schew, William A.; Kaczmar, Swiatoslav W.; Traister, Matthew; Wilson, David J. (2008). "Regulatory policy governing cadmium-telluride photovoltaics: A case study contrasting life cycle management with the precautionary principle". Energy Policy. 36: 381–387.
  14. Zweibel, K. (2010). "The Impact of Tellurium Supply on Cadmium Telluride Photovoltaics". Science. 328 (5979): 699–701.
  15. 15,0 15,1 Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press.
  16. Nishii, J.; Morimoto, S.; Inagawa, I.; Iizuka, R.; Yamashita, T.; Yamagishi, T. (1992). "Recent advances and trends in chalcogenide glass fiber technology: a review". Journal of Non-Crystalline Solids. 140: 199–208.
  17. ) El-Mallawany, Raouf A. H. (2002). Tellurite glasses handbook: physical properties and data. CRC Press. pp. 1–11.
  18. Johnson, L. B. (1960). "Correspondence. Representing Delay Powder Data.". Industrial & Engineering Chemistry.
  19. Morton, Maurice (1987). "Sulfur and Related Elements". Rubber Technology. Springer. p. 42.
  20. Kwantes, W. (1984). "Diphtheria in Europe". The Journal of Hygiene 93 (3): 433–437. doi:10.1017/S0022172400065025. PMC 2129475. PMID 6512248. 
  21. Ramadan, Shadia E.; Razak, A. A.; Ragab, A. M.; El-Meleigy, M. (1989). "Incorporation of tellurium into amino acids and proteins in a tellurium-tolerant fungi". Biological Trace Element Research. 20 (3): 225–32.
  22. Chua SL, Sivakumar K, Rybtke M, Yuan M, Andersen JB, Nielsen TE, Givskov M, Tolker-Nielsen T, Cao B, Kjelleberg S, Yang L (2015). "C-di-GMP regulates Pseudomonas aeruginosa stress response to tellurite during both planktonic and biofilm modes of growth". Scientific Reports 5: 10052. doi:10.1038/srep10052. PMC 4438720. PMID 25992876. 
  23. Harrison, W.; Bradberry, S.; Vale, J. (1998-01-28). "Tellurium". International Programme on Chemical Safety.
  24. ""CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Tellurium"" Kasutatud 29.10.2016.
Keemiliste elementide perioodilisussüsteem
Metallid Poolmetallid Väärisgaasid Mittemetallid Leelismetallid Leelismuldmetallid Lantanoidid Aktinoidid
Germaanium - Arseen - Antimon - Telluur - Astaat