Telluur

Ajalugu

Telluuri maagi (ladina keeles tellus tähendab "maa") avastas 18. sajandil Rumeenias Franz Joseph Müller von Reichenstein, kes arvas, et see on antimon või vismut. Tegelikult oli see maak kuldtelluriit AuTe₂. Kolm aastat uuris Reichenstein maaki ja tõestas, et on leidnud uue elemendi. Ta avaldas oma leiud varjatud päevikus ning need tulemused jäid suuresti märkamatuks. 1796. aastal saatis Reichenstein proovi Berliini Martin Heinrich Klaprothile, kes kinnitas ta leiud. Klaproth suutis toota puhta proovi ja nimetas selle telluuriks. Klaprothi kätte oli varemgi sarnane poolmetall juhtunud, kui 1789. aastal oli talle samasuguse proovi saatnud Ungari teadlane Paul Kitaibel.

Füüsikalised omadused

Telluuril on kaks allotroopi: kristalliline ja amorfne. Kristallilisena on telluur hõbekas-valge ja metalse läikega. See on väga habras ja väga kergesti pulberiseeritav poolmetall. Amorfsena on telluur tumepruun pulber, mis on sadestatud telluuri happest (Te(OH)₆). Telluur on pooljuht, mille juhtivus võib suureneda olenevalt aatomite paigutusest aines. Juhtivus suureneb, kui telluuri valgustada. Sulatatuna söövitab telluur vaske, rauda ja roostevaba terast. Kalkogeenidest on telluuril kõige kõrgemad sulamis- ja keemistemperatuurid, vastavalt 449,51 °C ja 987,85 °C.

Keemilised omadused

Telluur moodustab ühendeid sarnaselt väävli ja seleeniga. Telluur põleb rohekas-sinise leegiga ja moodustab seejuures telluuroksiidi. Telluur ei lahustu vees, aga lahustub enamikus hapetes ja mõnedes leelistes. Telluuril on ebatavaline omadus, mida enamikul elementidel pole: kullaga reageerimine. Kuld reageerib üldiselt väga väheste elementidega. Kulla ja telluuri ühend on kuldtelluuriit. Enamik maas leiduvast kullast, mis pole puhas kuld, on kuldtelluuriidi kujul.

Isotoobid

Looduslikult leiduval telluuril on 8 isotoopi. 6 eelnevalt mainitud isotoopidest on stabiilsed: ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te ja ¹²⁶Te. On leitud, et teised kaks, ¹²⁸Te ja ¹³⁰Te, võivad olla natuke radioaktiivsed. Telluuri radioaktiivsetel isotoopidel on väga pikk poolestusaeg, näiteks ¹²⁸Te poolestusaeg on 2,2 * 10²⁴ aastat. See on pikim teadaolev poolestusaeg kõikide radioaktiivsete isotoopide hulgast, kusjuures 2,2 * 10²⁴ aastat on 160 triljonit (10¹²) korda pikem aeg kui teadaoleva universumi vanus.

Leidumine ja tootmine

Telluur on üks haruldasemaid elemente maakoores: arvatavasti umbes üks osa miljardist. Seega on telluur haruldasem kui kuld, hõbe või plaatina. Arvatakse, et telluuri haruldus Maal on seotud protsessidega Maa tekkimise ajal. Telluuri on puhtal kujul väga vähe, peamiselt on ta maa sees mingi ühendina. Telluuri toodetakse umbes 220 tonni aastas. 2009. aastal olid peamised tootjad Kanada, USA, Peruu ja Jaapan.
Telluuri saadakse jääksaadusena vase elektrolüütilisel puhastamisel. Umbes 1000 tonni vase puhastamisel saadakse 1 kg telluuri.

Telluuri tootmine kulla, vase, hõbeda puhastamisel

Alustuseks võetakse maak, mis sisaldab telluuri, ja kuumutatakse seda õhu käes naatriumkarbonaadiga 500 °C juures. Metalli ioonid muutuvad metalliks ja telluur muutub naatriumtelluuriidiks.
M₂Te + O₂ + Na₂CO₃ → Na₂TeO₃ + 2 M + CO₂ 
Eelnevas võrrandis on M üks järgnevatest metallidest: vask (Cu), hõbe (Ag) või kuld (Au). Telluuriit saadakse kätte vee abiga ja on nüüd lahuses hüdrotelluuriidina HTeO₃−. Selle protsessi käigus tekib ka seleeniühendeid. Nüüd on vaja eemaldada hüdrotelluuriidid, selleks lisatakse väävelhapet. Hüdrotelluuriidid muutuvad mittelahustuvateks telluurdioksiidideks, aga seleeniühendid jäävad lahusesse.
HTeO₃⁻ + OH⁻ + H₂SO₄ → TeO₂ + SO₄²⁻ + 2 H₂O
Telluur saadakse kätte telluurdioksiidist elektrolüüsi abil või pannes TeO₂ reageerima väävelhappega.
TeO₂ + 2 SO₂ + 2H₂O → Te + 2 SO₄²⁻ + 4 H⁺.

Ühendid

Telluur kuulub kalkogeenide gruppi, kuhu kuuluvad veel ka hapnik, väävel, seleen ja poloonium. Telluuri- ja seleeniühendid on sarnased. Telluuril võib olla 4 oksüdatsiooniastet: -2, +2, +4 ja +6, millest +4 on kõige tavalisem. Telluur võib moodustada ühendi metalliga, näiteks tsingiga (ZnTe), mille oksüdatsiooniaste on siis −2. Kui telluur moodustab ühendi halogeeniga, siis saab see oksüdatsiooniastme +2, näiteks TeCl₂, TeBr₂ või TeI₂. Telluur saab moodustada ühendi ka hapnikuga, näiteks TeO₂.

Metallurgia

Metallurgia võtab enda alla kõige suurema osa telluuri kasutusest. Telluuri kasutatakse metallurgias raua-, roostevaba terase-, vase- ja pliisulamites. Telluuri lisamine vasele ja terasele muudab sulami masintöödeldavamaks. Telluur muudab plii tugevamaks ja vastupidavamaks ning vähendab väävelhappe söövitavust.

Elektroonikatööstus ja pooljuht

Telluuri kasutatakse kaadmiumtelluuriidina (CdTe) päikesepaneelides. Rahvusvahelise taastuvenergia labori katsed telluuri kohta näitasid väga häid efektiivsusi päikesepaneelide elektrigeneraatorites. Massiivne kaadmiumtelluuriidi päikesepaneelide tootmine on märkimisväärselt tõstnud telluuri nõutust. Kui osa kaadmiumist asendada tsingiga, saadakse (Cd,Zn)Te, mis on tahkes olekus röntgenikiirguse detektor, mis asendab ühekordselt kasutatavaid kilesid. Sulatades telluuri kaadmiumi ja elavhõbedaga, saadakse infrapunase kiirgusele tundlik pooljuhi. Vismuttelluuriide (Bi₂Te₃) ja pliitelluuriide kasutatakse termoelektrilistes seadetes ning pliitelluuriide ka kauginfrapuna detektorites.

Bioloogiline roll

Telluuril pole teadaolevalt bioloogilist funktsiooni, aga seened võivad aminohapetes telluuri kasutada väävli ja seleeni asemel. Erinevad organismid on näidanud väga varieeruvat vastupanu telluurile. Paljud bakterid, näiteks Pseudomonas aeruginosa, muudavad telluuriidi elemendiliseks telluuriks, mis kuhjub ja põhjustab raku muutumise drastiliselt tumedamaks.

Ettevaatusabinõud ja ohtlikkus

Telluuri ja telluuriühendeid peetakse väheohtlikuks, kuigi telluuri peaks suhtuma ettevaatusega. Äge mürgitus on küll üsna haruldane, kuid seda on raske ravida. Pole väidetud, et telluur tekitaks vähki.
Kui hingata sisse juba küllaltki vähe telluuriaure (0,01 mg/m³), siis võib tekkida "telluuri hingeõhk". See on väidetavalt sarnane küüslaugulõhnaga. Seda lõhna tekitab organism, kui ta seob telluuri dimetüüliga ((CH₃)₂Te). See on lenduv ühend, millel on kibe küüslaugulõhnaga sarnane lõhn. Inimeste kokkupuuted telluuriga on üldiselt järgmised: sissehingamine, kokkupuude nahaga, allaneelamine, kokkupuude silmadega. Telluuri ei tohiks sattuda organismi üle 0,1 mg/m³ kaheksatunnise tööpäeva jooksul. Kui organismi satub korraga 25 mg/m³, võib telluur olla väga ohtlik tervisele ja elule.