Телурът е химичен елемент с атомен номер 52 и символ Te, разположен в шестнадесета група на периодичната система, известна още като халкогенна група. Той заема междинно положение между неметалите и металите и се класифицира като металоид, проявяващ както неметални, така и металоподобни свойства.
| Телур | |
 |
|
| Основна информация за химичния елемент | |
| Chemical Element UID | element-telur-14729-ca45bb |
| Име на елемента (български) | Телур |
| Латинско / международно наименование | Tellurium |
| Алтернативни имена | Tellur |
| Химичен символ | Te |
| Пореден номер (атомно число) | 52 |
| Период и група в таблицата | Период 5, Група 16 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Металоид |
| Класификация по IUPAC | Халкоген |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо вещество |
| Цвят / външен вид | Сребристобял, метален блясък |
| Етимология на името | От лат. tellus – земя |
| Атомна и квантова структура | |
| Атомна маса | 127.60 u |
| Средна атомна маса | 127.60 u |
| Изотопи | ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te |
| Средна атомна маса (CIAAW референция) | 127.60 ± 0.03 |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴ |
| Електронни обвивки (shell distribution) | 2, 8, 18, 18, 6 |
| Брой валентни електрони | 6 |
| Квантови числа на външния електрон | n=5, l=1 |
| Енергийно ниво на външния електрон | 5p |
| Електронен афинитет | 190.2 kJ/mol |
| Йонизационна енергия (първа) | 869.3 kJ/mol |
| Йонизационна енергия (втора) | 1790 kJ/mol |
| Йонизационна енергия (трета) | 2698 kJ/mol |
| Електроотрицателност | 2.1 (Полинг) |
| Физични свойства и материалознание | |
| Плътност | 6.24 g/cm³ |
| Атомен радиус | 140 pm |
| Ковалентен радиус | 138 pm |
| Ван дер Ваалсов радиус | 206 pm |
| Атомен обем | 20.45 cm³/mol |
| Кристална структура | Шестоъгълна |
| Кристална система | Тригонална |
| Решетъчни константи (lattice constants) | a=4.45 Å; c=5.93 Å |
| Твърдост (Mohs) | 2.25 |
| Модул на Юнг | 43 GPa |
| Модул на срязване | 16 GPa |
| Обемен модул (bulk modulus) | 65 GPa |
| Температура на топене | 449.66 °C |
| Температура на кипене | 988 °C |
| Топлина на топене | 17.49 kJ/mol |
| Топлина на изпарение | 114.1 kJ/mol |
| Специфичен топлинен капацитет | 201 J/kg·K |
| Топлинно разширение (коефициент) | 17 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Топлопроводимост | 2.67 W/m·K |
| Електрическа проводимост | ≈1 × 10⁴ S/m |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Температура на Кюри / Неел | Неприложимо |
| Химично поведение и реактивност | |
| Химическа формула | Te |
| Окислителни степени | −2, +2, +4, +6 |
| Стандартен електроден потенциал | Няма валидирани данни |
| Типични съединения | TeO₂, TeO₃, H₂Te, CdTe, Bi₂Te₃ |
| Основни минерали и съединения | Ag₂Te, AuTe₂, PbTe |
| Разтворимост и поведение във вода | Неразтворим във вода |
| Реактивност с кислород | Гори с образуване на TeO₂ |
| Реактивност с вода | Не реагира при стайна температура |
| Реактивност с халогени | Образува TeCl₄, TeF₆ |
| Корозионно поведение | Относително устойчив |
| Ядрени свойства и радиационен профил | |
| Стабилни изотопи | ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te, ¹²⁶Te |
| Радиоактивни изотопи | ¹²¹Te, ¹²⁷Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | ¹²⁸Te – 2.2 × 10²⁴ г.; ¹³⁰Te – 7.9 × 10²⁰ г. |
| Тип радиоактивен разпад | β⁻, двоен β⁻ |
| Енергия на разпад | Изчислена стойност (неофициална) |
| Ядрен спин | ¹²⁵Te: 1/2 |
| Енергия на връзката | ≈8.5 MeV/нуклон |
| Сечение за неутронно поглъщане | Средно термично: ≈4.9 barn |
| Скорост на неутронен захват | Ниска |
| Ядрени свойства (общо описание) | Стабилен ядрен профил с редки дългоживеещи радиоизотопи |
| Разпространение, геохимия и добив | |
| Честота в земната кора | ≈0.005 ppm |
| Наличие във Вселената | Рядък тежък елемент |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следови количества |
| Разпространение в природата | Свързан със сулфидни руди |
| Геохимично поведение | Халкофилен елемент |
| Основни находища и региони | Китай, Перу, САЩ, Канада |
| Начини за получаване / добив | Страничен продукт от рафиниране на мед |
| Методи за рафиниране | Извличане от анодна утайка |
| Основни производители в света | Китай, Перу, САЩ |
| Глобално годишно производство | Изчислена стойност (неофициална) |
| Икономика, пазари и стратегическо значение | |
| Годишна консумация | Изчислена стойност (неофициална) |
| Основни вносители / износители | ЕС, САЩ / Китай |
| Глобални резерви (оценка) | Няма валидирани данни |
| Пазарна цена (BGN) | Липсват публикувани данни |
| Пазарна цена (EUR) | Липсват публикувани данни |
| Критичен материал (ЕС) | Да |
| Критичен материал (САЩ) | Да |
| Индекс на риск по веригата на доставки | Висок |
| Индекс на стратегическа значимост | Висок |
| Процент рециклиране (оценка) | ≈15% |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Рециклиране на CdTe соларни панели |
| Приложения и технологични домейни | |
| Основни приложения | Фотоволтаици, термоелектрични материали |
| Участие в сплави / съединения | CdTe, Bi₂Te₃ |
| Използване в индустрията | Металургия, стъкларство |
| Използване в електрониката / енергетиката | Соларни панели, термоелектрични генератори |
| Използване в медицината / фармацията | Неприложимо |
| Използване в научни инструменти | Неутринни детектори |
| Технологични платформи (laser, optics, sensors) | IR оптика, фотосензори |
| Биологично значение, токсикология и безопасност | |
| Биологично значение | Неесенциален елемент |
| Роля в биохимичните процеси | Няма доказана роля |
| Влияние върху човешкия организъм | Причинява миризма на чесън при интоксикация |
| Токсичност и безопасност | Умерено токсичен; H₂Te силно токсичен |
| Пределно допустима концентрация | 0.1 mg/m³ |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Вентилация, защитно облекло |
| Екологичен риск и поведение в средата | Локален риск при добив |
| Влияние върху околната среда | Ограничено при контролирана експлоатация |
| История, откриване и културен контекст | |
| Откривател / година на откриване | Франц-Йозеф Мюлер фон Райхенщайн, 1782 г. |
| Място на откриване | Алба Юлия, Румъния |
| Метод на откриване | Анализ на златна руда |
| Първа изолация (как) | Химично пречистване от Мартин Клапрот |
| Историческо значение | Разширяване на групата на халкогените |
| Символика и културно значение | Свързан със Земята |
| Интересни факти | ¹²⁸Te има един от най-дългите известни полуживоти |
| Научна дисциплина | Неорганична химия, материалознание |
| Идентификатори и външни регистри | |
| CAS номер | 13494-80-9 |
| PubChem CID | 6327182 |
| Wikidata ID | Q1100 |
| CRC Handbook reference | CRC Handbook of Chemistry and Physics |
| IUPAC Element ID | 52 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 3288 |
| AbleBump семантична класификация | |
| AbleBump Entity Type | Chemical Element |
| AbleBump Periodic Table Category | Chalcogen |
| AbleBump Element Class | Metalloid |
| AbleBump Matter State Class | Solid |
| AbleBump Reactivity Class | Moderate |
| AbleBump Technological Importance Class | High |
| AbleBump Economic Importance Class | Strategic |
| AbleBump Strategic Material Class | Critical Raw Material |
| AbleBump Environmental Risk Class | Medium |
| AbleBump Supply Risk Class | High |
| AbleBump Global Tier | Tier 2 |
| AbleBump Archival Value Score | 90 |
| Semantic Profile | |
| Reactivity Index | 58 |
| Industrial Importance Index | 82 |
| Scientific Importance Index | 85 |
| Economic Importance Index | 78 |
| Technological Criticality Index | 90 |
| Environmental Risk Index | 55 |
| Supply Risk Index | 87 |
| Abundance Index | 22 |
| Strategic Importance Index | 91 |
| Radioactivity Risk Index | 18 |
| Material Stability Index | 76 |
| Energy Application Index | 88 |
| Electronics Application Index | 92 |
| Medical Application Index | 20 |
| Recycling Potential Index | 60 |
| Future Technology Relevance Index | 93 |
| Knowledge Graph Connectivity Index | 86 |
| Search Demand Index | 74 |
Неговото поведение в съединенията и електронната структура го поставят в една еволюционна линия със сярата, селена и полония, като образува важен мост между класическата неорганична химия и съвременната електроника.
Името на елемента произлиза от латинската дума „tellus“, означаваща земя, което символично подчертава връзката му със земната кора и минералния свят. Телурът е сравнително рядък в природата, но въпреки това има стратегическо значение за редица високотехнологични индустрии.
Позиция в периодичната система и атомна структура
Периодична система организира химичните елементи според техните атомни номера и електронни конфигурации, а телурът заема позиция в пети период и p-блока. Електронната му конфигурация е [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴, което означава, че във външния електронен слой се намират шест валентни електрона. Това определя неговата склонност да образува съединения в окислителни степени −2, +2, +4 и +6.
Атомната маса на телура е 127,60 u, а електроотрицателността му по скалата на Полинг е 2,1, стойност, която го поставя между класическите неметали и типичните метали. Йонизационната енергия от първи ред е 869,3 kJ/mol, което отразява сравнително стабилната електронна обвивка.
Физични свойства и алотропия
В стандартни условия телурът представлява сребристобяло твърдо вещество с метален блясък, притежаващо крехка структура. Неговата кристална форма има шестоъгълна решетка, изградена от спираловидно подредени атомни вериги, което обяснява характерната му анизотропия.
Елементът проявява алотропия. Кристалният телур е проводим и проявява полупроводникови свойства, докато аморфният телур представлява тъмнокафяв прах, получен чрез химична редукция. Температурата на топене е 449,66 °C, а температурата на кипене достига 988 °C. Плътността му е приблизително 6,24 g/cm³, което го прави значително по-тежък от повечето неметали.
Интересна особеност е, че парите на телура са жълти и съдържат двуатомни молекули Te₂, подобно на кислорода и селена. Той е диамагнитен и има относително ниска топлопроводимост, но електропроводимостта му се повишава при осветяване, което е характерно за фоточувствителните материали.
Химични свойства и реактивност
Телурът проявява умерена химична активност. При горене в кислород образува телуров диоксид TeO₂, който има амфотерен характер. Този оксид реагира както с основи, така и с киселини, образувайки телурити и телурати.
В присъствие на водород се образува телуроводород H₂Te, силно токсичен газ с миризма, напомняща чесън или развалени яйца. Подобно на H₂S и H₂Se, той е слаба киселина във воден разтвор, но е значително по-нестабилен.
Телурът образува и по-високи оксиди като TeO₃, който съответства на телуровата киселина H₂TeO₄. Съществува и ортотелурова киселина H₆TeO₆, която формира стабилни соли с алкални и преходни метали. Тези съединения играят важна роля в аналитичната химия и в индустриалните процеси.
Изотопен състав и ядрени характеристики
Телурът притежава няколко стабилни изотопа, сред които ¹²⁶Te, ¹²⁸Te и ¹³⁰Te са най-разпространени. Особено интересен е изотопът ¹²⁸Te, който има изключително дълъг период на полуразпад от порядъка на 2,2×10²⁴ години, което го прави един от най-дълго живеещите радиоактивни нуклиди, наблюдавани в природата.
Наличието на стабилни и дългоживеещи изотопи прави телура важен обект на изследване в областта на неутринната физика и двойния бета-разпад.
Наличие в природата и минералогия
Телурът е рядък елемент в земната кора и се среща както в свободно състояние, така и в състава на различни минерали. Сред най-известните са хесит Ag₂Te, калаверит AuTe₂ и алтаит PbTe. Често се асоциира със златни и сребърни руди.
Исторически той е открит в златна руда от мините край Алба Юлия в днешна Румъния. През 1782 г. Франц-Йозеф Мюлер фон Райхенщайн идентифицира новото вещество, а през 1798 г. Мартин Хайнрих Клапрот го изолира и дава окончателното му име.
Производство и индустриално значение
Съвременното производство на телур е страничен продукт от рафинирането на медни руди. По време на електролитното пречистване на медта телурът се натрупва в анодната утайка, откъдето се извлича чрез химични процеси.
Най-големите производители в света са държави с развито медодобивно производство като Китай, Перу, САЩ и Канада. Глобалното годишно производство е сравнително ограничено, което прави телура стратегически ресурс.
Приложения в съвременните технологии
Телурът има изключително значение в полупроводниковата индустрия. Съединения като кадмиев телурид CdTe се използват в производството на тънкослойни фотоволтаични панели, които преобразуват слънчевата енергия в електричество с висока ефективност.
Бисмутовият телурид Bi₂Te₃ е ключов материал за термоелектрични устройства, използвани за преобразуване на топлина в електрическа енергия и обратно. Тези материали намират приложение в космическата техника, охлаждащи системи и автономни енергийни източници.
В металургията малки количества телур подобряват обработваемостта на стоманите и медните сплави. Той се използва също в стъкларската промишленост за оцветяване и подобряване на оптичните свойства на стъклото.
Биологични ефекти и токсичност
Телурът не е есенциален елемент за живите организми и в по-високи концентрации проявява токсичност. При поглъщане на телурови съединения организмът ги редуцира до елементарен телур, който се натрупва в мастните тъкани и предизвиква характерна миризма на чесън в дъха и потта.
Телуроводородът H₂Te е силно токсичен и може да причини сериозни увреждания на дихателната система. Поради това индустриалната работа с телур изисква строг контрол и използване на защитни мерки.
Научно и стратегическо значение
В ерата на възобновяемите енергийни източници и електронните технологии телурът придобива все по-голямо стратегическо значение. Той е ключов компонент в производството на соларни панели от типа CdTe, които са сред най-разпространените тънкослойни фотоволтаични технологии в света.
Поради ограничените му запаси и нарастващото търсене телурът се разглежда като критичен суровинен ресурс в контекста на глобалната енергийна трансформация.