Telúrio

Telúrio,  52 Te
Telúrio
Pronúncia/ t ɛ ˈ lj ʊər i ə m / ​( te- LURE -ee-əm )
Aparênciapó cinza brilhante prateado (cristalino),
marrom-escuro (amorfo)
Peso atômico padrão A r °(Te)
  • 127,60 ± 0,03 [1]
  • 127,60 ± 0,03  ( abreviado ) [2]
Telúrio na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Cripton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Estanho Antimônio Telúrio Iodo Xenônio
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hólmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radônio
Frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Amerício Cúrio Berquélio Californium Einsteinium Férmio Mendelévio Nobélio Laurêncio Rutherfórdio Dúbnio Seabórgio Bóvrium Hássio Meitnério Darmstádio Roentgênio Copernício Niônio Fleróvio Moscovium Livermório Tennessee Oganesson
Se

Te

Po
antimôniotelúrioiodo
Número atômico ( Z )52
Grupogrupo 16 (calcogênios)
Períodoperíodo 5
Bloquear  bloco p
Configuração eletrônica[ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 4
Elétrons por camada2, 8, 18, 18, 6
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido
Ponto de fusão722,66  K (449,51 °C, 841,12 °F)
Ponto de ebulição1261 K (988 °C, 1810 °F)
Densidade (a 20° C)6,237 g/cm3 [ 3]
quando líquido (em  mp )5,70 g/ cm3
Calor de fusão17,49  kJ/mol
Calor de vaporização114,1 kJ/mol
Capacidade de calor molar25,73 J/(mol·K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 mil 10 mil 100 mil
em  T  (K)   (775) (888) 1042 1266
Propriedades atômicas
Estados de oxidaçãocomum: −2, +2, +4, +6
−1, ? 0, ? +1, ? +3, ? +5 [4]
EletronegatividadeEscala de Pauling: 2,1
Energias de ionização
  • 1º: 869,3 kJ/mol
  • 2º: 1790 kJ/mol
  • 3º: 2698 kJ/mol
Raio atômicoempírico: 140  pm
Raio covalente138±16:00
Raio de Van der Waals206 da tarde
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de telúrio
Outras propriedades
Ocorrência naturalprimordial
Estrutura cristalinahexagonal [5] ( hP3 )
Constantes de rede
Estrutura cristalina hexagonal para telúrio
a  = 445,59 pm
c  = 592,75 pm (a 20 °C) [3]
Expansão térmica19,0 × 10 −6 /K (a 20 °C) [a]
Condutividade térmica1,97–3,38 W/(m⋅K)
Ordenação magnéticadiamagnético [6]
Suscetibilidade magnética molar−39,5 × 10 −6  cm 3 /mol (298 K) [7]
Módulo de Young43 GPA
Módulo de cisalhamento16 notas médias
Módulo de massa65 GPA
Velocidade do som haste fina2610 m/s (a 20 °C)
Dureza de Mohs2,25
Dureza Brinell180–270 MPa
Número CAS13494-80-9
História
Nomeaçãodepois de Roman Tellus , divindade da Terra
DescobertaFranz-Joseph Müller von Reichenstein (1782)
Primeiro isolamentoMartin Heinrich Klaproth
Isótopos de telúrio
Principais isótopos [8] Decadência
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produto
120 Te 0,09% estável
121 Te sintetizador 16,78 dias e 121 Sb
122 Te 2,55% estável
123 Te 0,89% estável [9]
124 Te 4,74% estável
125 Te 7,07% estável
126 Te 18,8% estável
127 Te sintetizador 9h35 β 127 eu
128 Te 31,7% 2,2 × 10 24  anos β β 128 Xe
129 Te sintetizador 69,6 minutos β 129 eu
130 Te 34,1% 7,91 × 10 20  anos β β 130 Xe
 Categoria: Telúrio
| referências

Telúrio é um elemento químico ; tem símbolo Te e número atômico 52. É um metaloide branco-prateado, quebradiço, levemente tóxico e raro . O telúrio é quimicamente relacionado ao selênio e ao enxofre , todos os três calcogênios . É ocasionalmente encontrado em sua forma nativa como cristais elementares. O telúrio é muito mais comum no Universo como um todo do que na Terra. Sua extrema raridade na crosta terrestre, comparável à da platina , se deve em parte à formação de um hidreto volátil que fez com que o telúrio se perdesse no espaço como um gás durante a formação nebular quente da Terra. [10]

Os compostos portadores de telúrio foram descobertos pela primeira vez em 1782 em uma mina de ouro em Kleinschlatten , Transilvânia (hoje Zlatna, Romênia ) pelo mineralogista austríaco Franz-Joseph Müller von Reichenstein , embora tenha sido Martin Heinrich Klaproth quem nomeou o novo elemento em 1798, em homenagem ao latim tellus, "terra". Os minerais de telureto de ouro são os compostos naturais de ouro mais notáveis. No entanto, eles não são uma fonte comercialmente significativa de telúrio em si, que normalmente é extraído como um subproduto da produção de cobre e chumbo .

Comercialmente, o uso principal do telúrio são os painéis solares de CdTe e dispositivos termoelétricos . Uma aplicação mais tradicional em cobre ( cobre telúrio ) e ligas de aço , onde o telúrio melhora a usinabilidade , também consome uma parcela considerável da produção de telúrio. O telúrio é considerado um elemento crítico de tecnologia . [11]

O telúrio não tem função biológica, embora os fungos possam usá-lo no lugar do enxofre e do selênio em aminoácidos como a telurocisteína e a telurometionina. [12] Nos humanos, o telúrio é parcialmente metabolizado em telureto de dimetila , (CH 3 ) 2 Te, um gás com odor semelhante ao do alho exalado no hálito de vítimas de exposição ou envenenamento por telúrio.

Características

Propriedades físicas

O telúrio tem dois alótropos , cristalino e amorfo. Quando cristalino , o telúrio é branco-prateado com um brilho metálico. Os cristais são trigonais e quirais ( grupo espacial 152 ou 154 dependendo da quiralidade), como a forma cinza do selênio . É um metaloide quebradiço e facilmente pulverizado. O telúrio amorfo é um pó preto-marrom preparado pela precipitação de uma solução de ácido telúrico ou ácido telúrico (Te(OH) 6 ). [13] O telúrio é um semicondutor que mostra maior condutividade elétrica em certas direções dependendo do alinhamento atômico ; [14] a condutividade aumenta ligeiramente quando exposto à luz ( fotocondutividade ). [15] Quando fundido, o telúrio é corrosivo para cobre, ferro e aço inoxidável . Dos calcogênios (elementos da família do oxigênio), o telúrio tem os pontos de fusão e ebulição mais altos, 722,66 e 1.261 K (449,51 e 987,85 °C), respectivamente. [16]

Propriedades químicas

O telúrio cristalino consiste em cadeias helicoidais paralelas de átomos de Te, com três átomos por volta. Este material cinza resiste à oxidação pelo ar e não é volátil. [17]

Isótopos

O telúrio natural tem oito isótopos. Seis desses isótopos, 120 Te, 122 Te, 123 Te, 124 Te, 125 Te e 126 Te, são estáveis. Os outros dois, 128 Te e 130 Te, são ligeiramente radioativos, [18] [19] [20] com meias-vidas extremamente longas, incluindo 2,2 × 10 24 anos para 128 Te. Esta é a meia-vida mais longa conhecida entre todos os radionuclídeos [21] e é cerca de 160 trilhões (10 12 ) vezes a idade do universo conhecido .

Mais 31 radioisótopos artificiais de telúrio são conhecidos, com massas atômicas variando de 104 a 142 e com meias-vidas de 19 dias ou menos. Além disso, 17 isômeros nucleares são conhecidos, com meias-vidas de até 154 dias. Exceto pelo berílio-8 e pelos ramos de emissão alfa beta-retardada em alguns nuclídeos mais leves , o telúrio ( 104 Te a 109 Te) é o segundo elemento mais leve com isótopos conhecidos por sofrer decaimento alfa, sendo o antimônio o mais leve. [18]

A massa atômica do telúrio (127,60 g·mol −1 ) excede o do iodo (126,90 g·mol −1 ), o próximo elemento na tabela periódica. [22]

Ocorrência

Cristal de telúrio nativo em silvanita ( Vatukoula , Viti Levu , Fiji ). Largura da imagem 2 mm.

Com uma abundância na crosta terrestre comparável à da platina (cerca de 1 μg/kg), o telúrio é um dos elementos sólidos estáveis ​​mais raros. [23] Em comparação, até mesmo o túlio – o mais raro dos lantanídeos estáveis ​​– tem abundâncias cristalinas de 500 μg/kg (ver Abundância dos elementos químicos ). [24]

A raridade do telúrio na crosta terrestre não é um reflexo de sua abundância cósmica. O telúrio é mais abundante que o rubídio no cosmos, embora o rubídio seja 10.000 vezes mais abundante na crosta terrestre. Acredita-se que a raridade do telúrio na Terra seja causada por condições durante a classificação pré-acrecional na nebulosa solar, quando a forma estável de certos elementos, na ausência de oxigênio e água , era controlada pelo poder redutor do hidrogênio livre . Nesse cenário, certos elementos que formam hidretos voláteis , como o telúrio, foram severamente esgotados pela evaporação desses hidretos. Telúrio e selênio são os elementos pesados ​​mais esgotados por esse processo. [10]

O telúrio é algumas vezes encontrado em sua forma nativa (ou seja, elementar), mas é mais frequentemente encontrado como teluretos de ouro, como calaverita e krennerita (dois polimorfos diferentes de AuTe 2 ), petzita , Ag 3 AuTe 2 e silvanita , AgAuTe 4 . A cidade de Telluride, Colorado , foi nomeada na esperança de uma descoberta de telureto de ouro (que nunca se materializou, embora minério de ouro tenha sido encontrado). O ouro em si é geralmente encontrado não combinado, mas quando encontrado como um composto químico, é frequentemente combinado com telúrio. [25]

Embora o telúrio seja encontrado com ouro mais frequentemente do que na forma não combinada, ele é encontrado ainda mais frequentemente combinado como teluretos de metais mais comuns (por exemplo, melonita , NiTe 2 ). Minerais naturais de telurito e telurato também ocorrem, formados pela oxidação de teluretos perto da superfície da Terra. Em contraste com o selênio, o telúrio geralmente não substitui o enxofre em minerais por causa da grande diferença nos raios dos íons. Assim, muitos minerais de sulfeto comuns contêm quantidades substanciais de selênio e apenas traços de telúrio. [26]

Na corrida do ouro de 1893, os mineiros de Kalgoorlie descartaram um material pirítico enquanto procuravam ouro puro, e ele foi usado para preencher buracos e construir calçadas. Em 1896, descobriu-se que esse rejeito era calaverita , um telureto de ouro, e desencadeou uma segunda corrida do ouro que incluiu a mineração nas ruas. [27]

Em 2023, os astrônomos detectaram a criação de telúrio durante a colisão entre duas estrelas de nêutrons. [28]

História

Gravura oval em preto e branco de um homem olhando para a esquerda, com um cachecol e um casaco com botões grandes.
Klaproth nomeou o novo elemento e creditou von Reichenstein por sua descoberta

Telúrio ( do latim tellus que significa "terra") foi descoberto no século XVIII em um minério de ouro das minas de Kleinschlatten (hoje Zlatna), perto da atual cidade de Alba Iulia , Romênia. Este minério era conhecido como "Faczebajer weißes blättriges Golderz" (minério de ouro branco folhoso de Faczebaja, nome alemão de Facebánya, agora Fața Băii no Condado de Alba ) ou antimonalischer Goldkies (pirita de ouro antimônica), e de acordo com Anton von Rupprecht, era Spießglaskönig ( argent molybdique ), contendo antimônio nativo . [29] Em 1782, Franz-Joseph Müller von Reichenstein , que então servia como inspetor-chefe austríaco de minas na Transilvânia, concluiu que o minério não continha antimônio, mas era sulfeto de bismuto . [30] No ano seguinte, ele relatou que isso era errôneo e que o minério continha principalmente ouro e um metal desconhecido muito semelhante ao antimônio. Após uma investigação completa que durou três anos e incluiu mais de cinquenta testes, Müller determinou a gravidade específica do mineral e observou que, quando aquecido, o novo metal emite uma fumaça branca com odor de rabanete ; que confere uma cor vermelha ao ácido sulfúrico ; e que quando esta solução é diluída com água, tem um precipitado preto. No entanto, ele não foi capaz de identificar este metal e deu-lhe os nomes de aurum paradoxum (ouro paradoxal) e metallum problematicum (metal problemático), porque não exibia as propriedades previstas para o antimônio. [31] [32] [33]

Em 1789, um cientista húngaro, Pál Kitaibel , descobriu o elemento independentemente em um minério de Deutsch-Pilsen que havia sido considerado molibdenita argentífera , mas depois deu o crédito a Müller. Em 1798, foi nomeado por Martin Heinrich Klaproth , que o havia isolado anteriormente do mineral calaverita . [34] [32] [33] [35]

No início da década de 1920, Thomas Midgley Jr. descobriu que o telúrio impedia a detonação do motor quando adicionado ao combustível, mas descartou devido ao cheiro difícil de erradicar. Midgley passou a descobrir e popularizar o uso do chumbo tetraetila . [36]

A década de 1960 trouxe um aumento nas aplicações termoelétricas para telúrio (como telureto de bismuto ) e em ligas de aço de usinagem livre , que se tornaram o uso dominante. Essas aplicações foram superadas pela crescente importância do CdTe em células solares de película fina na década de 2000. [11]

Produção

A maior parte do Te (e Se) é obtida de depósitos de cobre porfirítico , onde ocorre em quantidades vestigiais. [37] O elemento é recuperado de lodos de ânodo do refino eletrolítico de cobre blister . É um componente de poeiras do refino de chumbo em alto-forno . O tratamento de 1000 toneladas de minério de cobre produz aproximadamente um quilo (2,2 libras) de telúrio. [38]

As lamas anódicas contêm os selenetos e teluretos dos metais nobres em compostos com a fórmula M 2 Se ou M 2 Te (M = Cu, Ag, Au). A temperaturas de 500 °C, as lamas anódicas são torradas com carbonato de sódio sob ar. Os íons metálicos são reduzidos aos metais, enquanto o telureto é convertido em telurito de sódio . [39]

M 2 Te + O 2 + Na 2 CO 3 → Na 2 TeO 3 + 2 M + CO 2

Teluritos podem ser lixiviados da mistura com água e estão normalmente presentes como hidroteluritos HTeO 3 em solução. Selenitos também são formados durante este processo, mas podem ser separados pela adição de ácido sulfúrico . Os hidroteluritos são convertidos em dióxido de telúrio insolúvel enquanto os selenitos permanecem em solução. [39]

HTeO-
3
+ OH + H 2 SO 4 → TeO 2 + SO2-4
+ 2 H 2 O

O metal é produzido a partir do óxido (reduzido) por eletrólise ou pela reação do dióxido de telúrio com dióxido de enxofre em ácido sulfúrico. [39]

TeO 2 + 2 SO 2 + 2H 2 O → Te + 2 SO2-4
+ 4 H +

O telúrio de qualidade comercial é geralmente comercializado como pó de 200 mesh , mas também está disponível em placas, lingotes, bastões ou pedaços. O preço do telúrio no final do ano em 2000 foi de US$ 30 por quilo. Nos últimos anos, o preço do telúrio foi impulsionado pelo aumento da demanda e pela oferta limitada, chegando a US$ 220 por libra em 2006. [40] [41] O preço médio anual do telúrio 99,99% puro aumentou de US$ 38 por quilo em 2017 para US$ 74 por quilo em 2018. [11] Apesar da expectativa de que métodos de produção aprimorados dobrarão a produção, o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DoE) prevê um déficit de fornecimento de telúrio até 2025. [42]

Na década de 2020, a China produziu cerca de 50% do telúrio mundial e foi o único país que extraiu Te como alvo principal e não como subproduto. Esse domínio foi impulsionado pela rápida expansão da indústria de células solares na China. Em 2022, os maiores fornecedores de Te em volume foram China (340 toneladas), Rússia (80 t), Japão (70 t), Canadá (50 t), Uzbequistão (50 t), Suécia (40 t) e Estados Unidos (sem dados oficiais). [43]

Compostos

O telúrio pertence à família de elementos calcogênios (grupo 16) da tabela periódica, que também inclui oxigênio , enxofre , selênio e polônio : os compostos de telúrio e selênio são semelhantes. O telúrio exibe os estados de oxidação −2, +2, +4 e +6, sendo +4 o mais comum. [13]

Telúrides

A redução do metal Te produz os teluretos e politeluretos, Te n 2− . O estado de oxidação −2 é exibido em compostos binários com muitos metais, como o telureto de zinco , ZnTe , produzido pelo aquecimento do telúrio com zinco. [44] A decomposição do ZnTe com ácido clorídrico produz telureto de hidrogênio ( H
2
Te
), um análogo altamente instável dos outros hidretos de calcogênio, H
2
OH

2
S
e H
2
Veja
: [45]

ZnTe + 2 HCl → ZnCl
2
+ E
2
Te

Halogenetos

O estado de oxidação +2 é exibido pelos dihaletos, TeCl
2
, TeBr
2
e TeI
2
. Os dihaletos não foram obtidos na forma pura, [46] : 274  embora sejam produtos de decomposição conhecidos dos tetrahaletos em solventes orgânicos, e os tetrahaloteluratos derivados são bem caracterizados:

Te + X
2
+ 2 X
Texto2-4

onde X é Cl, Br ou I. Esses ânions são quadrados planares em geometria. [46] : 281  Espécies aniônicas polinucleares também existem, como o Te marrom escuro
2
EU2-6
, [46] : 283  e o Te preto
4
EU2-14
. [46] : 285 

Com flúor, o Te forma o Te de valência mista
2
F
4
e TeF
6
. No estado de oxidação +6, o –OTeF
5
grupo estrutural ocorre em vários compostos, como HOTeF
5
, B(OTeF
5
)
3
, Xe(OTeF
5
)
2
, Te(OTeF
5
)
4
e Te(OTeF
5
)
6
. [47] O ânion antiprismático quadrado TeF2-8
também é atestado. [39] Os outros halogênios não formam haletos com telúrio no estado de oxidação +6, mas apenas tetrahaletos ( TeCl
4
, TeBr
4
e TeI
4
) no estado +4, e outros haletos inferiores ( Te
3
Cl
2
, Te
2
Cl
2
, Te
2
Br
2
, Te
2
I
e duas formas de TeI ). No estado de oxidação +4, são conhecidos ânions halotelurato, como TeCl2-6
e Te
2
Cl2-10
. Os cátions halotelúrio também são atestados, incluindo TeI+
3
, encontrado em TeI
3
Como F
6
. [48]

Oxocompostos

Uma amostra de pó amarelo claro
Uma amostra de pó de dióxido de telúrio

O monóxido de telúrio foi relatado pela primeira vez em 1883 como um sólido amorfo preto formado pela decomposição térmica do TeSO
3
no vácuo, desproporcionando-se em dióxido de telúrio , TeO
2
e telúrio elementar após aquecimento. [49] [50] Desde então, no entanto, a existência na fase sólida é posta em dúvida e disputada, embora seja conhecida como um fragmento de vapor; o sólido preto pode ser apenas uma mistura equimolar de telúrio elementar e dióxido de telúrio. [51]

O dióxido de telúrio é formado pelo aquecimento do telúrio no ar, onde queima com uma chama azul. [44] Trióxido de telúrio, β- TeO
3
, é obtido pela decomposição térmica de Te(OH)
6
. As outras duas formas de trióxido relatadas na literatura, as formas α e γ, não foram consideradas verdadeiros óxidos de telúrio no estado de oxidação +6, mas uma mistura de Te4+
, OH
e O-
2
. [52] O telúrio também apresenta óxidos de valência mista, Te
2
O
5
e Te
4
O
9
. [52]

Os óxidos de telúrio e os óxidos hidratados formam uma série de ácidos, incluindo o ácido telúrico ( H
2
TeO
3
), ácido ortoestelúrico ( Te(OH)
6
) e ácido metatelúrico ( (H
2
TeO
4
)
e
). [51] As duas formas de ácido telúrico formam sais de telurato contendo TeO2–
4
e TeO6-6
ânions, respectivamente. O ácido telúrico forma sais de telurito contendo o ânion TeO2-3
. [53]

Cátions Zintl

Uma solução de Te2+
4

Quando o telúrio é tratado com ácido sulfúrico concentrado, o resultado é uma solução vermelha do íon Zintl , Te2+
4
. [54] A oxidação do telúrio por AsF
5
em SO líquido
2
produz o mesmo cátion quadrado planar , além do prismático trigonal , amarelo-alaranjado Te4+
6
: [39]

4 Te + 3 AsF
5
O2+
4
(Como F-
6
)
2
+ Como F
3
6 Te + 6 AsF
5
O4+
6
(Como F-
6
)
4
+ 2 ComoF
3

Outros cátions de telúrio Zintl incluem o Te polimérico2+
7
e o Te azul-escuro2+
8
, consistindo de dois anéis de telúrio fundidos de 5 membros. O último cátion é formado pela reação do telúrio com hexacloreto de tungstênio : [39]

8 Te + 2 WCl
6
O2+
8
(WC1)-
6
)
2

Existem também cátions intercalcogênicos, como Te
2
Se2+
6
(geometria cúbica distorcida) e Te
2
Se2+
8
. Estes são formados pela oxidação de misturas de telúrio e selênio com AsF
5
ou SbF
5
. [39]

Compostos organotelúricos

O telúrio não forma prontamente análogos de álcoois e tióis , com o grupo funcional –TeH, que são chamados teluróis . O grupo funcional –TeH também é atribuído usando o prefixo tellanyl- . [55] Como H 2 Te , essas espécies são instáveis ​​com relação à perda de hidrogênio. Os teluraéteres (R–Te–R) são mais estáveis, assim como os teluróxidos . [56]

Materiais quânticos de tritelureto

Recentemente, físicos e cientistas de materiais têm descoberto propriedades quânticas incomuns associadas a compostos em camadas compostos de telúrio que é combinado com certos elementos de terras raras , bem como ítrio (Y). [57]

Esses novos materiais têm a fórmula geral de R Te 3 , onde " R " representa um lantanídeo de terras raras (ou Y), com a família completa consistindo de R = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er e Tm (ainda não observados são compostos contendo Pm, Eu, Yb e Lu). Esses materiais têm um caráter bidimensional dentro de uma estrutura cristalina ortorrômbica , com placas de R Te separadas por folhas de Te puro. [57]

Acredita-se que esta estrutura em camadas 2-D é o que leva a uma série de características quânticas interessantes, como ondas de densidade de carga , alta mobilidade de portadores , supercondutividade sob condições específicas e outras propriedades peculiares cujas naturezas estão apenas agora emergindo. [57]

Por exemplo, em 2022, um pequeno grupo de físicos do Boston College, em Massachusetts, liderou uma equipe internacional que usou métodos ópticos para demonstrar um novo modo axial de uma partícula semelhante ao Higgs em compostos R Te 3 que incorporam qualquer um dos dois elementos de terras raras ( R = La, Gd). [58] Esta partícula axial semelhante ao Higgs, há muito hipotética, também mostra propriedades magnéticas e pode servir como candidata para a matéria escura . [59]

Aplicações

Em 2022, as principais aplicações do telúrio foram células solares de película fina (40%), termoelétricas (30%), metalurgia (15%) e borracha (5%), com as duas primeiras aplicações experimentando um rápido aumento devido à tendência mundial de redução da dependência do combustível fóssil . [43] [11] Na metalurgia, o telúrio é adicionado ao ferro , aço inoxidável , cobre e ligas de chumbo. Ele melhora a usinabilidade do cobre sem reduzir sua alta condutividade elétrica. Ele aumenta a resistência à vibração e fadiga do chumbo e estabiliza vários carbonetos e em ferro maleável. [11]

Catálise heterogênea

Óxidos de telúrio são componentes de catalisadores de oxidação comerciais. Catalisadores contendo Te são usados ​​para a rota de amoxidação para acrilonitrila (CH 2 =CH–C≡N): [60]

2 CH 3 −CH=CH 2 + 2 NH 3 + 3 O 2 → 2 CH 2 =CH –C≡N + 6 H 2 O

Catalisadores relacionados são usados ​​na produção de tetrametilenoglicol :

CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + O 2 → HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH

Nicho

Painéis solares, inclinados em cerca de 30 graus, refletem o céu azul de cima de um campo gramado.
Um conjunto fotovoltaico de CdTe
  • A borracha sintética vulcanizada com telúrio apresenta propriedades mecânicas e térmicas que, em alguns aspectos, são superiores aos materiais vulcanizados com enxofre . [61] [60]
  • Os compostos de telúrio são pigmentos especializados para cerâmica . [25]
  • Selenetos e teluretos aumentam muito a refração óptica do vidro amplamente utilizado em fibras ópticas de vidro para telecomunicações. [62] [63]
  • Misturas de selênio e telúrio são usadas com peróxido de bário como oxidante no pó de retardo de detonadores elétricos . [64]
  • O bombardeio de nêutrons do telúrio é a forma mais comum de produzir iodo-131 . [65] Este, por sua vez, é usado para tratar algumas doenças da tireoide e como um composto traçador em fraturamento hidráulico , entre outras aplicações.

Semicondutores e eletrônicos

Um detector (Cd,Zn)Te do telescópio de raios X NuSTAR da NASA
Um conjunto de detectores de raios X (Cd,Zn)Te do Telescópio de Alerta de Explosão do Observatório Swift Neil Gehrels da NASA

Os painéis solares de telureto de cádmio (CdTe) apresentam algumas das maiores eficiências para geradores de energia elétrica de células solares. [66]

Em 2018, a China instalou painéis solares de película fina com uma potência total de 175 GW, mais do que qualquer outro país do mundo; a maioria desses painéis era feita de CdTe. [11] Em junho de 2022, a China estabeleceu metas de gerar 25% do consumo de energia e instalar 1,2 bilhão de quilowatts de capacidade para energia eólica e solar até 2030. Esta proposta aumentará a demanda por telúrio e sua produção em todo o mundo, especialmente na China, onde os volumes anuais de refino de Te aumentaram de 280 toneladas em 2017 para 340 toneladas em 2022. [43]

(Cd,Zn)Te é um material eficiente para detecçãode raios X. [67] Ele está sendo usado no telescópio de raios X baseado no espaço da NASA, NuSTAR .

O telureto de mercúrio e cádmio é um material semicondutor usado em dispositivos de imagem térmica. [11]

Compostos organotelúricos

Os compostos organotelúrio são principalmente de interesse no contexto de pesquisa. Vários foram examinados, como precursores para o crescimento epitaxial em fase de vapor metalorgânico de semicondutores compostos II-VI . Esses compostos precursores incluem telureto de dimetila , telureto de dietila, telureto de diisopropil, telureto de dialila e telureto de metil alila. [68] O telureto de diisopropil (DIPTe) é o precursor preferido para o crescimento de baixa temperatura de CdHgTe por MOVPE . [69] Os metalorgânicos de maior pureza de selênio e telúrio são usados ​​nesses processos. Os compostos para a indústria de semicondutores são preparados por purificação de aduto . [70] [71]

O subóxido de telúrio é usado na camada de mídia de discos ópticos regraváveis , incluindo discos compactos regraváveis ​​( CD-RW ), discos de vídeo digitais regraváveis ​​( DVD-RW ) e discos Blu-ray regraváveis . [72] [73]

O telúrio é usado nos chips de memória de mudança de fase [74] desenvolvidos pela Intel . [75] O telureto de bismuto (Bi 2 Te 3 ) e o telureto de chumbo são elementos funcionais de dispositivos termoelétricos . O telureto de chumbo é promissor em detectores de infravermelho distante . [11]

Fotocátodos

O telúrio aparece em vários fotocátodos usados ​​em tubos fotomultiplicadores de persianas solares [76] e para fotoinjetores de alto brilho que acionam aceleradores de partículas modernos. O fotocátodo Cs-Te, que é predominantemente Cs 2 Te, tem um limite de fotoemissão de 3,5 eV e exibe a combinação incomum de alta eficiência quântica (> 10%) e alta durabilidade em ambientes de vácuo pobres (durando meses sob uso em armas de elétrons de RF). [77] Isso o tornou a escolha certa para armas de elétrons de fotoemissão usadas na condução de lasers de elétrons livres . [78] Nesta aplicação, ele é geralmente acionado no comprimento de onda de 267 nm, que é o terceiro harmônico dos lasers de Ti-safira comumente usados . Mais fotocátodos contendo Te foram cultivados usando outros metais alcalinos, como rubídio, potássio e sódio, mas eles não encontraram a mesma popularidade que o Cs-Te desfrutou. [79] [80]

Material termoelétrico

O próprio telúrio pode ser usado como um material termoelétrico elementar de alto desempenho. Um Te trigonal com o grupo espacial de P3 1 21 pode ser transferido para uma fase isolante topológica, que é adequada para material termoelétrico. Embora muitas vezes não seja considerado apenas um material termoelétrico, o telúrio policristalino mostra grande desempenho termoelétrico com a figura de mérito termoelétrica, zT, tão alta quanto 1,0, que é ainda maior do que alguns outros materiais TE convencionais, como SiGe e BiSb. [81]

Telureto, que é uma forma composta de telúrio, é um material TE mais comum. Pesquisas típicas e em andamento incluem Bi 2 Te 3 , e La 3-x Te 4 , etc. Bi 2 Te 3 é amplamente usado desde conversão de energia até detecção e resfriamento devido às suas excelentes propriedades TE. O material TE baseado em BiTe pode atingir uma eficiência de conversão de 8%, um valor zT médio de 1,05 para ligas de telureto de bismuto tipo p e 0,84 para ligas de telureto de bismuto tipo n. [82] O telureto de lantânio pode ser potencialmente usado no espaço profundo como um gerador termoelétrico devido à enorme diferença de temperatura no espaço. O valor zT atinge um máximo de ~1,0 para um sistema La 3-x Te 4 com x próximo a 0,2. Esta composição também permite outra substituição química que pode melhorar o desempenho do TE. A adição de Yb, por exemplo, pode aumentar o valor de zT de 1,0 para 1,2 a 1275K, o que é maior do que o atual sistema de energia SiGe. [83]

Papel biológico

O telúrio não tem nenhuma função biológica conhecida, embora os fungos possam incorporá-lo no lugar do enxofre e do selênio em aminoácidos como teluro- cisteína e teluro- metionina . [12] [84] Os organismos têm demonstrado uma tolerância altamente variável aos compostos de telúrio. Muitas bactérias, como Pseudomonas aeruginosa e Gayadomonas sp, absorvem telúrio e o reduzem a telúrio elementar, que se acumula e causa um escurecimento característico e frequentemente dramático das células. [85] [86] Na levedura, essa redução é mediada pela via de assimilação do sulfato. [87] O acúmulo de telúrio parece ser responsável por uma parte importante dos efeitos de toxicidade. Muitos organismos também metabolizam o telúrio em parte para formar dimetil telureto, embora o dimetil telureto também seja formado por algumas espécies. O dimetil telureto foi observado em fontes termais em concentrações muito baixas. [88] [89]

O ágar telurito é usado para identificar membros do gênero corynebacterium , mais tipicamente Corynebacterium diphtheriae , o patógeno responsável pela difteria . [90]

Precauções

Telúrio
Perigos
Rotulagem GHS :
GHS06: TóxicoGHS07: Ponto de exclamaçãoGHS08: Risco à saúde
Perigo
H301 , H317 , H319 , H332 , H335 , H360 , H362 , H412 [91]
P201 , P261 , P280 , P308+P313 [92]
NFPA 704 (diamante de fogo)
NFPA 704 diamante de quatro coresHealth 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
2
0
0

O telúrio e os compostos de telúrio são considerados levemente tóxicos e precisam ser manuseados com cuidado, embora o envenenamento agudo seja raro. [93] O envenenamento por telúrio é particularmente difícil de tratar, pois muitos agentes quelantes usados ​​no tratamento de envenenamento por metais aumentam a toxicidade do telúrio. O telúrio não é relatado como cancerígeno, mas pode ser fatal se inalado, engolido ou absorvido pela pele. [93] [94]

Humanos expostos a apenas 0,01 mg/m3 ou menos no ar exalam um odor fétido semelhante ao alho, conhecido como "hálito de telúrio". [25] [95] Isso é causado pelo corpo convertendo telúrio de qualquer estado de oxidação para dimetil telureto , (CH3 ) 2Te , um composto volátil com um cheiro pungente semelhante ao alho. Voluntários que receberam 15 mg de telúrio ainda tinham esse cheiro característico no hálito oito meses depois. Em laboratórios, esse odor torna possível discernir quais cientistas são responsáveis ​​pela química do telúrio e até mesmo quais livros eles manusearam no passado. [96] Embora as vias metabólicas do telúrio não sejam conhecidas, geralmente presume-se que elas se assemelham às do selênio mais amplamente estudado porque os produtos metabólicos metilados finais dos dois elementos são semelhantes. [97] [98] [99]

As pessoas podem ser expostas ao telúrio no local de trabalho por inalação, ingestão, contato com a pele e contato com os olhos. A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) limita ( limite de exposição permitido ) a exposição ao telúrio no local de trabalho a 0,1 mg/m 3 em um dia de trabalho de oito horas. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu o limite de exposição recomendado (REL) em 0,1 mg/m 3 em um dia de trabalho de oito horas. Em concentrações de 25 mg/m 3 , o telúrio é imediatamente perigoso para a vida e a saúde . [100]

Veja também

Notas

  1. ^ A expansão térmica do telúrio é altamente anisotrópica : os parâmetros (a 20 °C) para cada eixo do cristal são α a  = 29,6 × 10 −6 /K, α c  = −2,28 × 10 −6 /K, e α média = α V /3 = 19,0 × 10 −6 /K. [3]

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