Profil metalowy i właściwości telluru

Tellurium to ciężki i rzadki drobny metal, który jest używany w stal stopów metali oraz jako światłoczuły półprzewodnik w technologii ogniw słonecznych.

• Symbol atomowy: Te
• Liczba atomowa: 52
• Kategoria elementu: Metaloid
• Gęstość: 6,24 g/cm³
• Temperatura topnienia: 841,12 F (449,51 C)
• Temperatura wrzenia: 1810 F (988 C)
• Twardość Moha: 2,25

Tellurium jest właściwie półmetal. Metaloidy, czyli półmetale, to pierwiastki, które posiadają zarówno właściwości metali, jak i niemetali.

Czysty tellur jest koloru srebrnego, kruchy i lekko toksyczny. Spożycie może prowadzić do senności oraz problemów z przewodem pokarmowym i ośrodkowym układem nerwowym. Zatrucie tellurem można rozpoznać po silnym zapachu czosnku, który wywołuje u ofiar.

Metaloid jest półprzewodnikiem, który wykazuje większą przewodność pod wpływem światła i w zależności od jego ustawienia atomowego.

Naturalnie występujący tellur jest rzadszy niż złoto i równie trudny do znalezienia w skorupie ziemskiej jak każdy inny

Tellur nie reaguje z powietrzem ani wodą, a w postaci stopionej działa korodująco na miedź, żelazo i stal nierdzewna

Chociaż nie był świadomy swojego odkrycia, Franz-Joseph Mueller von Reichenstein badał i opisał tellur, który początkowo uważał za antymon, podczas badania próbek złota z Transylwanii w 1782 roku.

Dwadzieścia lat później niemiecki chemik Martin Heinrich Klaproth wyizolował tellur, nazywając go Powiedz nam, po łacinie „ziemia”.

Zdolność telluru do tworzenia związków ze złotem – właściwość unikalna dla metaloidu – doprowadziła do jego roli w XIX-wiecznej gorączce złota w zachodniej Australii.

Przez wiele lat na początku gorączki kalaweryt, związek telluru i złota, był błędnie identyfikowany jako bezwartościowe „złota głupców”, co doprowadziło do jego utylizacji i wykorzystania do wypełniania wybojów. Kiedy zdano sobie sprawę, że złoto można – w rzeczywistości dość łatwo – wydobyć z kompleksu, poszukiwacze dosłownie przekopywali ulice Kalgoorlie, aby pozbyć się kalwerytu.

Columbia w stanie Kolorado zmieniła nazwę na Telluride w 1887 roku po odkryciu złota w rudach na tym obszarze. Jak na ironię, rudy złota nie były kalwerytem ani żadnym innym związkiem zawierającym tellur.

Komercyjne zastosowania telluru nie zostały jednak opracowane przez prawie całe stulecie.

W latach 60. bizmut-tellurid, termoelektryczny związek półprzewodnikowy, zaczął być stosowany w agregatach chłodniczych. Mniej więcej w tym samym czasie tellur zaczął być również stosowany jako dodatek metalurgiczny w stalach i metalach stopy.

Badania nad ogniwami fotowoltaicznymi (PVC) kadmowo-tellurydowymi (CdTe), których początki sięgają lat 50. XX wieku, zaczęły nabierać tempa komercyjnego w latach 90. XX wieku. Rosnące zapotrzebowanie na pierwiastki, wynikające z inwestycji w alternatywne technologie energetyczne po 2000 r., spowodowało pewne obawy dotyczące ograniczonej dostępności pierwiastka.

Szlam anodowy, zbierany podczas elektrolitycznej rafinacji miedzi, jest głównym źródłem telluru, który jest wytwarzany jedynie jako produkt uboczny miedzi i podstawowe metale. Inne źródła mogą obejmować pyły i gazy spalinowe wytwarzane podczas ołówbizmut, złoto, nikiel oraz platyna wytapianie.

Takie szlamy anodowe, które zawierają zarówno selenki (główne źródło selenu), jak i tellurki, często zawierają tellur zawartość ponad 5% i może być prażony z węglanem sodu w 932°F (500°C), aby przekształcić Telluride w sód telluryt.

Za pomocą wody telluryny są następnie ługowane z pozostałego materiału i przekształcane w dwutlenek telluru (TeO₂).

Dwutlenek telluru jest redukowany jako metal w reakcji tlenku z dwutlenkiem siarki w kwasie siarkowym. Metal można następnie oczyścić za pomocą elektrolizy.

Trudno jest uzyskać wiarygodne statystyki dotyczące produkcji telluru, ale szacuje się, że światowa produkcja rafineryjna wynosi około 600 ton metrycznych rocznie.

Największe kraje produkujące to USA, Japonia i Rosja.

Peru było dużym producentem telluru aż do zamknięcia kopalni i zakładu metalurgicznego La Oroya w 2009 roku.

Do głównych rafinerii telluru należą:

• Asarco (USA)
• Uralectromed (Rosja)
• Umikora (Belgia)
• 5N Plus (Kanada)

Recykling telluru jest nadal bardzo ograniczony ze względu na jego zastosowanie w zastosowaniach rozpraszających (tj. takich, których nie można skutecznie lub ekonomicznie zebrać i przetworzyć).

Głównym zastosowaniem końcowym telluru, który stanowi aż połowę całego produkowanego rocznie telluru, jest stal i stopy żelaza, gdzie zwiększa on skrawalność.

Tellur, który nie redukuje przewodnictwo elektryczne, jest również stopowy z miedzią w tym samym celu i z ołowiem w celu poprawy odporności na zmęczenie.

W zastosowaniach chemicznych tellur jest używany jako środek wulkanizujący i przyspieszacz w produkcji gumy, a także jako katalizator w produkcji włókien syntetycznych i rafinacji ropy naftowej.

Jak wspomniano, właściwości półprzewodnikowe i światłoczułe telluru zaowocowały również jego zastosowaniem w ogniwach słonecznych CdTe. Ale tellur o wysokiej czystości ma również wiele innych zastosowań elektronicznych, w tym:

• Obrazowanie termiczne (rtęć-kadm-tellur)
• Układy pamięci ze zmianą fazy
• Czujniki podczerwieni
• Termoelektryczne urządzenia chłodzące
• Pociski naprowadzające ciepło

Inne zastosowania telluru obejmują:

• Czapki wybuchowe
• Pigmenty szklane i ceramiczne (gdzie dodaje odcienie błękitu i brązu)
• Płyty DVD, CD i Blu-ray wielokrotnego zapisu (podtlenek telluru)