Телур

Телур (-{Te}-, Шаблон:Јез-лат) металоид је -{VI}-A групе са атомским бројем 52. У периодном систему налази се у 6. главној групи тј. 16. групи по -{IUPAC}--у и 5. периоди, па се стога убраја у халкогене елементе. Име је добио по латинском називу за Земљу. Минерал телура је нпр телурит (-{TeO}-₂).

Телур је заступљен у земљиној кори у количини од 0,005 -{ppm}- (Шаблон:Јез-енг). Његова распрострањеност се приближно може мерити са распрострањеношћу злата, с којим такође може градити и разна једињења, који се налазе у природи у виду минерала. Кристални телур је сребрено-бели, полуметал с металним сјајем, који изгледом наликује на калај и антимон. На механичко оптерећење, телур реагује врло крхко и ломљиво, па се стога врло лако може претворити у прах. У хемијским једињењима са неметалима, он има доста сличности са сумпором и селеном, док у легурама и међуметалним једињењима показује веома изражене (полу-)металне особине.

Историја

Типски узорак самородног телура

Мартин Хајнрих Клапрот

Телур је 1782. открио аустријски хемичар и минералог Франц-Јозеф Милер фон Рајхенстајн (1740–1825) током испитивања руде злата из рудника Златна (мађ. -{Faczebaja}-) у близини румунског градића Алба Јулија, након што је из руде издвојио мање злата од очекиваног. На истраживање те руде подстакнуо га је научни рад -{Nachricht vom gediegenen Spiesglaskönig in Siebenbürgen}- (Вест од самородном минералу „Списгласкениг” из Трансилваније), Игнаца фон Борна (1742–1791). Називом -{Spiesglaskönig}- означаван је самородни антимон, док је -{Spiesglas}- био стари назив за минерал антимонит -{Sb₂S₃}-. Фон Борн је сматрао да је самородни метал из руда злата заправо антимон, а своје мишљење је заснивао на малим издвојеним узорцима једињења злата са антимоном. С тим мишљењем није се слагао Милер фон Рајхенстајн, који је мислио да се ради о „засумпореном” бизмуту. После накнадних испитивања, чије резултате је објавио између 1783. и 1785 у расправи у четири дела, искључио је могућност да се ради о бизмуту, јер овај метал за разлику од антимона и бизмута, готово никако није реаговао са сумпорном киселином. Он је металној фази овог елемента дао назив -{metallum problematicum}- (такође и -{aurum problematicum}- односно -{aurum paradoxum}-). Према данашњим сазнањима, овај узорак се, поред самородног телура, састојао и из минерала нагијагита -{(AuPb(Pb,Sb,Bi)Te_2–3S₆}-) и силванита (-{(Au,Ag)Te₂}-). Милер фон Рајхенстајн је претпостављао, да проблематични метал можда садржи неки нови, до тада још непознати, полуметал. Његову претпоставку потврдио је шведски минералог и хемичар Торбен Олоф Бергман (1735–1784). Године 1783. фон Рајхенстајн је Бергману послао узорак ове руде на мишљење, међутим коначни одговор од њега није добио. Бергман је умро наредне године, а фон Рајхенстајн је испитивања проблематичног метала завршио 1785. године.

Тек дванаест година касније, Мартин Хајнрих Клапрот је 1797. у Берлину добио узорак фон Рајхенстајнове руде. Клапрот је разматрао закључке до којих је дошао фон Рајхенстајн те прикупио довољно доказа за откриће новог елемента. У јануару 1798. Клапрот је у једном раду навео доприносе фон Рајхенстајна те му приписао откриће новог елемента. Пошто фон Рајхенстајн није овом елементу дао име, Клапрот се одлучио за назив телур (лат. -{tellus}- - Земља). Он наводи: У сврху затварања досадашње празнине у хемијској минералогији овде са овим вредним рудама представљам своје напоре и искуства, чији основни резултат се састоји у потрази и потврди „новог стварног метала”, којем дајем име „-{tellurium}-” изведено из имена старе „мајке” Земље. Првобитни узрок материјала са типског локалитета Златна, којег је Клапрот имао на располагању, данас се налази у Музеју природних наука у Берлину.

Независно од фон Рајхенстајна и Клапрота, мађарски хемичар и ботаничар Пал Китејбел такође је открио телур 1789. приликом испитивања руда злата из рудника код Нагиборжења у Мађарској. У свом објављеном раду Клапрот је навео само фон Рајхенстајнова открића, иако је о томе 1796. имао доступна сазнања и од Китејбела. У једном писму упућеном Китејбелу, Клапрот је објаснио да му је био доступан садржај његових рукописа, али при проучавању фон Рајхенстајнових руда није уочио сличност с његовим радом. Напокон, Клапрот је убедио Китејбела да откриће телура треба у потпуности приписати фон Рајхенстајну, јер је он неколико година раније спровео иста истраживања на новом елементу.

Симбол елемента -{Te}- предложио је 1814. Јакоб Берцелијус, а користи се до данас. Прво објашњење структуре кристалног телура помоћу рендгенске дифракције начињено је 1924. године.

Особине

Физичке

Кристални телур је интринсично директни полупроводник са ширином полупроводне зоне од 0,334 -{eV}-. Електрична проводљивост као и код свих других полупроводника може се повећати путем повишења температуре или осветљењем, мада је код телура забележен врло мали раст проводљивости. Електрична проводљивост и топлотна проводљивост код телура зависе од правца, тј. анизотропно. Кристални телур је релативно мек (Мосова тврдоћа 2,25) и крак материјал, који се врло лако може претворити у прах. Повећањем притиска телур прелази у друге кристалне модификације. Изнад 450 °-{C}- телур се топи у црвену течност, која се при температури изнад 990 °-{C}- испарава у жути дијамагнетични гас састављен из двоатомних молекула -{Te}-₂. На температурама изнад 2000 °-{C}- молекул Te₂ се распада на појединачне атоме.

Хемијске

Кристални телур је нерастворљив у води и врло слабо растворљив у минералним киселинама попут хлороводичне и сумпорне као и у алкалним растворима. Међутим, врло добро је растворљив у азотној киселини, која је иначе врло снажно оксидационо средство те оксидује елементарни телур до телурата са стабилним оксидационим стањем +4. Течни телур напада бакар, жељезо па чак и рђајуће племените челике.

У једињењима са неметалима, телур се понаша слично као и лакши члан из његове групе у периодном систему, селен. При сагоревању у ваздуху, телур гори зелено-плавим пламеном дајући телур диоксид -{TeO}-₂:

$\mathrm{T}\mathrm{e}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{T}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Са халогеним елементима телур спонтано реагује дајући халогениде. При томе је занимљиво да, за разлику од лакших хомолога селена и сумпора, телур гради термодинамички стабилне јодиде, између осталих телурјодид, -{TeI}- са оксидационим стањем +1. Са неплеменитим металима, на пример цинком, телур реагује врло бурно дајући одговарајуће телуриде.

Изотопи

Познати су изотопи телура са масеним бројевима између 105 и 142. Природни телур је изотопска смеша састављена из осам изотопа, од чега је пет (¹²²-{Te}-, ¹²³-{Te}-, ¹²⁴-{Te}-, ¹²⁵-{Te}-, ¹²⁶-{Te}-) стабилно. Изотоп ¹²³-{Te}- би се теоретски требао распадати на ¹²³-{Sb}- путем електронског захвата. Међутим, овај распад није потврђен у експериментима. Сматра се да је доња граница његовог времена полураспада износи око 9,2 · 10¹⁶ година (92 билиона). Изотоп ¹²⁰-{Te}- путем двоструког електронског захвата директно прелази у изотоп калаја ¹²⁰-{Sn}-. Изотопи ¹²⁸-{Te}- и ¹³⁰-{Te}- путем емисије бета-зрака (двоструки бета-распад) прелазе у ¹²⁸-{Xe}- и ¹³⁰-{Xe}-.

Највећи удео у природном телура око једне трећине сачињава изотоп ¹³⁰-{Te}- који има претпостављено време полураспада од 7,9 · 10²⁰ година, а следи га изотоп ¹²⁸-{Te}-. Просечна атомска маса природне смесе изотопа износи 127,6 те је тако већа од следећег (моноизотопског) елемента у периодном систему, јода, који има 126,9. ¹²⁸-{Te}- се сматра за изотоп са најспоријим распадом међу свим нестабилним сличним елементима. Овај посебно спори распад са временом полураспада од 7,2 · 10²⁴ година (7,2 квадрилиона година тј. у 1 -{kg}- се сваких 18 месеци распадне један атом) може се доказати само на основу детекције производа распада (¹²⁸-{Xe}-) у неким изузетно старим узорцима природног телура.

Од осталих изотопа, има и нуклеарни изомер -{^121mTe}- који са 154 дана има најдуже време полураспада. И код изотопа ¹²⁷-{Te}- и ¹²⁹-{Te}- времена полураспада изомера прелазе она код њихових основних стања. Као трасер у нуклеарној медицини најчешће се користи изотоп ¹²⁷-{Te}-, а следи га ¹²¹-{Te}-. Изотопи ¹²⁷-{Te}- и ¹²⁹-{Te}- се јављају као производи цепања језгара у атомским реакторима.

Спољашње везе

• -{USGS Mineral Information on Selenium and Tellurium Шаблон:Wayback}-
• -{Tellurium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)}-
• -{CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Tellurium}-