Теллуриды
Теллури́ды, бинарные химические соединения теллура с менее электроотрицательными химическими элементами (как правило, металлами), а также соли слабой теллуроводородной кислоты H2 Te. Являются частным случаем халькогенидов, наиболее схожи с селенидами. Некоторые теллуриды встречаются в природе в виде редких минералов, например алтаита PbTe, теллуровисмутита Bi2 Te3 . Теллуридами называют также органические производные теллура(II).
Для щелочных металлов получены не только собственно теллуриды M2 Te, но и полителлуриды M2 Te2 , M2 Te3 , M2 Te4 . Известны также комплексные теллуриды с полианионами до NbTe10 3- , Hg4 Te12 4- , PdTe4 2- и др. Хотя H2 Te является формально двухосновной кислотой, гидротеллуриды MHTe не получены. Для теллуридов переходных металлов наиболее характерна стехиометрия MTe и MTe2 , они часто имеют значительные области гомогенности.
Физические и химические свойства
Теллуриды металлов представляют собой твёрдые кристаллические вещества, как правило окрашенные в серый или чёрный цвет. Химическая связь в теллуридах s-элементов ионно-ковалентная, в теллуридах других металлов – преимущественно ковалентная.
С точки зрения электрической проводимости большинство теллуридов являются полупроводниками. Ряд теллуридов относится к узкозонным полупроводникам (HgTe, PbTe, Bi2 Te3 ).
Большинство теллуридов тугоплавки. Температура плавления теллуридов переходных металлов доходит до 1300–2000 °C.
Многие теллуриды стехиометрии 1:1 имеют структуру типа NaCl (в частности, теллуриды кальция, стронция, бария, германия, олова, свинца, редкоземельных элементов и др.), характерны также структуры типа NiAs (TiTe, MgTe, CrTe, PdTe), сфалерита (CdTe, ZnTe, HgTe, BeTe), вюртцита (MgTe). У теллуридов стехиометрии M2 Te распространены структуры типа пирита и CdI2 . Ряд теллуридов имеют слоистую структуру (в частности, Bi2 Te3 , Sb2 Te3 , MoTe2 , Ga2 Te3 , In2 Te3 ).
Теллуриды щелочных металлов растворимы в воде, их растворы на воздухе окисляются. Теллуриды щелочноземельных металлов разлагаются водой. Большинство теллуридов других металлов нерастворимы. В сравнении с соответствующими селенидами они более устойчивы к воде и неокисляющим кислотам. При действии кислот выделяется малоустойчивый теллуроводород, часто разлагающийся на водород и элементарный теллур.
При действии кислорода, особенно при нагревании и в присутствии паров воды, теллуриды медленно окисляются до теллуритов. Теллуриды тяжёлых металлов, как правило, достаточно стабильны на воздухе.
Из теллуридов и полителлуридов щелочных металлов реакцией с алкилгалогенидами могут быть получены органические производные теллура.
Получение
Как правило, теллуриды получают прямым синтезом из элементов (сплавлением в вакууме или взаимодействием паров теллура с металлом). К другим методам получения относятся: осаждение теллуридом аммония или теллуроводородом из растворов солей, восстановление теллуритов или теллуратов действием H2 , проведение электролиза с катодом из элементарного Te и анодом из металла. Монокристаллы теллуридов получают методами Бриджмена – Стокбаргера, Чохральского, зонной плавкой, химическими транспортными реакциями.
Применение
Применение теллуридов связано с их полупроводниковыми свойствами. Они используются как материалы солнечных батарей (CdTe, ZnTe), полупроводниковых лазеров [CdTe, PbTe, (Pb,Sn)Te], тензодатчиков [ZnTe, In2 Te3 , (Sb,Bi)2 Te3 ], детекторов ионизирующего излучения (CdTe), инфракрасных детекторов [(Pb,Sn)Te, (Cd,Hg)Te], терагерцевых генераторов (CdTe, ZnTe, GeTe). Многие теллуриды (в частности, Bi2 Te3 , Sb2 Te3 , PbTe, GeTe, ряд теллуридов редкоземельных элементов и др.) являются важными термоэлектрическими материалами, используются в термоэлектрогенераторах, теллурид висмута – в термоэлектрических холодильниках. Теллуриды висмута и сурьмы перспективны для квантовых компьютеров как топологические диэлектрики.
Токсичность теллуридов обусловлена выделением газообразного теллуристого водорода при взаимодействии с водой и кислотами.
Литература
- Чижиков Д. М. Теллур и теллуриды / Д. М. Чижиков, В. П. Счастливый. – Москва : Наука, 1966.
- Schmidt M. The chemistry of sulphur, selenium, tellurium and polonium / M. Schmidt, W. Siebert, K. W. Bagnall. – Oxford : Pergamon Press, 1973. – (Pergamon texts in inorganic chemistry ; 15).
- Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н. Х. Абрикосов, В. Ф. Банкина, Л. В. Порецкая [и др.]. – Москва : Наука, 1975.
- Sc, Y, La-Lu Rare Earth Elements : сompounds with Boron / ed. by H. Bergmann. – Berlin : Springer, 1986. – (Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry).
- Ansari M. A. Soluble selenides and tellurides / M. A. Ansari, J. A. Ibers // Coordination Chemistry Reviews. – 1990. – Vol. 100. – P. 223–266.