Tellure

Le tellure est l'élément chimique de numéro atomique 52, de symbole Te. Ce quatrième élément du  est considéré comme un métalloïde du groupe des chalcogènes.

Généralités et histoire 

L'élément tellure a été soupçonné plus que découvert en 1782 par Franz-Joseph Müller von Reichenstein dans des minerais d'or de Transylvanie, en particulier la sylvanite. Grâce à Pál Kitaibel, qui a entretenu la flamme de la recherche, il a été isolé par Martin Heinrich Klaproth qui a proposé le nom latin tellurium en 1798. « Tellurium » est encore le nom anglais de l'élément. Ce nom dérive du mot latin féminin tellus, telluris, signifiant la Terre, le globe terrestre et accessoirement en mythologie ancienne la déesse romaine de la Terre, Tellus.

Le tellurium a été découvert moins de deux décennies avant le sélénium, dont le nom fait référence à la Lune. Le Suédois Berzelius, spécialiste des occurrences et des impuretés du tellurium, a prouvé l'existence du corps simple et de l'élément sélénium dans les chambres de plomb du procédé menant à l'acide sulfurique. Le chimiste n'a publié qu'en 1818 après avoir assimilé les rudiments, quasi-analogues, de la chimie des corps simples et composés de ces deux éléments. Il a de suite simplifié ces noms en leurs initiales Te et Se, devenus depuis leurs symboles chimiques. Se et Te font partie du , constitué des éléments O, S, Se, Te, Po et Lv. La chimie du S, du Se et du Te présente un grand nombre d'analogies, comme le reconnaissait déjà Berzélius. La plupart des composés de ces trois éléments sont isomorphes. De plus, dans la nature, ces trois éléments analogues sont souvent réunis.

L'adjectif « telluré » qualifie un corps chimique, un minéral ou une matière qui contient du tellure en proportion notable. L'adjectif « tellurifère » indique plutôt la présence non négligeable de matière tellurée dans un assemblage connu ou inconnu.

Isotopes 

Le tellure possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 105 et 142, et 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, 6 sont stables, 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te et 126Te et deux radioisotopes à très longue demi-vie, 128Te et 130Te. Ces 8 isotopes constituent la totalité du tellure naturel, les deux radioisotopes étant les plus abondants (respectivement 31,7 % et 34,1 % du tellure naturel), suivi de 126Te (18,8 %). Le tellure partage ainsi cette caractéristique avec l'indium et le rhénium d'avoir des radioisotopes naturels plus abondants que ses isotopes stables. La masse atomique standard attribuée au tellure est de .

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie 
Le clarke est . S'il est à l'origine d'un corps simple naturel, il est surtout associé à des éléments chalcophiles, en particulier Au, Ag, Fe, Hg, Se, As, Sb.

Le tellure se caractérise par une grande diversité minéralogique : on connaît 158 minéraux tellurés, ce qui est exceptionnel pour un élément aussi peu abondant dans la croûte terrestre. Les ions (poly)tellurites ou les tellurates, stables en milieu très alcalin, sont toutefois très rares dans la nature.

Il n'existe que très peu de minéraux spécifiques du tellure. La tellurite , , est un minéral rare. On connait aussi le tellure natif.

Gisements 
Le tellure est aussi trouvé souvent en combinaison avec l'or Au, le plomb Pb, le bismuth Bi, l'antimoine Sb

Le gisement de tellure le plus profond connu est à  sous terre dans le bouclier canadien. Il est associé au bloc 123A et l'extraction aurait dû débuter en 2012. 
Une confirmation est obtenue à la suite de la découverte de tellure à  de profondeur dans une « carotte » de forage au diamant de calibre BQ.
Sa qualité de plus grand gisement de tellure semble se dessiner avec la présence de ces mêmes tellures à .
Le plus intéressant est que ces tellures, contrairement à ceux de hautes teneurs en or, ne semblent pas bouger dans l'espace et sont donc beaucoup plus faciles à cibler et à extraire pour un ingénieur.

Un indice sous le niveau 311 ( de profondeur) montre de possibles tellurures carbonifères. Soumis à de fortes pressions, de possibles diamants bruts pourraient ainsi s'y retrouver, même si on les retrouve habituellement entre 120-150 km de profondeur. Il se retrouve dans une matrice de porphyroblaste. Ce serait le premier gisement aurifère-diamantifère au monde.

Corps simples et corps composés chimiques 
Le tellure peut être rapproché du sélénium. Plus lourd, il s'en distingue par un caractère plus métallique. Notez qu'il a été, à l'instar du sélénium, trouvé presque partout à la Belle Époque dans les chambres à plomb lors de l'ancienne fabrication de l'acide sulfurique, par exemple par le chimiste anglais Edward Divers expatrié au Japon.

Le corps simple, ses propriétés et sa chimie de base 

Le corps simple tellure polymorphe existe dans la nature essentiellement sous la forme grise, à savoir un corps d'aspect métallique, semi-conducteur cassant, blanc bleuâtre, parfois blanc gris, lamelleux et fragile. Ce corps cristallin de maille hexagonale, de densité moyenne 6,25 et fondant avant  est encore nommé tellure natif par les minéralogistes car il appartient la catégorie des éléments natifs. Le tellure brun, amorphe et bien plus rare, se transforme à température ambiante en tellure gris métal hexagonal.

Le tellure gris obtenu et purifié au laboratoire est le plus souvent un métalloïde ou semi-métal argenté, parfois gris acier, cassant et facilement pulvérisé (poudre grise à brunâtre) à odeur alliacée. Sa masse volumique avoisine  à .
 En effet, en dépit de son éclat ou aspect métallique, ses propriétés de conduction de la chaleur et de l'électricité sont médiocres.
Il s'agit d'un semi-conducteur. L'énergie d'activation (apportée par le photon) est de l'ordre de . La mobilité électronique est de l'ordre de  dans la théorie des bandes.

Son point de fusion est de l'ordre de  et son point d'ébullition dépasse  ou . Le tellure se vaporise au rouge. Sa densité de vapeur est élevée.

Ce corps simple cristallin, formé de longues chaînes en hélice de Te, se caractérise par des liaisons essentiellement covalentes, il est relativement stable. Toutefois, fortement chauffé, le tellure s'enflamme à l'air en donnant principalement de l'anhydride tellureux . Sa combustion dans l'air produit une flamme bleue.
Ses particules finement dispersées forment un aérosol explosif dans l'air. L'explosion peut être déclenchée par un équipement électrique défectueux ou par n'importe lequel d'un point chaud ; ses explosions de poudre, souvent secondaires, peuvent être dévastatrices. 

Le tellure liquide attaque le fer, le cuivre et l'acier inoxydable, par exemple de type 10/18.

Insoluble dans l'eau et dans l'acide chlorhydrique, le tellure se dissout dans les acides oxydants, par exemple dans l'acide nitrique et dans l'eau régale, et dans les bases.

Il existe un test de détection chimique classique, en complément du test de flamme vert pâle. L'addition d'acide sulfurique concentré provoque une précipitation de sulfite de tellure rouge :
 Te solide cristal + HSO aq liquide fumant concentré  → TeSO poudre de sulfite de Te rouge + HO

Alliage 
Les associations du tellure avec les métaux et l'hydrogène sont nommées par tradition tellurures.
Le corps simple forme des alliages avec le fer, l'acier et la fonte, mais aussi le cuivre et le plomb, l'or et l'argent, le cadmium et le zinc.

Le tellure graphique est un tellurure naturel d'or et d'argent.

Chimie du tellure 
Le tellure présente un caractère semi-métallique affirmé, son électronégativité de l'ordre de 2,1 est plus faible que celles du S (2,5) et du Se (2,4). La réactivité du Te est moyenne par rapport à ces derniers corps simples.

L'anion tellurure Te de rayon ionique  est beaucoup plus volumineux que l'anion séléniure correspondant ou encore l'anion sulfure.

Le tellure réagit avec l'oxygène, il brûle à l'air pour engendrer le dioxyde de tellure, solide très peu à quasi-insoluble dans l'eau, caractérisé par un réseau ionique. Cet anhydride tellureux est attaqué par des acides oxydants. Il réagit avec les alcalis pour donner des tellurites neutres, des bitellurites et des tétratellurites.

 n'existerait pas, mais l'ion tellurite TeO3 est observé en présence de bases fortes. Les structures analogues à l'acide sulfurique  ou sélénique  n'existent pas. Mais l'acide tellurique de formule Te(OH)6, est obtenu directement l'action d'oxydants puissants sur le corps simple solide Te ou le dioxyde de tellure. Cet acide, d'ailleurs faible (pK de l'ordre de 7), se caractérise par l'ion Te de très faible rayon ionique  au centre d'un octaèdre régulier dont les sommets sont occupés par des ions hydroxyles OH. Le cation hexavalent représente l'état le plus excité d'un point de vue quantique, il démontre une hybridation sp d. Il s'agit d'un composé covalent, assez volatil et oxydant, à l'instar de TeF6 facilement hydrolysable par l'eau.

À l'instar de l'anhydride sélénieux, l'anhydride tellureux est décomposé par l'acide sulfureux et le gaz hydrogène sulfuré. Dans le premier cas, le corps simple tellure peut être obtenu directement, mais dans le second, le chimiste obtient des sulfures de tellure, du type  et , acides vis-à-vis des sulfures alcalins.

Il se combine avec l'hydrogène ou un grand nombre de métaux pour former au sens large des « dérivés telluriques », comme le tellurure d'hydrogène , un gaz nauséabond à température ambiante, plus acide et plus instable que H2Se, peu soluble dans l'eau et toxique, ou le nombre exceptionnel de tellurures métalliques, à commencer par le tellurure de sodium Na2Te et le tellurure de potassium.

 se prépare comme . Il se dissocie sous l'influence de la chaleur en magnifiques cristaux de tellure, obtenus en général en dessous du point chaud de . Le chimiste Alfred Ditte a montré que ce gaz réactif se décomposait à l'air, tout comme les tellurures alcalins.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène stables.

Utilisation du corps simple et ses associations (alliages) 
 Dans certains détonateurs, on combine le tellure avec du peroxyde de baryum.
 Semi-conducteur (de type « P ») utilisé dans les diodes laser, les cellules photovoltaïques, les détecteurs infrarouge. En semi-conducteur ternaire avec le cadmium et le mercure : Le tellurure de mercure-cadmium est utilisé comme photodétecteur (de type photodiode) de rayonnement infrarouge.
 Peut être associé au sélénium dans les imprimantes laser et photocopieurs.
 Thermocouple (Te/Pb).
 Alliage : en faible quantité dans l'acier et le cuivre, il en facilite l'usinage.

Combinaisons 

Liste de tellurures :
 tellurure d'hydrogène ;
 tellurure de plomb, de bismuth, d'or, d'argent, de cobalt (CoTe et CoTe), de mercure HgTe Ils peuvent être considérés comme des alliages.

Les tellurures désignaient autrefois les sels de l'acide tellurhydrique.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène.

Autres combinaisons avec des non-métaux :
 halogénures de tellure stables
 fluorures , , 
 chlorures , 
 bromures , 
 iodures 
 oxydes de tellure
 monoxyde de Te 
  insoluble dans l'eau
 
 sulfures de tellure
  rouge à brun
 

Notes sur les principaux oxydes TeO, TeO2, TeO3, les acides et les ions correspondants.

Les tellurites et les polytellurites désignent les sels acides ou neutres obtenus après attaque des bases fortes sur l'anhydride tellureux . L'acide tellurique rarement observé s'écrirait  et l'ion tellurique correspond à TeO3.

Les tellurates, très rares, désignaient les sels de l'anhydride tellurique .

Les halogénures peuvent s'hydrolyser, par exemple :
 TeF gaz + 6 HO eau liquide → 6 HF + HTeO poudre humide qui par fort asséchement, se décompose

 HTeO → TeO + 3 HO vapeur

Ils peuvent former de nombreux complexes, par exemple TeCl avec l'ion chlorure apporté par l'acide chlorhydrique :
 TeCl gaz + HCl aq → H[TeCl] poudre humide qui par fort asséchement, se décompose

Il est possible d'obtenir de manière similaire l'ion complexe TeBr.

Utilisation des composés 
 Le tellure, sous forme de composé (par exemple d'oxyde de tellure), est utilisé dans certains verres de chalcogénure dédiés à l'optique infrarouge.
 Vulcanisation du caoutchouc : le diéthyldithiocarbamate de tellure. Il entre sous divers composés dans la formulation des principaux procédés de vulcanisation. Te[S2CN(C2H5O)2]4 est utilisé comme catalyseur.
 Colorants en céramique
 Identification bactériologique : les Staphylococcus aureus sont capables de réduire le tellurite en sels de tellure. Voir Gélose Baird Parker.
 Les composés de tellure sont largement utilisés en chimie organique synthétique pour la réduction et l'oxydation, le cyclofonctionnement, la déshalogénation, les réactions de génération de carbanion et l'élimination des groupes protecteurs. Les composés organométalliques sont des intermédiaires dans la synthèse d'amines, de diols et de produits naturels.
 Le tellure est un constituant clé des catalyseurs à base d'oxyde mixte à haut rendement pour l'oxydation sélective du propane en acide acrylique.
 Le tellure peut être utilisé dans les détecteurs d'ammoniac.
 Les tellures d'alkyle sont parfois utilisés dans des fongicide, algicide, parasiticide, en usage dispersif. Le tellure est alors un oligo-élément non essentiel : son rôle biochimique n'est pas complètement compris.

Toxicité, écotoxicité, précautions

Corps simple 
L'inhalation provoque une somnolence, des maux de tête et des nausées, associés à une sécheresse de la bouche et un goût métallique. L'inhalation d'une dose infime de tellure donne une haleine et une odeur corporelle ressemblant à celle de l'ail.
Le contact avec l'œil se traduit par un rougissement de l'œil et des douleurs oculaires.
L'ingestion induit des douleurs abdominales, une constipation et des vomissements.

La valeur d'exposition admissible dans l'air est de  d'air (ACGIH 1999).

Corps composés 
La plupart de ses composés sont toxiques, avec des atteintes au foie et au système nerveux central. Certains pays ont produit des normes spécifiques.

Production annuelle 
La production mondiale s'élèverait entre  par an, principalement extraites, en même temps que le sélénium, des résidus de traitement du plomb et du cuivre.

Dans les années 1990, la production de tellure était contrôlée par quatre pays principaux : les États-Unis, le Canada, le Japon et le Pérou. La production annuelle, associée à celle de sélénium, était estimée de l'ordre de , pour une valeur de .

Les ingénieurs chimistes, à la suite d'Elias Anton Cappelen Smith, l'ont extrait des boues anodiques des minerais raffinés de cuivre.

Notes et références

Voir aussi

Bibliographie 
 Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca et Bernard Platevoet, Dictionnaire de Géologie, , français/anglais, édition Dunod, 2014, 416 Avec la simple entrée « tellure » .
 Bruce H. Mahan, Chimie, InterEdition, Paris, 1977, 832 (Traduction de , , Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, 1969 ), en particulier  et .

Articles connexes

Liens externes 
 Présentation du radionucléide 123, avec introduction de la chimie du tellure
 BRGM, Panorama 2010 du marché du tellure, septembre 2011
  Fiche internationale de sécurité chimique traduite par l'Institut Scientifique de Santé Publique (Belgique)
  Te Présentation de l'élément et propriétés du corps simple
 , avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope