Кръстен на Телус, Земята. Изяжте един милиграм и потта ви ще мирише на чесън седмици наред.

Телур — Te · №52

Телур (Te) — химичен елемент №52

Телур е сребристобял металоид, кръстен на самата Земя — от латинското Tellus, богинята на почвата в римската митология. Той е рядък, своенравен и носи една от най-странните химични „визитни картички": погълнете дори следи от него и тялото ви ще произвежда летливи органотелурни съединения, които придават на потта и дъха ви мирис на чесън в продължение на седмици.

История на откриването

Историята на телур започва в трансилванските минни галерии — далечна, почти приказна обстановка за химично откритие. През 1782 г. австрийският минен инспектор Франц-Йозеф Мюлер фон Райхенщайн изследва странична руда, добивана край Сибиу (тогава Херманщат). Рудата, известна на местните миньори като Weißes Gold — „бяло злато", — не се държала като никой известен метал. Мюлер прекарва близо три години в опити да я идентифицира, стига до извода, че съдържа нов елемент, но научната общност в Европа отминава откритието му с хладно безразличие.

Едва когато пруският химик Мартин Хайнрих Клапрот получава образци около 1796 г., работата на Мюлер получава заслуженото внимание. Клапрот потвърждава, че става дума за непознат елемент, и кръщава новото вещество Tellurium — по латинската дума за Земята. Интересното е, че Клапрот великодушно признава приоритета на Мюлер, вместо да присвои откритието. Официалното научно описание и утвърждаването на елемента обаче стават именно благодарение на Клапрот, което е причина и двамата учени да фигурират в различни исторически източници като свързани с неговото приемане в химията.

В следващото столетие шведският химик Йонс Якоб Берцелиус, чийто принос за систематизирането на химичните елементи е огромен, задълбочава познанията за телура. Берцелиус открива, че елементът образува съединения, аналогични на серните, и го поставя правилно в контекста на ранното разбиране за периодичните закономерности — дълго преди Дмитрий Менделеев да изгради периодичната таблица на елементите в нейния класически вид.

Физични свойства

Телур химичен елемент №52 заема особено място сред металоидите заради изразената си анизотропия — физичните му свойства варират значително в зависимост от кристалографската посока. В кристалната си форма той е крехък, лъскав и сребристобял, с лека метална искра. Проводимостта му е типична за полупроводник: твърде малка за истински метал, но несравнимо по-висока от тази на стъклото или пластмасата.

Съществува и аморфна форма на телура — кафявочервен прах без кристална наредба, получен при бързо охлаждане на стопилката. Плътността на кристалния телур е 6.232 g/cm³ — съпоставима с тази на калай. Топи се при 450 °C, кипи при 988 °C, а в разтопено състояние проявява едно рядко свойство: разширява се при втвърдяване, подобно на водата и бисмута. Те Se елемент е и умерен проводник на топлина, което го прави интересен за термоелектрични приложения.

Химични свойства

Телур принадлежи към група 16 — халкогените, — заедно с кислорода, сярата, селена и полония. С атомен номер 52 и конфигурация [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴ той притежава шест валентни електрона, което открива широк диапазон от окислителни степени: −2, +2, +4 и +6 са най-разпространените.

В степен −2 телурът образува телуриди — аналози на сулфидите. Много природни минерали са именно телуриди на тежки метали: калавeрит (AuTe₂), силванит (AgAuTe₄), алтаит (PbTe). В степен +4 се получава телуров диоксид (TeO₂) — бял прах, слабо разтворим във вода, с интересни акустооптични свойства. В степен +6 телурът образува телурова киселина (H₆TeO₆), необичайно силна киселина за шеста група, с молекула с октаедрична геометрия — нещо рядко срещано сред аналогичните оксокиселини.

Телурът реагира бавно с кислорода при стайна температура, но гори в него с характерен синьозелен пламък, образувайки TeO₂. С халогените реагира лесно, с водород — по-трудно, образувайки нестабилния и изключително неприятно миришещ H₂Te. Той е значително по-слаб окислител от сярата и се държа по-скоро метално в кисела среда, отколкото неметално — гранична позиция, типична за металоидите в периодичната таблица на елементите.

Къде го срещаме

Телур е рядък: средната му концентрация в земната кора е около 1–5 части на милиард, което го прави по-рядък от платината. Въпреки това следите му се срещат на изненадващо много места.

Главният му промишлен източник е анодната утайка, отделяна при електролитното рафиниране на медта. Когато медна руда се пречиства, телурът — заедно с цинка, живака и другите примеси — се натрупва на дъното на електролизната вана. Оттам се извличат годишно около 500–600 тона по целия свят.

Теданоидов оловен телурид (PbTe) е основата на редица термоелектрични генератори, включително радиоизотопните термоелектрични генератори (RTG), използвани в космически апарати като Voyager. Кадмиевият телурид (CdTe) е водещ материал за тънкослойни слънчеви панели — по-евтин за производство от монокристален силиций и с висок коефициент на поглъщане на слънчевата светлина. Бисмутовият телурид (Bi₂Te₃) стои в основата на малките охладители на Пелтие — тези плоски чипове, с които се охлаждат лазерни диоди и портативни хладилници.

По-малко известно приложение е в оптичните дискове. Добавен към сплави с антимон и германий, телур стабилизира фазовите преходи, необходими за запис и изтриване в CD-RW и DVD-RW носители. А телуровото стъкло намира употреба в инфрачервената оптика.

Биологична роля

Телур химичен елемент е биологично несъществен за повечето организми — нито е известен ензим с телур в активния си център, нито е идентифицирана молекула, за която той да е незаменим. Въпреки това тялото го поглъща и метаболизира по пътища, сходни с тези на сярата.

Именно метаболизмът обяснява чесновия мирис: когато организмът абсорбира телур — дори в микрограмови количества, — черният дроб го редуцира и метилира до диметилтелурид ((CH₃)₂Te). Това летливо съединение се отделя чрез белите дробове и кожата и е изключително трудно да се елиминира. Един милиграм телур, погълнат случайно, може да предизвика „теллурово дишане" с продължителност от няколко седмици до месец.

При по-висоски дози — над 1 г — телурът е токсичен, причинявайки увреждане на нервната система и бъбречна недостатъчност. Интересното е, че някои бактерии, notamment устойчиви на телуратни аниони, го редуцират до елементарен метален телур, придобивайки характерен черен цвят — биологична стратегия за детоксификация, с механизъм, още изучаван от микробиолозите.

Любопитни факти

• Парадоксът с масата: Телур химичен елемент е с атомна маса 127.60 u, по-голяма от тази на йода (126.90 u), въпреки че заема позиция 52 в периодичната таблица, а йодът е с номер 53. Тази аномалия — тежък елемент преди по-лек — е една от причините, довели ранните химици до объркване, и дала аргументи за организирането на таблицата по атомен номер, а не по атомна маса.
• Най-рядкото стабилно: Телур-128 е изотопът с най-дългия измерен период на полуразпад за всеки известен нуклид — около 2.2 × 10²⁴ години, тоест повече от сто трилиона пъти по-дълго от възрастта на Вселената. Технически той е нестабилен, но разпада се толкова бавно, че е практически вечен.
• Блестящо злато в ръжда: Откритието на Мюлер идва от руда, сбъркана с антимонов сулфид или дори с нискокачествено злато. Ирония на историята: рудата се е оказала калавeрит — AuTe₂, — тоест самото злато е скрито в молекулата на „непознатото" вещество.
• Синьозелен огън: Когато телурът гори на въздух, произвежда TeO₂ с характерен синьозелен пламък. Тази спектрална черта е помогнала на ранните аналитични химици да го разпознаят, преди емисионната спектроскопия да стане стандартен инструмент.
• Слънчева енергия и рядкост: CdTe слънчевите панели покриват значителна част от световния пазар на тънкослойна фотоволтаика. Едновременно с това производството им е ограничено именно от рядкостта на теллура — ако CdTe технологията трябваше да захрани цялата планета, световните запаси на Te елемент биха се изчерпали за десетилетия, а не за векове.

Разгледайте всички Химия в Uchitel.bg →