Telluur

Telluur on keemiline element sümboliga Te ja järjekorranumbriga 52. Telluur kuulub poolmetallide ehk metalloidide hulka. Telluur on tervikuna universumis tavaline, aga Maal üsna haruldane.

Telluur on hõbedane ja habras pooljuhtiv tahke aine, mille tihedus normaaltingimustel on 6,24 g/cm3 ja mille sulamistemperatuur on 449,51 °C, keemistemperatuur on 988,85 °C. Sel on 8 stabiilset isotoopi, massiarvudega 120, 122, 123, 124, 125, 126, 128 ja 130.

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.

Kasutusalad

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 pooljuht. Vismuttelluuriide (Bi2Te3) ja pliitelluuriide kasutatakse termoelektrilistes seadetes ning pliitelluuriide ka kauginfrapuna detektorites.

Muud kasutusalad
Telluuriühendeid kasutatakse pigmentidena keraamikas.
Seleen ja telluur suurendavad klaasis valguskiirte murdumist, mida kasutatakse optilistes kiududes.
Telluuri ja seleeni kasutatakse koos baariumperoksiidiga detonaatorites.
Kummi vulkaniseerides telluuriga, mitte seleeni või väävliga, muutub kumm palju vastupidavamaks kuumusele.
Telluuri kasutatakse korünebakterite (Corynebacterium) perekonda kuuluvate bakterite, täpsemalt Corynebacterium diphtheriae, äratundmiseks. Need bakterid põhjustavad difteeriat.

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 mürgistus 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 sarnaneb väidetavalt küüslaugulõhnaga. Seda lõhna tekitab organism, kui ta seob telluuri dimetüüliga ((CH3)2Te). See on lenduv ühend, millel on kibe küüslaugulõhnasarnane 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.

Viited

Keemilised elemendid
Lihtained
Poolmetallid