Телур (с химичен символ Te) е химичен елемент, малко познат на широката публика, но заемащ важно място в периодичната система и в съвременната индустрия.
| Телур | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Телур |
| Латинско / международно наименование | Tellurium |
| Химичен символ | Te |
| Пореден номер (атомно число) | 52 |
| Период и група в таблицата | Период 5, Група 16 |
| Блок | p-блок |
| Категория / тип елемент | Полуметал (Металоид) |
| Атомна маса (стандартна) | 127,60 u |
| Средна атомна маса | 127,60 u |
| Изотопи (важни) | 8 стабилни изотопа: Te-120, Te-122, Te-123, Te-124, Te-125, Te-126, Te-128, Te-130 |
| Температура на топене | 449,51 °C |
| Температура на кипене | 987,8 °C |
| Плътност (твърдо състояние) | 6,24 g/cm³ |
| Кристална структура | Тригонална |
| Цвят / външен вид | Сребристобял, метален |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател | Франц-Мюлер фон Райхенщайн |
| Година на откриване | 1782 г. |
| Място на откриване | Трансилвания (днес Румъния) |
| Етимология на името | От лат. Tellus – Земята |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴ |
| Окислителни степени | -2, +2, +4, +6 |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 2,1 |
| Йонизационна енергия (1-ва) | 869 кДж/мол |
| Ковалентен радиус | 138 pm |
| Атомен радиус | 140 pm |
| Топлопроводимост | 3 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Полуметална; добър проводник при висока температура или легиране |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Спектрален цвят / линии | UV и IR спектър; характерни линии при телурови лампи |
| Състояние при STP (стандартни условия) | Твърдо |
| Честота в земната кора | ~0,005 ppm |
| Наличие във Вселената | Среща се в космически обекти; образува се при r-процеси в свръхнови |
| Основни минерали и съединения | Калаверит (AuTe₂), Силванит [(Ag,Au)Te₂], Нагиагаит, Телурит (TeO₂), Телуриди на платина и паладий |
| Разпространение в природата | Най-често в съединение със злато, сребро, мед и олово |
| Начини за получаване / добив | Като страничен продукт при обработка на медни анодни шлаки |
| Основни производители в света | Китай, Япония, Канада, Русия |
| Основни приложения | Фотоволтаици, термоелектрични материали, полупроводници, легиране на метали, катализатори |
| Използване в сплави / съединения | За подобряване на обработваемостта и устойчивостта на корозия в стомана и бронз |
| Биологично значение | Не е есенциален за хората |
| **Токсичност | Приложение** |
| Пределно допустима концентрация | ≤ 0.1 mg/m³ за работна среда |
| Ядрени свойства | Източник на бета-разпад; анализиран за двойно бета-разпадане |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | Te-123m: 119,7 дни; Te-127m: 109 дни |
| Тип радиоактивен разпад | Бета-разпад |
| Енергия на връзката | 8,5 MeV на нуклон |
| Влияние върху човешкия организъм | Токсичен; може да предизвика разстройства на нервната система |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | При обработка се изискват респиратори и добра вентилация |
| Използване в електрониката / енергетиката | CdTe панели, термоелектрични генератори, сензори |
| Използване в медицината / фармацията | Органотелурни съединения – изследвано експериментално |
| Използване в стъкларството | За оцветяване на стъкла в червени/сини нюанси |
| Използване в химията/катализ | Катализатор при реакции със серни съединения |
| Историческо значение | Подпомага по-добро разбиране на законите за периодичността |
| Интересни факти | Миризмата на чесън при отравяне е уникална |
| CAS номер | 13494-80-9 |
| PubChem CID | 6327182 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 3288 |
| Код по IUPAC | Te |
| Периодични тенденции | Намалява електронегативността от кислород към телур |
| Състояние на електрони при възбуждане | Електрони се ексцитират от 5p към 5d и 6s нива |
| Спектър на излъчване | Приложение в IR спектроскопия |
| Енергийно ниво на външния електрон | n=5, p-орбитал |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Отпадъчни CdTe панели, електронни отпадъци |
| Глобално годишно производство | ~500 тона |
| Годишна консумация | ~450 тона |
| Основни вносители / износители | Япония, Китай, САЩ, Германия |
| Влияние върху околната среда | При неправилно преработване – рискове от замърсяване |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следи в аерозоли и седименти |
| Символика и културно значение | Символ на пределна научност и звездно възникване |
| Научна дисциплина | Химия, химична физика, материалознание |
| Естетически свойства | Метален блясък, интересен кристален мозайков вид |
| Човешка история и развитие | Първооткрит в златни руди; основен за полупроводниковата революция |
Този сребристобял, крехък полуметал принадлежи към групата на халкогените, редом със сярата и селена. Неговият атомен номер е 52, а молекулната му структура и кристалните му форми разкриват интересни физични и химични свойства.
Телурът е един от най-редките стабилни елементи в земната кора, а начинът му на образуване е свързан с процеси, протичащи в звезди и свръхнови. През вековете този елемент е бил едновременно загадка и ключ към развитието на науката.
Телурът е открит в края на XVIII век и оттогава е обект на задълбочени изследвания в областта на химията, физиката, геологията и материалознанието. Неговото приложение в съвременните технологии, особено в полупроводниковата промишленост, го превръща в стратегически, рядък и ценен ресурс.
Откриване и етимология
Телурът е открит през 1782 година от унгарския химик Франц-Йозеф Мюлер фон Райхенщайн, докато изследва минерал, съдържащ злато и непознат метал. Първоначално Мюлер предполага, че елементът е антимон, но след редица изследвания и лабораторни анализи през 1789 година той заключва, че става дума за нов химичен елемент.
Името „телур“ е предложено от германския химик Мартин Клапрот през 1798 година. То произлиза от латинската дума „Tellus“, която означава „Земя“. Тази символика не е случайна – тя подчертава природния произход на елемента, макар че той е изключително рядък в земната кора.
Откриването на телура става в епоха, в която науката за химичните елементи преживява бърз прогрес. Периодът съвпада с класифицирането на елементите по атомни маси, което по-късно води до създаването на периодичната система от Менделеев.
Телурът играе ключова роля в систематизирането на тази таблица, защото неговата атомна маса не е в синхрон със съседните елементи – явление, което допринася за формулирането на основни хипотези относно периодичността на елементите.
Физични и химични свойства
Телурът е полуметал, което означава, че проявява свойства както на метали, така и на неметали. При стайна температура той има кристална структура, която го прави лесно чуплив. На външен вид телурът е със светлосребрист цвят и метален блясък.
При нагряване на въздух той гори с ясно синкав пламък, образувайки характерни оксиди. Тази реактивност, комбинирана с висока точка на топене (449,5°C) и кипене (988°C), го прави подходящ за специфични технологични приложения.
Телурът образува множество съединения, като меркаптани, оксиди, сулфиди и соли с различна степен на окисление. Една от най-важните особености е неговата способност да проявява полупроводникови свойства, особено при легиране със селен или други елементи.
Това прави телура ценен в електрониката и соларната енергетика. Неговата електропроводност е по-ниска от тази на металите, но при определени условия кристалите му проявяват пиезоелектричен ефект.
От спектроскопична гледна точка телурът има сложна електронна конфигурация и уникални спектрални линии, наблюдавани в химичния анализ и астрофизиката. Телурът е също така един от малкото елементи, които имат нови изотопи, открити не само в лаборатория, но и в космически обекти, включително звездни вътрешности.
Природни залежи и добив
Телурът е изключително рядък – съдържанието му в земната кора е около 0,005 ppm, което го прави по-рядък и от златото. Обикновено се намира в съединения с други метали, особено злато, сребро, мед и олово. Телурът може да се намери в минерали като калаверит (AuTe2), силванит (Ag,Au)Te2 и родомит (PdTe2), като последният е важен за платинената група елементи.
Основните производители на телур са Китай, Япония, Русия и Канада. Добивът му е свързан с преработката на медни анодни шлаки и по-рядко – със специализирани телурни руди. България, макар и богата на метални руди, няма значими находища на телур, но страната го внася за нуждите на индустрията и научните изследвания.
Приложения в науката и индустрията
Телурът е ключов елемент в съвременната високотехнологична индустрия. Използва се широко като легиращ елемент в полупроводници, включително материали за соларни панели – например в съединенията кадмий-Телур (CdTe), които представляват основна част от тънкослойните фотоволтаици.
Тези технологии са предпочитани поради високата им ефективност, ниската цена и бързото производство, което прави телура стратегически важен ресурс. В металургията телурът се използва като легираща добавка за подобряване на механичните свойства на стоманата и бронза.
Той увеличава устойчивостта на корозия и подобрява обработваемостта на металите. Телурът се използва и в производството на гума, като катализатор в химични процеси, а неговите оксиди се прилагат в производство на оцветители и стъкла с оптични свойства.
Една по-слабо позната, но важна сфера е медицинската и биохимичната. Телурните съединения имат антибактериални свойства, но употребата им е ограничена поради токсичност. При експериментални модели се проучва потенциалът на органотелурни съединения като част от противотуморни терапии.
Здраве и безопасност
Макар телурът да има ценни свойства, той е токсичен и представлява риск при неправилна употреба. Вдишването на телурни съединения може да предизвика метална миризма в дъха, характерна миризма на чесън в организма, както и симптоми като гадене, умора и дихателни проблеми.
Излагането на високи дози телур е опасно за централната нервна система, черния дроб и бъбреците. Поради това в промишлени условия телурът се обработва при стриктни мерки за безопасност и контрол на околната среда.
Телур в природата и космоса
Телурът е изключително рядък на Земята, но значително по-разпространен в космическия мащаб. Той се формира по време на взривове на свръхнови и при неутронни звездни сливания – процеси, свързани с т.нар. r-процес на нуклеосинтез.
Телурът е открит в метеорити, а спектрите на някои звезди разкриват неговото присъствие. Това превръща телура в ключов елемент за астрономията и космохимията, тъй като неговото разпределение в космоса предоставя информация за ранните етапи на образуване на тежките елементи.
Научно и културно значение
Независимо че е малко познат извън научната общност, телурът оказва голямо влияние върху развитието на химията и материалознанието. Това е един от първите елементи, доказали, че атомната маса не винаги следва подредбата на химичните свойства в таблицата на Менделеев.
Този факт стимулира учените да преосмислят законите на химичните редове и да се доближат до съвременната периодична система.
В литературата и културата телурът се споменава рядко, но в научно-фантастичните произведения понякога се появява като символ на космическите елементи и научния прогрес. Името му, произлизащо от Земята, го прави метафора за връзката между нашата планета и космическия произход на материята.