Τελλούριο

Το τελλούριο (λατινικά: tellurium) είναι το χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο Te και ατομικό αριθμό 52. Η σχετική ατομική μάζα του είναι 127,60(3). Ανήκει στην ομάδα 16 (VIA, με την παλαιότερη ταξινόμηση) του περιοδικού πίνακα, στην περίοδο 5 και στον τομέα p. Έχει (κανονική) θερμοκρασία τήξης 449,51 °C και (κανονική) θερμοκρασία βρασμού 988 °C. Το χημικά καθαρό τελλούριο, στις συνηθισμένες συνθήκες, είναι εύθραυστο, κονιορτοποιείται εύκολα, ήπια τοξικό, σπάνιο, αργυρόλευκο στερεό μεταλλοειδές, που φαίνεται (οπτικά) όμοιο με τον κασσίτερο, αλλά από χημικής άποψης είναι συγγενικό με το σελήνιο και το θείο. Είναι ημιαγωγός p-τύπου και παρουσιάζει μεγαλύτερη αγωγιμότητα προς ορισμένες κατευθύνσεις, ανάλογα με την ευθυγράμμιση των ατόμων του στο κρυσταλλικό πλέγμα. Οι χημικές του ιδιότητες είναι παρόμοιες με του θείου. Σχηματίζει πολλές ενώσεις, χωρίς όμως εμπορικό ενδιαφέρον. Καίγεται στον αέρα δίνοντας διοξείδιο του τελλουρίου (TeO2), ενώ δεν αντιδρά με το νερό, ούτε με αραιά διαλύματα βάσεων, αλλά ούτε και με μη-οξειδωτικά οξέα όπως το υδροχλωρικό. Οξειδώνεται από το νιτρικό, από το πυκνό θερμό θειικό οξύ και από τα αλογόνα, με τα οποία σχηματίζει διαλογονίδια (TeX2) και τετραλογονίδια (TeX4). Σχηματίζει το τελλουριώδες οξύ (H2TeO3) που οξειδώνεται προς τελλουρικό οξύ (H2TeO4). . Το τελλούριο περιστασιακά υπάρχει στη φύση σε κρυσταλλική στοιχειακή μορφή, αλλά συνήθως βρίσκεται μαζί με χρυσό σε ορυκτά όπως ο καλαβερίτης και ο κρεννερίτης, ή και με άργυρο όπως ο πετζίτης και ο συλβανίτης. Το τελλούριο είναι πιο συνηθισμένο στο (υπόλοιπο) σύμπαν από ότι είναι πάνω στη Γη. Η εξαιρετική σχετική σπανιότητά του στο γήινο φλοιό είναι συγκρίσημη με εκείνη του λευκοχρύσου. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο σχετικά υψηλό ατομικό του αριθμό αλλά και στο γεγονός ότι σχηματίζει πτητικό υδρίδιο, το υδροτελλούριο (H2Te), οπότε μέρος του στοιχείου χάθηκε στο διάστημα κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πλανήτη μας από σχηματισμό θερμού νεφελώματος. Το τελλούριο αναλύφθηκε το 1782 από τον Φρανζ-Τζόζεφ Μύλλερ φον Ρέιχενσταϊν (Franz-Joseph Müller von Reichenstein), στην Αψβουρκική Αυτοκρατορία, σε ορυκτό που περιείχε τελλούριο και χρυσό. Το 1798 ο Μάρτιν Χάιντριχ Κλάπροθ (Martin Heinrich Klaproth) ονόμασε το (τότε) νέο στοιχείο από το λατινικό όνομα για τη Γη tellus. Τα ορυκτά τελλουριούχου χρυσού είναι οι πιο αξιοσημείωτες φυσικές ενώσεις του χρυσού. Ωστόσο, δεν έχουν σημαντική εμπορική αξία για την παραγωγή του ίδιου του τελλούριου. Το τελλούριο σήμερα παράγεται σχεδόν αποκλειστικά ως παραπροϊόν της παραγωγής χαλκού και μολύβδου και οι κυριότερες χώρες παραγωγής είναι οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία. Αξιόλογες ποσότητες τελλουρίου παράγουν επίσης το Περού, ο Καναδάς και η Ρωσία, ενώ μικρότερες παράγουν η Αυστραλία, το Βέλγιο, η Χιλή, η Κίνα, η Κολομβία, η Γερμανία, το Μεξικό, οι Φιλιππίνες, η Πολωνία και το Καζακστάν. Η κύρια εμπορική εφαρμογή του τελλουρίου είναι στην παραγωγή κραμάτων, κυρίως με χάλυβα και χαλκό, για να αυξήσει τις μηχανικές τους ιδιότητες. Επίσης χρησιμοποιείται ως καταλύτης στην επεξεργασία του καουτσούκ και ως χρωστικό πρόσθετο σε γυαλιά και κεραμικά. Τελλούριο υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιείται σε κράματα για ηλεκτρονικές εφαρμογές όπως θερμική απεικόνιση, θερμοηλεκτρικά στοιχεία. Εφαρμογές όπως τα φωτοβολταϊκά πάνελ και ως ημιαγωγικό υλικό επίσης καταναλώνουν ένα αξιόλογο κλάσμα της παγκόσμιας παραγωγής τελλουρίου. Το τελλούριο δεν έχει βιολογική λειτουργικότητα, παρόλο που κάποια φύκη μπορούν να το χρησιμοποιήσουν στη θέση του θείου και του σεληνίου, σχηματίζοντας τα αμινοξέα τελλουροκυστεΐνη και τελλουρομεθειονίνη. Στους ανθρώπους το τελλούριο μεταβολίζεται μερικώς σε διμεθυλοτελλουρίδιο [(CH3)2Te], ένα αέριο με οσμή σκόρδου, που εκπνέεται από θύματα έκθεσης στην τοξικότητα του τελλουρίου. Το ίδιο το τελλούριο έχει ήπια τοξικότητα, αλλά οι ενώσεις του είναι (πιο) τοξικές και ο χειρισμός τους πρέπει να γίνεται προσεκτικά. Το τελλούριο βρίσκεται στη φύση με μορφή τεσσάρων σταθερών ισοτόπων : 122Te, 124Te, 125Te, 126Te, ενώ τέσσερα άλλα έχουν πολύ μεγάλο χρόνο ημιζωής και θεωρούνται σταθερά : 120Te, 123Te, 128Te και 130Te.

 Το τελλούριο, η ονομασία του οποίου προέρχεται από τη λατινική λέξη tellus, που σημαίνει Γη, ανακαλύφθηκε κατά το 18ο αιώνα σε ένα μετάλλευμα χρυσού από τα ορυχεία της Ζλάτνας, κοντά στη σημερινή πόλη Σιμπίου, της Ρουμανίας. Αυτό το μετάλλευμα ήταν γνωστό ως Faczebajer weißes blättriges Golderz, δηλαδή λευκό φυλλώδες μετάλλευμα χρυσού από την Faczebaja, γερμανικη ονομασία της Facebánya, δηλαδή της σημερινής Faţa Băii στην Alba County, ή antimonalischer Goldkies, δηλαδή αντιμονικός χρυσοπυρίτης, και σύμφωνα με τον Άνιον φον Ρούππρεχτ (Anton von Rupprecht) ήταν Spießglaskönig, δηλαδή περιείχε φυσικό αντιμόνιο. Το 1782 ο Φρανς - Γιόσεφ Μύλλερ φον Ρεϊχενστάιν (Franz-Joseph Müller von Reichenstein), που υπηρετούσε ως αυστριακός αρχιεπιθεωρητής των ορυχείων στην Τρανσυλβανία συμπέρανε ότι το εν λόγω μετάλλευμα δεν περιείχε αντιμόνιο, αλλά τριθειούχο βισμούθιο (Bi2S3). Τον επόμενο χρόνο, ανέφερε ότι το παραπάνω συμπέρασμα ήταν λανθασμένο, και ότι το μετάλλευμα περιείχε κυρίως χρυσό και ένα άγνωστο μέταλλο, πολύ παρόμοιο με το αντιμόνιο. Ύστερα από επιπλέον έρευνες που κράτησαν τρία (3) χρόνια και περιλάμβαναν πάνω από 50 πειράματα, ο Μύλλερ καθόρησε το σχετικό βάρος του ορυκτού και σημείωσε μια οσμή, παρόμοια με αυτή από ραπανάκι, του λευκού καμνού που διέρχονταν πάνω από το (αναφερόμενο) μέταλλο, όταν αυτό θερμαίνονταν, το κόκκινο χρώμα που έπαιρνε το μέταλλο με την επίδραση θειικού οξέος και το μαύρο ίζημα που έδεινε αυτό το διάλυμα, όταν αραιώνονταν με νερό. Ωστόσο, δεν μπόρεσε να ταυτοποιήσει αυτό το «μέταλλο» και το ονόμασε aurum paradoxium και metallum problematicum, καθώς δεν έδειχνε τις ιδιότητες αντιμονίου που περίμενε. Το 1789, ο Ούγγρος επιστήμονας Παλ Κιτάιμπελ (Pál Kitaibel) επίσης ανακάλυψε το τελλούριο, ανεξάρτητα σε ένα μετάλλευμα από το Γερμανικό Πίλσεν, που θεωρούνταν ότι ήταν αργυρούχος μολυβδαινίτης, αλλά το στοιχείο αργότερα πιστώθηκε στο Μύλλερ. Το 1798, το τελλούριο ονομάστηκε από τον Μάρτιν Χάινριχ Κλάπροθ (Martin Heinrich Klaproth), ο οποίος νωρίτερα το είχε απομονώσει από ορυκτό καλαβερίτη. Κατά τη δεκαετία του 1960 βρέθηκαν θερμοηλεκτρικές εφαρμογές για το τελλούριο, με τη μορφή του τελλουριούχου βισμουθίου (Bi2Te3), καθώς σε κράματα με χάλυβα ελεύθερης μεταλλοτεχνίας. Τα τελευταία έγιναν η κυρίαρχη σύγχρονη εφαρμογή του στοιχείου. Το Te έχει παραπλήσιες χημικές ιδιότητες με το θείο και το σελήνιο με τα οποία ανήκει και στην ίδια ομάδα. Εμφανίζει περισσότερο μεταλλικό χαρακτήρα από το σελήνιο, γι' αυτό και το οξείδιο TeO2 είναι λιγότερο όξινο από το SeO2 και βέβαια από το SO2 που εμφανίζει σαφώς όξινα χαρακτηριστικά. Η ιονική ακτίνα του ιόντος Te2- είναι 221 pm και του ιόντος Te6+ είναι 56 pm. Το κανονικό δυναμικό αναγωγής της αντίδρασης : Te4+ + 4e ⇆ Teείναι Eo = +0,568 V. Το τελλούριο ανήκει στη 16η ομάδα (παλιότερος συμβολισμός VIΑ) του περιοδικού πίνακα και στον τομέα p, δηλαδή τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια ανήκουν σε p-τροχιακό. Η πλήρης ηλεκτρονιακή του δομή είναι : 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d10 5s25px25py15pz1.Τα στοιχεία του τομέα p παρουσιάζουν μεταξύ τους μεγάλες διαφορές στις φυσικοχημικές ιδιότητες, διότι είναι ο μόνος τομέας που περιέχει μέταλλα, αμέταλλα και ευγενή αέρια. Το τελλούριο εμφανίζει, με μικρή ένταση όμως, το φαινόμενο αδρανούς ζεύγους, σύμφωνα με το οποίο, όσο αυξάνεται ο ατομικός αριθμός ενός χημικού στοιχείου και κατά συνέπεια το ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα, αυξάνεται και η ταχύτητα των ηλεκτρονίων της στιβάδας σθένους που αυτός έλκει, πράγμα που συνεπάγεται και μεγαλύτερη σχετικιστική αύξηση της μάζας τους, και κατά συνέπεια μεγαλύτερη ελάττωση (συστολή) της απόστασής τους από τον πυρήνα. Έτσι, στην περίπτωση του Te, τα 5s2 ηλεκτρόνια δε δημιουργούν τόσο έντονη σχετικιστική συστολή οπότε τα ηλεκτρόνια 5p4 να μην είναι τόσο προστατευμένα και έτσι ιονίζονται σχετικά εύκολα. Γι'αυτό οι ενώσεις του τελλουρίου με αριθμό οξείδωσης +4 είναι σταθερότερες από εκείνες στις οποίες έχει +6. Οξυγόνο Θείο Σελήνιο Πολώνιο Λιβερμόριο Υδροτελλούριο Theodore Gray : Elements Display Mineral Species containing Tellurium (Te) Library of Inorganic Structures : Te Pictures of Tellurium, its minerals and applications Pure Tellurium crystals from Heinrich Pniok Αρχειοθετήθηκε 2016-03-04 στο Wayback Machine.