Tellurium is een zwaar en zeldzaam klein metaal dat wordt gebruikt in staallegeringen en als een lichtgevoelige halfgeleider in zonneceltechnologie.
eigenschappen
- Atomic Symbol: Te
- Atoomnummer: 52
- Elementcategorie: Metalloid
- Dichtheid: 6,24 g / cm3
- Smeltpunt: 841.12 ° F (449.51 ° C)
- Kookpunt: 1810 ° F (988 ° C)
- Moh's hardheid: 2,25
Kenmerken
Tellurium is eigenlijk een metalloïde . Metalloïden, of halfmetalen, zijn elementen die zowel eigenschappen van metalen als niet-metalen bezitten.
Zuiver tellurium is zilverkleurig, broos en licht toxisch. Inslikken kan leiden tot slaperigheid, problemen met het spijsverteringskanaal en het centrale zenuwstelsel. Telluriumvergiftiging wordt geïdentificeerd door de krachtige knoflookachtige geur die het bij slachtoffers veroorzaakt.
Het metalloïde is een halfgeleider die een grotere geleiding vertoont bij blootstelling aan licht en afhankelijk van de atomaire uitlijning.
Van nature voorkomend tellurium is zeldzamer dan goud en even moeilijk te vinden in de aardkorst als platinagroepsmetaal (PGM), maar vanwege zijn aanwezigheid in extraheerbare koperertslichamen en het beperkte aantal eindgebruik is de prijs van tellurium veel lager dan enig edelmetaal.
Tellurium reageert niet met lucht of water en is in gesmolten vorm corrosief voor koper, ijzer en roestvrij staal
Geschiedenis
Hoewel hij niet op de hoogte was van zijn ontdekking, bestudeerde en beschreef Franz-Joseph Mueller von Reichenstein telluur, waarvan hij aanvankelijk dacht dat het antimoon was , terwijl hij in 1782 goudstalen uit Transsylvanië bestudeerde.
Twintig jaar later isoleerde de Duitse chemicus Martin Heinrich Klaproth Tellurium, noemde het tellus , Latijn voor 'aarde'.
Het vermogen van Tellurium om verbindingen met goud te vormen - een eigenschap die uniek is voor metalloïde - leidde tot zijn rol in de 19e-eeuwse goudkoorts in West-Australië.
Calaverite, een samenstelling van tellurium en goud, werd in het begin van de rush voor een aantal jaren ten onrechte als een waardeloos 'fool's gold' geïdentificeerd, wat leidde tot zijn verwijdering en gebruik bij het opvullen van putten.
Toen eenmaal werd ingezien dat goud - in feite vrij eenvoudig - van de compound kon worden gewonnen, waren goudzoekers letterlijk de straten in Kalgoorlie aan het opgraven om zich van calaverite te ontdoen.
Columbia, Colorado veranderde zijn naam in Telluride in 1887 na de ontdekking van goud in ertsen in het gebied. Ironisch genoeg waren de goudertsen geen calaveriet of een andere telluurhoudende verbinding.
Commerciële toepassingen voor tellurium werden echter bijna een volle eeuw niet ontwikkeld.
Tijdens de jaren 1960 begon bismut- telluride, een thermo-elektrische, halfgeleidende verbinding, te worden gebruikt in koeleenheden. En op hetzelfde moment begon tellurium ook te worden gebruikt als een metallurgisch additief in staal en metaallegeringen .
Onderzoek naar cadmium-telluride (CdTe) fotovoltaïsche cellen (PVC's), die dateert uit de jaren 1950, begon in de jaren negentig een commerciële vooruitgang te boeken. Toenemende vraag naar de elementen, als gevolg van investeringen in alternatieve energietechnologieën na 2000, heeft tot enige bezorgdheid geleid over de beperkte beschikbaarheid van het element.
Productie
Anodeslib, verzameld tijdens elektrolytische koperraffinage, is de belangrijkste bron van tellurium, dat alleen wordt geproduceerd als een bijproduct van koper en onedele metalen .
Andere bronnen kunnen zijn rookpluizen en gassen die worden geproduceerd tijdens het smelten van lood , bismut, goud, nikkel en platina .
Dergelijke anodeslibs, die zowel seleniden (een belangrijke bron van seleen) en telluriden bevatten, hebben vaak een telluriumgehalte van meer dan 5% en kunnen worden geroosterd met natriumcarbonaat bij een temperatuur van 500 ° C (932 ° F) om de telluride in natrium om te zetten telluriet.
Met behulp van water worden de tellurieten uitgeloogd uit het resterende materiaal en omgezet in telluriumdioxide (TeO 2 ).
Telluriumdioxide wordt gereduceerd als metaal door het oxide te laten reageren met zwaveldioxide in zwavelzuur. Het metaal kan vervolgens worden gezuiverd met behulp van elektrolyse.
Betrouwbare statistieken over de productie van telluur zijn moeilijk te verkrijgen, maar de wereldwijde productie van raffinaderijen wordt geschat op 600 ton per jaar.
De grootste producerende landen zijn de VS, Japan en Rusland.
Peru was een grote telluriumproducent tot de sluiting van de La Oroya-mijn en de metallurgische faciliteit in 2009.
Belangrijke telluriumraffinaderijen omvatten:
- Asarco (VS)
- Uralectromed (Rusland)
- Umicore (België)
- 5N Plus (Canada)
De recyclage van Tellurium is nog steeds zeer beperkt vanwege het gebruik ervan in dissipatieve toepassingen (dwz die niet effectief of economisch kunnen worden verzameld en verwerkt).
toepassingen
Het belangrijkste eindgebruik voor tellurium, goed voor maar liefst de helft van alle jaarlijks geproduceerde tellurium, is in staal en ijzerlegeringen waar het de bewerkbaarheid verhoogt.
Tellurium, dat de elektrische geleidbaarheid niet vermindert, is ook gelegeerd met koper voor hetzelfde doel en heeft geleid tot een verbetering van de weerstand tegen vermoeidheid.
In chemische toepassingen wordt tellurium gebruikt als vulcanisatiemiddel en versneller bij de productie van rubber, evenals als katalysator bij de productie van synthetische vezels en olieraffinage.
Zoals vermeld, hebben de halfgeleidende en lichtgevoelige eigenschappen van tellurium ook geresulteerd in het gebruik ervan in CdTe-zonnecellen. Maar telluur met een hoge zuiverheid heeft ook nog een aantal andere elektronische toepassingen, waaronder:
- Thermische beeldvorming (kwik-cadmium-telluride)
- Faseveranderingsgeheugenchips
- Infrarood sensoren
- Thermo-elektrische koelinrichtingen
- Heat-seeking raketten
Andere vormen van telluur zijn onder meer:
- Stralen kapot
- Glas- en keramiekpigmenten (waar het blauw en bruin kleurt)
- Herschrijfbare dvd's, cd's en Blu-ray-schijven (telluur-suboxide)