物理 [元素周期表] 碲
《质心笑传之我发没发过这个贴》
碲 (Tellurium)
基本信息
元素符号: Te
原子序数: 52
原子量: 127.60
位置: 位于元素周期表第五周期,第16族(VIA族),属于类金属,位于硒和钋之间。
电子构型: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴
原子结构
价电子构型: 最外层为5s²5p⁴,有6个价电子。常见氧化态为-2、+4、+6,具有明显的类金属性。
天然同位素: 天然碲有8种稳定同位素(¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te),是稳定同位素最多的元素之一。其中¹²⁸Te和¹³⁰Te具有极长的双β衰变半衰期(远长于宇宙年龄),实际可视为稳定。
物理性质
外观: 银白色带金属光泽的脆性类金属,晶体呈六方晶系。纯碲呈银灰色,粉末为黑色。
密度: 6.24 g/cm³(室温),熔融态密度约5.70 g/cm³。
熔点与沸点: 熔点449.5°C,沸点988°C。是熔点最高的类金属之一(高于硒,低于钋)。
半导体性质: 窄带隙半导体(带隙约0.35 eV),光照下导电性显著增强。碲化镉(CdTe)和碲化铋(Bi₂Te₃)是重要的半导体和热电材料。
火焰反应: 在火焰中燃烧呈现绿色或蓝绿色火焰,可作为定性检出特征。
化学性质
化学稳定性: 常温空气中稳定,不燃烧。加热时可燃烧生成二氧化碲(TeO₂),发出绿色火焰。
与酸反应:
不与稀盐酸、稀硫酸反应。
溶于浓硝酸、浓硫酸,生成亚碲酸盐或碲酸盐,并放出二氧化硫或氮氧化物。
溶于熔融碱或碱性氧化剂中。
与氧族同族比较: 金属性弱于硒和钋,但略强于硫。碲的氧化物(TeO₂)为两性偏酸,二氧化碲可溶于强酸和强碱。
化合物特征:
氢化物:碲化氢(H₂Te)是一种极不稳定的无色有恶臭气体,性质比硫化氢和硒化氢更不稳定,易分解为单质碲和氢气。
卤化物:能与卤素直接化合,如四氯化碲(TeCl₄)等,多为共价化合物。
碲酸盐(TeO₄²⁻)和亚碲酸盐(TeO₃²⁻)具有弱氧化性或弱还原性。
存在与制备
自然丰度: 地壳中含量约 0.001~0.002 ppm,是地球上最稀有的稳定非放射性元素之一(丰度低于金、铂、铋等)。
主要来源: 不单独成矿,主要伴生于铜、铅、金、银等硫化物矿中,尤其是铜精矿和阳极泥。主要矿物有碲金矿(AuTe₂)、辉碲铋矿(Bi₂Te₃)等,但工业价值较低。工业上主要从电解精炼铜、铅等的副产物阳极泥中回收获得。
制备方法: 阳极泥经焙烧、碱浸、酸中和等步骤得到粗碲,再通过电解精制或真空蒸馏提纯得到高纯度碲(纯度可达99.999%以上)。
安全与环境
健康影响: 元素碲及其化合物具有一定生理活性。吸收后可在体内代谢为具有强烈蒜臭味的二甲基碲,并经呼吸和汗液排出,使呼吸、汗液和尿液带有特征性大蒜气味,这是接触碲及其化合物的典型标志。
安全注意事项: 长期接触或吸入碲粉尘或蒸气可能引起头痛、嗜睡、乏力、出汗异常等。可溶性碲化合物(如亚碲酸钠)对肝肾有一定影响,操作时需注意防护。
环境行为: 碲在土壤和水体中迁移性较低,主要以难溶氧化物或金属形态存在,生物富集性较弱。
操作与防护: 操作应在良好通风条件下进行,避免吸入粉尘或蒸气。接触后应彻底清洗皮肤,工作场所需设置局部排风装置。