碲在冶金工业中的用量约占碲的总消费量的80%以上。加入少量碲,可以改善低碳钢、不锈钢和铜的切削加工性能(见易切削钢)。在白口铸铁中,碲用作碳化物稳定剂,使表面坚固耐磨。在铅中添加碲,可提高材料的抗蚀性能,用作海底电缆的护套;也能增加铅的硬度,用来制作电池极板和印刷铅字。碲可用作石油裂解催化剂的添加剂以及制取乙二醇的催化剂。氧化碲用作玻璃的着色剂。
高纯碲可用作温差电材料的合金组分,其中碲化铋是良好的致冷材料。化合物半导体As32Te48Si20是制作电子计算机存贮器的材料。超纯碲单晶是一种新型的红外材料。高纯碲用量虽少,作用颇大。
产量和价格 美国、加拿大、日本、秘鲁和斐济等国1979年产金属碲约290吨,大约消费280吨。苏联也是碲的重要生产国。中国辽宁、 湖南、 广东、台湾等地有工业规模的碲生产。1979年工业纯碲的价格为44.1~50.7美元/公斤。
阳极泥提取碲 铜电解精炼所得的阳极泥是碲的主要来源,处理阳极泥的主要方法是硫酸化焙烧法,其他方法如苏打烧结法等应用较少。根据阳极泥中碲含量的高低,采用不同的处理方法:① 对含碲高的阳极泥(3%左右);干燥后在250℃下进行硫酸化焙烧,然后在700℃使二氧化硒挥发,碲留在焙烧渣中。焙烧渣先用水浸出硫酸铜,再用NaOH碱液浸出,得到亚碲酸钠溶液。浸出液用硫酸中和,生成粗氧化碲沉淀。沉淀物必须进行净化,过程一般是一次或两次重复沉淀氧化物(先溶于碱中,再用酸中和)。将净化后的氧化碲溶解于NaOH溶液中,保持溶液中碲为100克/升、NaOH160克/升,然后进行水溶液电解,可得含碲为98~99%的碲。②含碲低的铜阳极泥和铅电解阳极泥混合处理时,可进行还原熔炼。控制还原温度和炉内气氛,使碲和铋进入贵铅,再把贵铅送入分银炉进行氧化吹炼,生成含铋15~30%的铋渣。然后以碳酸钠和铁屑为熔剂在1000~1200℃高温下处理铋渣,可生成粗铋,并产出含碲5~9%的苏打渣。将苏打渣破碎、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除去杂质铅,电解得纯度为98%的工业碲。
高纯碲制取 采用电解法。以工业碲为阳极,外表面用聚氯乙烯微孔塑料作隔膜,用不锈钢板作阴极,电解液为亚碲酸钠(Na2TeO3)溶液,保持TeO2浓度为168~183克/升,电解温度为45℃,电流密度为200安/米2,在阴极上可获得纯度为99.995%的碲。以电解碲为原料,在460~500℃、10-3~10-4 托真空下精馏提纯,可得99.999%的高纯碲。采用氢气氛水平区域熔炼法,利用H2与硒发生作用而几乎不与碲反应的原理,进一步除去杂质硒,获得纯度为99.9999%碲。最后,可用拉晶法提纯,纯度可高于99.9999%。
参考书目
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.
补充
碲(音帝),TELLURIUM,源自tellus意为“土地”,1782年发现。除了兼具金属和非金属的特性外,碲还有几点不平常的地方:它在周期表的位置形成“颠倒是非”的现象──碲比碘的原子序数低,具有较大的原子量。如果人吸入它的蒸气,从嘴里呼出的气会有一股蒜味。
元素名称:碲
元素原子量:127.6
元素类型:非金属
发现人:缪勒 发现年代:1782年
发现过程:
1782年,德国的缪勒,从一种呈白而略带蓝的金矿里提出白色金属样物质,即碲。
元素描述:
有结晶形和无定形两种同素异形体。电离能9.009电子伏特。结晶碲具有银白色的金属外观,密度6.25克/厘米3,熔点452℃,沸点1390℃,硬度是2.5(莫氏硬度)。不溶于同它不发生反应的所有溶剂,在室温时它的分子量至今还不清楚。无定形碲(褐色),密度6.00克/厘米3,熔点449.5±0.3℃,沸点989.8±3.8℃。碲在空气中燃烧带有蓝色火焰,生成二氧化碲;可与卤素反应,但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。易传热和导电。
元素来源:
从电解铜的阳极泥和炼锌的烟尘等中回收制取。
元素用途:
主要用来添加到钢材中以增加延性,电镀液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃着色材料,以及添加到铅中增加它的强度和耐蚀性。碲和它的化合物又是一种半导体材料。接触过这种金属的人都知道碲有一种强烈的大蒜气味。碲主要用作钢和铜的合金添加剂。碲新近用于帕贴耳冷却效应装置,用于水的冷却,但时下更多地被用在集成电路的冷却装置上
元素辅助资料:
碲与它的同族元素硫相比,在地壳中的含量少得多。碲成单质存在的矿是极难找到的。
碲在一般状况下有两种同素异形体,一种是晶体的碲,具有金属光泽,银白色,性脆,是与锑相似的;另一种是无定形粉末状,呈暗灰色。
碲在自然界有一种同金在一起的合金。1782年奥地利首都维也纳一家矿场监督牟勒从这种矿石中提取出碲,最初误认为是锑,后来发现它的性质与锑不同,因而确定是一种新金属元素。为了获得其他人的证实,牟勒曾将少许样品寄交瑞典化学家柏格曼,请他鉴定。由于样品数量太少,柏格曼也只能证明它不是锑而已。牟勒的发现被忽略了16年后,1798年1月25日克拉普罗特在柏林科学院宣读一篇关于特兰西瓦尼亚的金矿论文时,才重新把这个被人遗忘的元素提出来。他将这种矿石溶解在王水中,用过量碱使溶液部分沉淀,除去金和铁等,在沉淀中发现这一新元素,命名为tellurium(碲),元素符号定为Te。这一词来自拉丁文tellus(地球)。克拉普罗特一再申明,这一新元素是1782年牟勒发现的。
补充
元素符号: Te 英文名: Tellurium 中文名: 碲
相对原子质量: 127.6 常见化合价: -2,+4,+6 电负性: 2
外围电子排布: 5s2 5p4 核外电子排布: 2,8,18,18,6
同位素及放射线: 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]
电子亲合和能: 190 KJ·mol-1
第一电离能: 869 KJ·mol-1 第二电离能: 1790 KJ·mol-1 第三电离能: 3000 KJ·mol-1
单质密度: 6.24 g/cm3 单质熔点: 449.5 ℃ 单质沸点: 989.8 ℃
原子半径: 1.42 埃 离子半径: 0.97(+4) 埃 共价半径: 1.36 埃
常见化合物: H2Te TeO2 H2TeO3 TeO3 H2TeO4
发现人: F.J.缪勒、M.H.克拉普罗特、基塔 时间: 1782 地点: 罗马尼亚
名称由来:
拉丁文:tellus(大地)。
元素描述:
松脆的银白色非金属。
元素来源:
副产于冶炼铜和铅的过程中。
元素用途:
用于改善铜器和不锈钢制品的机械性能、给玻璃和陶瓷染色、制造温差发电设备。碲是制造雷管的基本原料,还应用于橡胶工业.