碲查看源代码讨论查看历史
| 碲 | |
|---|---|
碲，(音帝)，TELLURIUM，源自tellus意为"土地"，1782年缪勒(Muller von Reichenstein)发现。碲为斜方晶系银白色结晶。 溶于硫酸、硝酸、王水、氰化钾、氢氧化钾;不溶于冷水和热水、二硫化碳。以碲粉为原料，用多硫化钠抽提精制而得，制得高纯碲纯度为99.999%。供半导体器件、合金、化工原料及铸铁、橡胶、玻璃等工业作添加剂用。
发现简史
由德国矿物学家米勒·冯·赖兴施泰因(F.J.Müller von Reichenstein)于1782年在研究德国金矿石时发现。1782年奥地利首都维也纳一家矿场监督牟勒从这种矿石中提取出碲，最初误认为是锑，后来发现它的性质与锑不同，因而确定是一种新金属元素。为了获得其他人的证实，牟勒曾将少许样品寄交瑞典化学家柏格曼，请他鉴定。由于样品数量太少，柏格曼只能证明它不是锑而已。
1783年，由Franz Joseph Müller von Reichenstein在罗马尼亚的锡比乌发现。他被来自Zalatna附近的一个矿中的矿石激起了兴趣，它有金属光泽而且他推测其是原生的锑或铋(是碲化金，AuTe2。)，初步研究证明了它既不包含锑也不包含铋。Müller研究着这个矿石并证明了它包含一种新的元素。他在一个不著名的杂志上发表了他的发现，但是被当时的科学界忽视了。
在1789年，匈牙利科学家Paul Kitaibel送给他了一些，Paul Kitaibel曾独立发现了它。[1] 在1796年，他给在柏林的Martin Klaproth送去了一个样本，证明了他的发现。Klaproth生产出纯净的样本并决定叫它tellurium(碲)。相当奇怪的是，这并不是经他手的第一份碲样本。
牟勒的发现被忽略了16年后，1798年1月25日克拉普罗特在柏林科学院宣读一篇关于特兰西瓦尼亚的金矿论文时，才重新把这个被人遗忘的元素提出来。他将这种矿石溶解在王水中，用过量碱使溶液部分沉淀，除去金和铁等，在沉淀中发现这一新元素，命名为tellurium(碲)，元素符号定为Te。这一词来自拉丁文tellus(地球)。
矿藏分布
由于在20世纪90年代前，人们普遍认为世界大部分可回收碲都伴生于铜矿床中，美国矿业局便以铜资源为基础，按每吨铜可回收0.065kg碲计算，推算出全球碲储量在22000t左右，储量基础38000t，主要分布在美国、加拿大、秘鲁、智利等国家和地区。国内外一系列重要的碲化物型金银矿床的发现和地质勘查研究表明:分散元素碲的地球化学性状远比传统认识的要活跃得多，它可以大规模富集、矿化形成具有经济价值的独立矿床或工业矿体，如四川石棉大水沟碲铋金矿床、山东归来庄碲金矿床、河南北岭碲化物型金矿等。这使得人类不得不对碲资源的分布有了重新认识。
中国现已探明伴生碲储量在世界处于第三位。伴生碲矿资源较为丰富，全国已发现伴生碲矿产地约30处，保有储量近14000t，碲矿区散布于全国16个省(区)，但储量主要集中于广东、江西、甘肃等省。中国的碲矿也主要伴生于铜、铅锌等金属矿产中，据主矿产储量推算，中国还有未计入储量的碲矿资源约10000t。这将改变碲资源的分布格局并有可能使中国成为一个碲矿资源大国。
碲资源的分布类型:
1、伴生矿床:世界上所有国家获得的绝大多数纯碲，是从冶炼有色金属铜、铅、锌等过程中将碲作为伴生组分综合回收来的。按照矿种划分，作为伴生组分的碲，主要在下述类型矿床中提取:1.斑岩铜矿及铜一钼矿床(美国、秘鲁、智利等)和铜一镍硫化物矿麻(美国、加拿大等);2.铜黄铁矿矿床(独联体国家、加拿大、日本、瑞典等);3.层状砂岩铜矿床(扎伊尔、赞比亚等);4.贵金属矿床(美国、日本、菲利宾等);5.黄铁矿多金属矿床;6.锡石一硫化物矿床;7.热液铀矿床;8.碳酸盐岩中的层控铅~锌矿床;9.低温汞、锑矿床。
2、独立矿床:世界上只有一个碲独立矿床，那就是位于中国四川省石棉县大水沟的独立碲矿床。矿床位于扬子地台西缘，产出于中下三叠统变质岩系构成的弯隆体的东北端。主要容矿围岩为中下三叠统中部的一套片岩，而且碲矿脉也主要充填在这套片岩系的一组压扭性断裂中。[2] 矿区共发现碲矿体九个，各矿体的基本特征如不规则的扁平豆角状。矿体形态为透镜状、脉状等。在纵剖面上表现为倾向一致的透镜状，在横切面(平面)上，则显示出雁行脉状，这在1450m中段上尤为明显。碲矿脉往往充填在含磁黄铁矿脉的裂隙中。围岩蚀变主要有白云石化、云英岩化、电气石化、绢云母化及硅化、黑云母化、绿泥石化等。矿石类型中的白云石一碲化物型矿石最多，即白云石为碲的重要载体矿物。组成矿石的矿物成分有:辉碲铋矿、磁黄铁矿、黄铁矿、白云石、石英、黄铜矿、叶碲铋矿、硫碲铋矿、方铅矿等32种，其中以前5种最多(85%以上)。矿区最重要的碲化物为辉碲铋矿(占全部碲化物的90%以上)，电子探针分析结果表明其基本化学式为Bi2Te1.97~2.05 S1.03~1.21，平均化学式为BiTe2.02~1.07。其次为叶碲铋矿，基本化学式为BiTe0.95~0.99，平均化学式为BiTe0.97。
大水沟独立碲矿形成于低温、富As、弱碱性的介质环境，成矿物质主要源于沉积围岩，部分物质源于深部，成矿溶液应为地下卤水或大气降水，成矿时代为燕山期.
该碲矿床发育在板块拼接部位、深大断裂构造及构造一岩浆强烈活动地带，这种地带不仅有丰富的成矿物质来源，而且有良好的赋矿空间及流体活动场所，从而有利于碲矿床的形成;矿床的形成与岩浆活动有密切的时空和成因关系，岩浆活动为成矿提供物质基础;含矿流体、稀釉矿化剂来自深源岩浆热液;矿床属于中一高温岩浆热液矿床;成矿过程是一个随着温度、压力的不断降低，Eh值增加，而ptl值、氧逸度、硫逸度、碲逸度不断降低的地球化学过程;Te在含矿流体中主要与Cl、S和H结合构成配合物，主要以氢碲酸HTe、氢碲酸根HTe一的形式进行迁移，其次以氯配合物及硫配合物形式进行迁移，并在含矿热液的物理化学条件发生改变，即温度、压力和pH值的降低和氧化还原电位的升高的情况下，发生解析作用，沉淀富集成矿。该成矿作用经历早期碲的富集，成矿流体与深成作用有关;晚期发生金矿化，受古大气降水影响;大水沟碲化物脉型矿床属于中深成、中高温岩浆热液充填型独立碲矿床。
理化性质
物理性质
碲有两种同素异形体，即黑色粉末状、无定形碲和银白色、金属光泽、六方晶系的晶态碲.半导体，禁带宽0.34电子伏。
碲的两种同素异形体中，一种是晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，是与锑相似的;另一种是无定形粉末状，呈暗灰色。密度中等，熔、沸点较低。它是一种非金属元素，可它却有十分良好的传热和导电本领。在所有的非金属同伴中，它的金属性是最强的。
密度
6.25克/立方厘米
熔点
452℃
沸点
1390℃
无定形碲密度
6.0克/立方厘米
无定形碲熔点
449.5±0.3℃
无定形碲沸点
989.8±3.8℃
声音在其中的传播速率(m/S)
2610
地壳中含量(ppm)
0.005
元素在海水中的含量(ppm)太平洋表面
0.00000019
原子体积(立方厘米/摩尔)
20.5
晶胞参数:
a = 445.72 pm
b = 445.72 pm
c = 592.9 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
电离能(kJ /mol):
M - M+ 869.2
M+ - M2+ 1795
M2+ - M3+ 2698
M4+ - M5+ 5668
M5+ - M6+ 6822
M6+ - M7+ 13200
M7+ - M8+ 15800
M8+ - M9+ 18500
M9+ - M10+ 21200
化学性质
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧化碲;可与卤素反应，但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。和熔融KCN反应产生K2Te。
溶于水生成的氢碲酸具有类似氢硫酸的性质。碲也生成亚碲酸H2TeO3及相应的盐。用强氧化剂(HClO、H2O2)作用于碲或TeO2(稳定白色晶态)，生成H6TeO6，它在160℃转变为粉末状H2TeO4，进一步加热则转变为TeO3。H6TeO6易溶于水(25.3%)成为碲酸，是一种弱酸。
它的化学性格很像硫和硒，有一定的毒性。在空气中把它加热熔化，会生成氧化碲的白烟。它会使人感到恶心、头痛、口渴，皮肤骚痒和心悸。人体吸入极低浓度的碲后，在呼气、汗尿中会产生一种令人不偷快的大蒜臭气。这种臭气很容易被别人感觉到，但本人往往井不知道。
质子数
52
所属周期
5
所属族数
VIA
原子共价半径
136皮米
电子层
K-L-M-N-O
电子层排布
2-8-18-18-6
常见化合价
-2 0 4 6
氧化态:
Main Te+4
Other Te-2， Te-1， Te0， Te+2， Te+5， Te+6
化学键能:(kJ /mol)
Te-H 240 Te-O 268 Te-F 335 Te-F 335 Te-Cl 251 Te-Te 235
制备方法
工业上是从铜冶炼的电解铜的阳极泥中提取碲。含碲约3%的阳极泥干燥后在250℃下进行硫酸化焙烧，然后在700℃使二氧化硒挥发，碲留在焙烧渣中。用水浸出硫酸铜，再用氢氧化钠溶液浸出，得到亚碲酸钠溶液。浸出液用硫酸中和，生成粗氧化碲沉淀。两次重复沉淀氧化物，然后进行水溶液电解，可得含碲为98%~99%的碲。
可由炼锌的烟尘中回收而得。
应用领域
碲消费量的80%是在冶金工业中应用:钢和铜合金加入少量碲，能改善其切削加工性能并增加硬度;在白口铸铁中碲被用作碳化物稳定剂，使表面坚固耐磨;含少量碲的铅，可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，用作海底电缆的护套;铅中加入碲能增加铅的硬度，用来制作电池极板和印刷铅字。碲可用作石油裂解催化剂的添加剂以及制取乙二醇的催化剂。氧化碲用作玻璃的着色剂。高纯碲可作温差电材料的合金组分。碲化铋为良好的制冷材料。碲和若干碲化物是半导体材料。超纯碲单晶是新型的红外材料。
另外，在定时炸药中，碲还是延时爆炸的引信。作为制造杀菌剂的原料，碲在医疗中，还可以提取碘的同位素，治愈甲状腺类疾病。
主要用于石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料，添加到钢材中以增加其延性，添加到铅中增加它的强度和耐蚀性。碲和它的化合物又是一种半导体材料。
元素周期表
主族元素 硼(5) 硅(14) 锗(32) 砷(33) 锑(51) 碲(52) 钋(84) 锂(3) 钠(11) 钾(19) 铷(37) 铯(55) 钫(87) 铍(4) 镁(12) 钙(20) 锶(38) 钡(56) 镭(88) 铝(13) 铟(49) 镓(31) 锡(50) 铊(81) 铅(82) 铋(83) Uut(113) Uuq(114) uup(115) Uuh(116) Uus(117) 氦(2) 氖(10) 氩(18) 氪(36) 氙(54) 氡(86) Uuo(118) 氟(9) 氯(17) 溴(35) 碘(53) 砹(85) 氢(1) 碳(6) 氮(7) 氧(8) 磷(15) 硫(16) 硒(34) 副族元素 镧(57) 铈(58) 镨(59) 钕(60) 钷(61) 钐(62) 铕(63) 钆(64) 铽(65) 镝(66) 钬(67) 铒(68) 铥(69) 镱(70) 镥(71) 锕(89) 钍(90) 镤(91) 铀(92) 镎(93) 钚(94) 镅(95) 锔(96) 锫(97) 锎(98) 锿(99) 镄(100) 钔(101) 锘(102) 铹(103) 钪(21) 钛(22) 钒(23) 铬(24) 锰(25) 铁(26) 钴(27) 镍(28) 铜(29) 锌(30) 钇(39) 锆(40) 铌(41) 钼(42) 锝(43) 钌(44) 铑(45) 钯(46) 银(47) 镉(48) 铪(72) 钽(73) 钨(74) 铼(75) 锇(76) 铱(77) 铂(78) 金(79) 钅卢(104) 钅杜(105) 钅喜(106) 钅波(107) 钅黑(108) 钅麦(109) 𫟼(110) 𬬭(111) 鿔(112) 汞(80)