碲在冶金工業(yè)中的用量約占碲的總消費量的80%以上。加入少量碲,可以改善低碳鋼、不銹鋼和銅的切削加工性能(見易切削鋼)。在白口鑄鐵中,碲用作碳化物穩(wěn)定劑,使表面堅固耐磨。在鉛中添加碲,可提高材料的抗蝕性能,用作海底電纜的護套;也能增加鉛的硬度,用來制作電池極板和印刷鉛字。碲可用作石油裂解催化劑的添加劑以及制取乙二醇的催化劑。氧化碲用作玻璃的著色劑。
高純碲可用作溫差電材料的合金組分,其中碲化鉍是良好的致冷材料;衔锇雽(dǎo)體As32Te48Si20是制作電子計算機存貯器的材料。超純碲單晶是一種新型的紅外材料。高純碲用量雖少,作用頗大。
產(chǎn)量和價格 美國、加拿大、日本、秘魯和斐濟等國1979年產(chǎn)金屬碲約290噸,大約消費280噸。蘇聯(lián)也是碲的重要生產(chǎn)國。中國遼寧、 湖南、 廣東、臺灣等地有工業(yè)規(guī)模的碲生產(chǎn)。1979年工業(yè)純碲的價格為44.1~50.7美元/公斤。
陽極泥提取碲 銅電解精煉所得的陽極泥是碲的主要來源,處理陽極泥的主要方法是硫酸化焙燒法,其他方法如蘇打燒結(jié)法等應(yīng)用較少。根據(jù)陽極泥中碲含量的高低,采用不同的處理方法:① 對含碲高的陽極泥(3%左右);干燥后在250℃下進行硫酸化焙燒,然后在700℃使二氧化硒揮發(fā),碲留在焙燒渣中。焙燒渣先用水浸出硫酸銅,再用NaOH堿液浸出,得到亞碲酸鈉溶液。浸出液用硫酸中和,生成粗氧化碲沉淀。沉淀物必須進行凈化,過程一般是一次或兩次重復(fù)沉淀氧化物(先溶于堿中,再用酸中和)。將凈化后的氧化碲溶解于NaOH溶液中,保持溶液中碲為100克/升、NaOH160克/升,然后進行水溶液電解,可得含碲為98~99%的碲。②含碲低的銅陽極泥和鉛電解陽極泥混合處理時,可進行還原熔煉?刂七原溫度和爐內(nèi)氣氛,使碲和鉍進入貴鉛,再把貴鉛送入分銀爐進行氧化吹煉,生成含鉍15~30%的鉍渣。然后以碳酸鈉和鐵屑為熔劑在1000~1200℃高溫下處理鉍渣,可生成粗鉍,并產(chǎn)出含碲5~9%的蘇打渣。將蘇打渣破碎、水浸,浸出液用硫酸中和,生成粗氧化碲;用NaOH溶液溶解,并用Na2S除去雜質(zhì)鉛,電解得純度為98%的工業(yè)碲。
高純碲制取 采用電解法。以工業(yè)碲為陽極,外表面用聚氯乙烯微孔塑料作隔膜,用不銹鋼板作陰極,電解液為亞碲酸鈉(Na2TeO3)溶液,保持TeO2濃度為168~183克/升,電解溫度為45℃,電流密度為200安/米2,在陰極上可獲得純度為99.995%的碲。以電解碲為原料,在460~500℃、10-3~10-4 托真空下精餾提純,可得99.999%的高純碲。采用氫氣氛水平區(qū)域熔煉法,利用H2與硒發(fā)生作用而幾乎不與碲反應(yīng)的原理,進一步除去雜質(zhì)硒,獲得純度為99.9999%碲。最后,可用拉晶法提純,純度可高于99.9999%。
參考書目
R.B.Heslop & K. Jones, Inorganic Chemistry; A Guide to Advanced Study, Elsevier, Amsterdam, 1976.
E. Gerlach, The Physics of Selenium and Tellurium,Springer,Berlin,1979.
補充
碲(音帝),TELLURIUM,源自tellus意為“土地”,1782年發(fā)現(xiàn)。除了兼具金屬和非金屬的特性外,碲還有幾點不平常的地方:它在周期表的位置形成“顛倒是非”的現(xiàn)象──碲比碘的原子序數(shù)低,具有較大的原子量。如果人吸入它的蒸氣,從嘴里呼出的氣會有一股蒜味。
元素名稱:碲
元素原子量:127.6
元素類型:非金屬
發(fā)現(xiàn)人:繆勒 發(fā)現(xiàn)年代:1782年
發(fā)現(xiàn)過程:
1782年,德國的繆勒,從一種呈白而略帶藍的金礦里提出白色金屬樣物質(zhì),即碲。
元素描述:
有結(jié)晶形和無定形兩種同素異形體。電離能9.009電子伏特。結(jié)晶碲具有銀白色的金屬外觀,密度6.25克/厘米3,熔點452℃,沸點1390℃,硬度是2.5(莫氏硬度)。不溶于同它不發(fā)生反應(yīng)的所有溶劑,在室溫時它的分子量至今還不清楚。無定形碲(褐色),密度6.00克/厘米3,熔點449.5±0.3℃,沸點989.8±3.8℃。碲在空氣中燃燒帶有藍色火焰,生成二氧化碲;可與鹵素反應(yīng),但不與硫、硒反應(yīng)。溶于硫酸、硝酸、氫氧化鉀和氰化鉀溶液。易傳熱和導(dǎo)電。
元素來源:
從電解銅的陽極泥和煉鋅的煙塵等中回收制取。
元素用途:
主要用來添加到鋼材中以增加延性,電鍍液中的光亮劑、石油裂化的催化劑、玻璃著色材料,以及添加到鉛中增加它的強度和耐蝕性。碲和它的化合物又是一種半導(dǎo)體材料。接觸過這種金屬的人都知道碲有一種強烈的大蒜氣味。碲主要用作鋼和銅的合金添加劑。碲新近用于帕貼耳冷卻效應(yīng)裝置,用于水的冷卻,但時下更多地被用在集成電路的冷卻裝置上
元素輔助資料:
碲與它的同族元素硫相比,在地殼中的含量少得多。碲成單質(zhì)存在的礦是極難找到的。
碲在一般狀況下有兩種同素異形體,一種是晶體的碲,具有金屬光澤,銀白色,性脆,是與銻相似的;另一種是無定形粉末狀,呈暗灰色。
碲在自然界有一種同金在一起的合金。1782年奧地利首都維也納一家礦場監(jiān)督牟勒從這種礦石中提取出碲,最初誤認(rèn)為是銻,后來發(fā)現(xiàn)它的性質(zhì)與銻不同,因而確定是一種新金屬元素。為了獲得其他人的證實,牟勒曾將少許樣品寄交瑞典化學(xué)家柏格曼,請他鑒定。由于樣品數(shù)量太少,柏格曼也只能證明它不是銻而已。牟勒的發(fā)現(xiàn)被忽略了16年后,1798年1月25日克拉普羅特在柏林科學(xué)院宣讀一篇關(guān)于特蘭西瓦尼亞的金礦論文時,才重新把這個被人遺忘的元素提出來。他將這種礦石溶解在王水中,用過量堿使溶液部分沉淀,除去金和鐵等,在沉淀中發(fā)現(xiàn)這一新元素,命名為tellurium(碲),元素符號定為Te。這一詞來自拉丁文tellus(地球)?死樟_特一再申明,這一新元素是1782年牟勒發(fā)現(xiàn)的。
補充
元素符號: Te 英文名: Tellurium 中文名: 碲
相對原子質(zhì)量: 127.6 常見化合價: -2,+4,+6 電負性: 2
外圍電子排布: 5s2 5p4 核外電子排布: 2,8,18,18,6
同位素及放射線: Te-119[4.69d] Te-120 Te-121[16.8d] Te-121m[154d] Te-122 Te-123(放 ε[1.3E12y]) Te-124 Te-125 Te-126 Te-127[9.4h] Te-128 Te-129[1.16h] *Te-130[2.5E21y]
電子親合和能: 190 KJ·mol-1
第一電離能: 869 KJ·mol-1 第二電離能: 1790 KJ·mol-1 第三電離能: 3000 KJ·mol-1
單質(zhì)密度: 6.24 g/cm3 單質(zhì)熔點: 449.5 ℃ 單質(zhì)沸點: 989.8 ℃
原子半徑: 1.42 埃 離子半徑: 0.97(+4) 埃 共價半徑: 1.36 埃
常見化合物: H2Te TeO2 H2TeO3 TeO3 H2TeO4
發(fā)現(xiàn)人: F.J.繆勒、M.H.克拉普羅特、基塔 時間: 1782 地點: 羅馬尼亞
名稱由來:
拉丁文:tellus(大地)。
元素描述:
松脆的銀白色非金屬。
元素來源:
副產(chǎn)于冶煉銅和鉛的過程中。
元素用途:
用于改善銅器和不銹鋼制品的機械性能、給玻璃和陶瓷染色、制造溫差發(fā)電設(shè)備。碲是制造雷管的基本原料,還應(yīng)用于橡膠工業(yè).