氢原子百科 
碲（Te，Tellurium）的原子序数为52，原子量为127.6，是元素周期表第六主族，第16族的化学元素，位于元素周期表的第五行，在锑和碘之间，具有5s² 5p⁴的最外层电子结构。[5]碲是一种准金属，以两种同素异形形式存在：银白色结晶金属和黑色无定形粉末，具有金属光泽，质脆、为结晶固体、六方、菱面体结构，无味。[1][6][7]碲不溶于热水、冷水和盐酸，溶于硝酸、王水、氰化钾、氢氧化钾和硫酸。[1]当加热分解时，它会散发出有毒的碲烟雾。[1]碲具有一定的毒性，在空气中加热熔化后会生成氧化碲的白烟，使人感到恶心、头痛、口渴、皮肤瘙痒和心悸。[8]人体吸入极低浓度的碲后，在呼气、汗尿中会产生一种令人不愉快的大蒜臭气。[8]碲是一种非常稀有的元素，仅为地壳平均含量的十亿分之三。天然存在的碲是几种同位素的混合物，天然丰度>1 %的有¹²² Te（2.5 %）、¹²⁴ Te（4.6 %） 、 ¹²⁵ Te（7.0 %）、¹²⁶ Te（18.7%）、¹²⁸ Te（31.8%）和¹³º Te（34.5 %）。[9]碲在工业中具有多种用途，可以作为合金添加剂钢，以改善加工的特性。[5]
碲是一种准金属，以两种同素异形形式存在：银白色结晶金属和黑色无定形粉末。
发现历史
1782年，弗朗茨·约瑟夫·米勒（Franz Joseph Miiller）从一种蓝白色的金矿中提炼出一种他最初认为是锑的金属。[10]
1798年1月25日，克拉普罗特（Klaproth）将这种金属命名为碲，并提醒人们注意这一元素，将其命名为碲，意思是“地球”。[10]此外，他提到它的最初发现者是弗朗茨·约瑟夫·米勒（Franz Joseph Miiller）。[11]
接着，克拉普罗特（Klaproth）采用一种方法从金矿石中分离出碲，即在用王水消化粉碎的矿石后，过滤掉残渣，用水稍微稀释滤液。而当他用苛性钾使溶液变碱时，出现了白色沉淀，但这种沉淀在过量的碱中会发生溶解，最终只留下一个棕色的、絮状的沉积物，其中含有金和水合氧化铁。克拉普罗特Klaprot通过过滤除去沉淀，并向滤液中加入盐酸，直到其完全为中性。出现了大量沉淀后，经过清洗干燥后，他用油搅拌，并将油膏放入玻璃罐中，然后将其加热至发红。当他冷却仪器的过程中，在接收器和蒸馏器中发现了碲的金属球。[10]
1789年，佩斯特大学的化学教授独立发现了碲，并就此撰写了一篇论文。[10]
物质分布
碲在地壳中的含量非常低（0.4×10-9～12×10-9)，在地壳中含量约为0.01 mg/m3 (0.5~0.005 mg/m3) 占地壳元素含量的第75位。[12][6]大部分岩浆岩的碲含量只有n×10-9或者10n×10-9，但花岗岩类岩石的碲含量相对较高，可达100n×10-9。[12]碲可存在于土壤、水和植物中，动物中脂肪和脂肪性食物中含量较高。碲常和硫共生，广泛分布于各种金属矿中。工业上常见的碲化物有二氧化碲、亚碲酸及其盐、碲酸及其盐、六氟化碲和碲化氢等。[6]各种碲化物矿物，如钙铝石（AuTe₂）、锂铝石（Cu₇Te₅）和硅铝石（Ag₃AuTe₂）通常共存于金（Au）矿床中。[13]研究报道，世界上独立的碲矿床仅有两例，分别为我国四川的大水沟浅成低温热液脉型金-碲矿和瑞典的Kankberg浅成低温热液型矿床。[5]此外，碲在地壳中广泛分布于许多不同类型的矿床中，从岩浆、伟晶岩到热液，尤其是矿床与超热液金和银矿床相关的地方。[5]铜斑岩、块状黄铁矿硫化铜和硫化镍矿床中存在少量碲，而硫化铅矿床中存在较多的碲。在黄铁矿矿床中，碲主要集中在镍黄铁矿、（FeNi）9S₈ ，黄铜矿、CuFeS2和黄铁矿FeS₂，在闪锌矿、ZnS和磁黄铁矿、其中FeS中最少。其他含碲矿床包括铜-钼、铅-锌、金、钨-铋、铀和汞-锑。[5]
物理性质
碲为VIA族类金属元素，原子量127.6，原子序数52，密度为6.2 g/cm³（20 ℃），熔点为449.5 ℃，比重 (20 ℃) 分别为6.24和6.00， 沸点为1390 ℃，有结晶形和无定形两种同素异形体。碲在空气中燃烧后，颜色为蓝白色，具有金属光泽，质脆、为结晶固体、六方和菱面体结构，无味。[1][6][7][8][14]碲比氧、硫和硒更具金属性，是一种半导体，[5]不溶于热水、冷水和盐酸，溶于硝酸、王水、氰化钾、氢氧化钾和硫酸，当加热分解时，它会散发出有毒的碲烟雾。[1]
化学性质
碲在化学上类似于硫和硒，但更碱性和金属化，两性更强，其作为阴离子或阳离子的行为取决于介质。[5]如：
在酸性介质中，发生以下反应[5]：
在碱性介质中，发生以下反应[5]：
碲与活性金属形成离子碲，与其他元素形成共价复合物，其价态为-2、+4和+6。固体结晶碲在空气中会轻微变色，在粉末状态下会更迅速、更严重地变色。潮湿的沉淀碲在100 ℃时会发生氧化。熔融的碲很容易被氧化成二氧化碲，二氧化碲可以通过向熔体中吹气而挥发。[5]
碲可与卤素和卤化剂反应，并以各种比例与硫和硒混合；碲被添加到碲化物溶液中后，可形成有色的聚碲；与硒不同的是碲不溶于亚硫酸钠水溶液，因此可以利用这种差异来分离碲元素和硒元素；[5]与硒相同的是碲可溶于热碱性溶液，但氢氧化铵溶液除外。由于碲可形成阴离子Te²⁻和阳离子Te⁴⁺的溶液，碲膜可以沉积在任一符号的惰性电极上；元素碲可以从AsCl₃和AuCl₃等化合物中释放氯，可将FeCl₃部分还原为FeCl₂，将SO₂Cl₂还原为SO₂和Cl₂酶。
此外，碲可通过对金属的氧化产生金属碲。如碲本身可以被Na₂Cr₂O ₇、KMnO₄ 、Ca（OCl₂）₂、H₂O₂和HClO₃等强试剂氧化。[5]
碲可与多种物质发生反应：
碲与空气中燃烧生成二氧化碲，反应如下：[15]
碲与水在加热的条件下反应生成二氧化碲。[15]反应如下：
与非金属单质反应[16]
碲与氢在液态冷却反应生成碲化氢，反应如下：
碲与氟在密闭干燥体系中反应生成六氟化碲，反应如下：
碲与氯反应生成二氯化碲，反应如下：
与金属单质反应[17]
碲与钠在隔绝空气与湿气条件下在液态氨中反应生成碲化钠，反应如下：
碲与钾在隔绝空气与湿气条件下在液态氨中反应生成碲化钠，反应如下：
与无机化合物的反应
与酸的反应[18]
碲在王水中发生钝化，反应如下：
与碱的反应[18]
与有机化合物的反应[19]
碲与烷基汞反应生成烷基碲，反应如下：
同位素
碲有39种同位素，质量数从114到134，天然碲由八种同位素组成，即120、122–126、128、130，[5]其中四种是稳定的（¹²²Te、¹²⁴ Te、¹²⁵Te和¹²⁶Te），另外四种是不稳定的（¹²º Te、¹²³ Te、¹²⁸ Te和¹³ºTe），但半衰期很长。[7]其它是放射性的，寿命从2分钟到154天的都有；[5]
化合物
碲化氢
碲化氢（H₂Te），是一种无色有毒的气体，有类似胂的气味，在液态和固态下为无色。碲化氢可以在隔绝空气的条件下，经过水对氧化铝的作用而制备，也可以通过在碲化镧阴极电解冷的15-20 %硫酸而制备的。该化合物在光照条件下会分解。此外，碲化氢是一种强还原剂，可以迅速被氧化，它可以与碱和许多金属盐的溶液反应，形成相应的纤维素。一般碲化氢溶液呈弱酸性，并可电离为HTe⁻和Te²⁺ 。[5]
碲硫化物
硒化碲
氮化碲
碲卤化物
碲可形成二卤化物TeCl₂和TeBr₂，不形成TeI₂。但碲可与所有四个卤素形成四卤化物。碲的卤化物主要包括四氟化碲（TeF₄）十氟化碲Te₂F₁₀，六氟化碲TeF₆和二氯化二碲（TeCl₂）等多种化合物。[5]
碲氧化物、含氧酸和盐
二氧化碲（TeO₂）为白色晶体，在733 ℃时熔化为透明的深红色液体，在790–940 ℃时可蒸发。二氧化碲可由碲溶于浓HNO₃溶液后，在400–430 ℃下分解生成的2TeO₂ HNO₃制备而得，也可由碲在空气或氧气中加热制备而成。二氧化碲微溶于水，形成H₂TeO₃和易溶的吸入酸。在溶液中，TeO₂是比SeO₂更弱的SO₂氧化剂。二氧化碲具有两性，其等电点在pH 3.8–4.2时溶解度最小，与碱金属形成碲化物MTeO₃。此外，二氧化碲可与一些酸形成碱性盐，如TeO₂2HCl、TeO₂3HCl、TeO₂2HBr、2TeO₂HNO₃、2TeO₂SO₃和2TeO₂HClO₄。[5]
三氧化碲
三氧化碲（TeO₃），主要以两种形式存在，黄色橙色和灰色。可由H₆TeO₆ 在300–360 ℃下脱水而制。三氧化碲是一种强氧化剂，它与Al或Sn等金属以及C、P和S等非金属发生剧烈反应，其可溶解在热的浓缩碱中，形成碲酸盐。通过用浓HCl煮沸（释放Cl₂），将三氧化碲还原为TeO₂和TeCl₄。[5]
碲酸或碲酸盐
亚碲酸（H₂TeO₃）是一种不稳定的白色固体，容易脱水形成TeO₂，可由HNO₃酸化碲酸盐溶液或通过四卤化物的冷水解制备而成；[5]正碲酸（H₆TeO₆）为白色晶体，微溶于冷水，易溶于热水和矿物酸，HNO₃ 除外。其主要以锐晶形和单斜晶形存在，在室温下稳定，可通过氧化Te或TeO₂而制备；[5]H₂TeO₄n，是一种白色、无定形、吸湿性固体，由碲酸在100–200 ℃的空气中部分脱水得到；[5]此外，水溶性碱金属和碱土金属碲酸盐可通过氯化碲的碱性溶液或者通过用KNO₃、KClO₃或PbO₂加热固体碲后而形成。[5]
其他无机化合物
食物和日常摄入量
碲在肉类中的浓度一般为4.2 mg/Kg，乳制品中为4.8 mg/Kg、谷物中为2.8 mg/Kg；脂肪和油中为1.8 mg/Kg。人类每天的摄入量约为100mg。脂肪和油中的碲浓度较低，平均为0.008 mg/kg，其次是甜味剂、蜂蜜和配料（0.003 mg/kg），以及肉类和内脏（0.0023 mg/kg）。[7]
碲的代谢动力学
吸收：可溶性碲盐的肠道吸收率大约在25 %至10 %之间。碲的引入可使肠道吸收大约降至15 %。金属碲的肠道吸收最低，约为10 %[7]
分布：碲可以穿过胎盘和血脑屏障，肾脏组织浓度最高；在心脏、肺和脾脏中观察到的水平约为肾脏浓度的10 %至30 %；肝脏中的碲含量约为肺、心脏和脾脏中碲含量的50 %。[7]
排泄：排泄模式取决于碲和碲化合物的化学形式和给药方式，经肠外给药的碲主要通过尿液排出，而经口摄入的碲盐主要通过粪便排出而未被吸收。碲通过胆汁排泄转移到肠道，少量也可通过乳汁和汗液排出。[7]
碲的生物半衰期：碲和碲化合物的全身排泄遵循两阶段模式快期的生物半衰期约为19小时（剂量的42 %至49 %），慢期的数字为13-15天（51 %至58 %）。人体全身滞留模型估计生物半衰期约为3周。在实验中，血液中的生物半衰期为9.2天，肝脏为10.2天，肌肉为17.7天，肾脏为23天。从骨骼中清除似乎非常缓慢，估计半衰期约为600天。[7]
提纯方法
碲的主要来源是铜精炼厂的阳极泥通常含碲2%~10%。其他可能来源是硫酸厂的泥浆，铅阳极泥，铋碲精矿和硫酸厂与冶炼厂的静电集尘器中的尘埃等。目前分离提纯碲的方法有苏打粉焙烧法、碱性高压浸出法、硫酸化焙烧 法、氧化酸浸法、萃取法、液膜法、微生物法、电解精炼法、真空蒸馏法和区熔精炼法，下面对其中的几种方法进行简单介绍[20]。
氧化酸浸
主要过程是: 将硫酸预浸除铜后的残渣在pH=3~4的H2SO4和NaCl体系中加人10 %H2O2，温度设置为75 ℃，氧化时间6 h，将硒、 碲氧化成亚硒酸盐和亚碲酸盐，贵金属留于渣中，然后固液分离。 用10 %NaOH调至pH=6，使碲形成亚碲酸盐沉淀物，过滤分离硒、 碲。 将亚硒酸钠溶液以3 mol·L-1 HCl酸化后，用Na2SO3溶液还原成元素硒。 沉淀的硒用水淋洗并干燥。 碲酸沉淀物用0.1 mol·L-1 HCl和H2SO4溶解，过滤分离后用4 mol·L-1 HCl酸化，再用Na2SO3溶液还原成元素碲。[20]
工艺的优缺点: 避免了焙烧工序, 缩短了工艺流程和生产周期，但试剂消耗大，所得Te纯度不高，氯化钠腐蚀严重。[20]
萃取法
萃取法是提取碲节能环保的一种方法，在萃取过程中，萃取剂的选择尤为重要。研究报道分离提取碲主要采用中性萃取剂和含氮类萃取剂，除此之外还有硫醇、 醇类以及环烷酸等萃取剂。[20]
其中中性萃取剂主要有磷酸三丁酯(TBP)，三辛基氧磷(TOPO)，二甲基亚砜((CH3)SO)，二苯基亚砜((C6H5)2SO)等。 该类体系的特点是: 萃取剂和溶剂本身是中性分子；被萃取金属化合物也以中性分子存在； 萃取剂或溶剂与被萃取物组成中性的溶剂络合物。而含氮类萃取剂主要有伯胺、 仲胺、 叔胺、 季胺盐以及酰胺等。 这类萃取剂的主要特点是在水溶液中的萃取属于离子缔合萃取体系，该萃取体系的特点是: 金属以络阴离子的形式存在于水相中；水相中的阳离子与该络离子以离子缔合形式进入有机相。[20]
真空蒸馏法
真空蒸馏法是依据碲具有高的蒸区压，利用碲与其他杂质金属的蒸气压有较大差别的原理，在高于碲熔点的温度下进行蒸馏，严格控制冷凝温度实现分段冷凝，从而获得高纯碲。 其条件工艺条件为：蒸馏温度500~700 ℃，冷凝温度300~400 ℃，真空度4~100 Pa，蒸馏时间随原料的量而定。[20]
电解精炼
电解精炼法是将经过提纯的二氧化碲溶入氢氧化钠溶液配制成电解液，游离碱度控制在100 g·L-1，以不锈钢板作阴极，普通铁板为阳极，在一定的电流和温度下，在阴极板上得到产品碲。该方法的理论依据是电解液中的主要离子是Na+，TeO32-，PbO2-， SeO32-，AsO2-，其中TeO32-，PbO2-, SeO32-，AsO2-均可在阴极上沉积，阳极上发生的是简单的析氧反应。 [20]
分析方法
元素碲和碲化物，TeO2，除氧化碲化合物，当加热非浓缩硫酸溶液时，元素碲和碲化物可呈现紫红色。[21]
四价或六价碲的溶液通常通过沉淀法检测为黑色元素碲Te0；当用还原剂如氯化锡（II）、次磷酸、盐酸肼、铝汞合金、锌或镁处理时，碲（IV）或碲（VI）也被检测为元素碲。碲（IV）的溶液与硫化氢反应形成红棕色碲硫化物TeS。[21]
碲酸在稀释时沉淀，可以用盐酸重新溶解。尽管碲不像硒那样易挥发，但在样品分离过程中使用卤素或卤化氢介质时，应采取预防措施防止碲挥发。根据碲含量和被分析材料的性质，碲可通过多种重量法测定，可使用二氧化硫或肼盐酸盐作为还原剂作为元素的沉淀。[21]硫酸铈法最适用于富含碲的材料，如精炼碲或碲化合物。将样品溶解在1:1的硝酸-硫酸混合物中；加入硫酸氢钾并用硫酸反复发烟可使硒挥发。将碲酸盐溶解在百分之十体积的硫酸中，然后用水稀释三倍，并用锰酸钾滴定，则所产生的任何锰（IV）都可以通过添加氟化物来螯合。[21]
此外，用于测定痕量碲的仪器分析方法包括：分光光度法、原子吸收光谱法、火焰原子吸收法等方法。[5][21]其中分光光度法简便易行，仪器造价低廉，早在二十世纪60年代就用于碲的分析。[21]
电子工业
大多数金属碲化物是具有大范围能隙的半导体，可用于各种电气和光电设备，HgCdTe和PbSnTe合金已被用作红外探测器，并被用作伽马射线探测器。[5]高纯碲如碲化镉、碲化铅，碲化铋等用于制造半导体元件； [22]
冶金工业
用碲作为合金和生产不锈钢。少量碲加入钢和铜中，可明显提高耐腐蚀和机械加工性能。铅碲合金可大大提高耐磨及抗腐蚀性能。[22]作为钢中的合金作为自由加工添加剂，在铜中作为合金提高可加工性，从而提高耐磨性，在铸铁中作为合金控制冷却深度，以及作为碳化物稳定剂的可吸入铁。[7]
仪表工业
用碲制造灵敏度高的热电元件。[22]
化学工业
建筑工业
医疗和生物用途
在有机衍生物和放射性同位素中，用作生物示踪剂、x射线造影剂和诊断辅助工具，以及治疗甲状腺疾病。含有锑、铋、镉、钴或铜的二元碲化物已被用作杀菌剂。[5]萜烯醚碲酸盐是有效的杀寄生虫剂，单独使用或与载体一起使用。碲化合物可以用作免疫调节剂[5]
安全事宜
GHS分类[1]
信号：危险
H360Df：可能伤害未出生的孩子；疑似损害生育能力。
H362：可能对母乳喂养的儿童造成伤害。
对健康的影响
毒理：碲的毒理作用，尤其是对毛细血管的损害方面，与硒及无机砷相似，但其毒性较硒及砷为低。碲的化合物在体内均先还原为元素碲，故对实验动物和人的毒理作用与元素碲基本相同。其共同特点是短暂吸入或皮肤稍接触后即可引起呼气中长时间带蒜臭味。[23]
碲的影响具有职业性，职业性接触的工人经常会发生中毒现象。[7]接触碲的工人表现出碲中毒的典型症状，主要包括呼吸、汗液和尿液中具有大蒜味和金属味，并且会出现口腔干燥、皮肤干燥、发痒、厌食、恶心、呕吐、抑郁和嗜睡。急性接触碲可能会导致急性呼吸刺激，随后会产生口臭和汗味。全身效应主要包括疲劳、头痛、不适、倦怠、虚弱、头晕、嗜睡、脱发和胃炎。长期接触可能导致口臭、口腔金属味、衰老、口腔干燥、疲劳、厌食和恶心。此外暴露于六氟化碲后，皮肤可能会出现蓝黑色变色。[1]
急救措施
急性暴露：当急性暴露于碲中时，应对受害者进行去污。应急人员应穿着适合污染类型和程度的防护服。如有必要，还应佩戴空气净化或供气呼吸设备。救援车辆应携带塑料布和一次性塑料袋等物资，防止污染扩散。[1]
吸入暴露： 应将受害者转移到新鲜空气处，急救人员应避免自我暴露于碲中。评估患者的生命体征，主要包括脉搏和呼吸频率，并注意是否有外伤。针对患者出现的不同情况给予不同的措施，当未检测到脉搏，应立即提供心肺复苏术；出现呼吸停止，应提供人工呼吸；出现呼吸困难，应给予氧气或其他呼吸支；情况严重者应立即送往医院治疗。[1]
皮肤： 皮肤暴露后，脱掉被污染的衣服，用肥皂和水彻底清洗暴露的皮肤。如出现刺激或疼痛，应立即前往医院治疗。[7]
眼睛：当眼睛接触到碲时，应在室温下用大量水冲洗至少15分钟。如出现刺激、疼痛、肿胀和流泪等症状，应立即前往医院治疗。[7]
消防
元素碲悬浮液在空气中会爆炸；碲燃烧后会产生有毒的氧化碲气体；应避免碲与固体钠、卤素、卤间化合物、金属和六锂二硅化物等共同存放。碲与浓硫酸反应会生成红色溶液；碲在空气中溶于氢氧化钾可形成深红色溶液；碲可与卤素结合，与三氟化氯接触会发生剧烈反应产生火焰。[1]
溢出处理[0]
当碲发生泄露或者溢出时，应将泄漏物扫入有盖的密封容器中，并小心地收集剩余物，然后根据当地法规进行储存和处置。[1]
储存
与卤素和卤间化合物分开存放。[1]
参考资料 23
- Tellurium — Pubchem
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23