تيلوريوم

مركبات التيلوريوم العضوية

ومن جهة أخرى، تعدّ مركّبات التيلوريوم العضوية ذات أهمية في سياق البحث العلمي بشكل أساسي؛ وقد جرى فحص عددٍ منها بوصفها مركبات طليعيّة لعمليّات تنضيد المركّبات العضوية الفلزّية في الطور البخاري لأشباه الموصلات من النمط II-VI القائمة على المركّبات. وتشمل هذه المركّبات كلّ من ثنائي ميثيل التيلوريد و و و و . ويعدّ ثنائي إيزوبروبيل التيلوريد المركب الطليعي المفضّل للنمو منخفض الحرارة لمركّب تيلوريد الزئبق والكادميوم CdHgTe باستخدام تقنية MOVPE. وتستخدَم في هذه العمليات مركّبات عضوية فلزّية عالية النقاء.

المركبات العضوية

في هذا الإطار، توجد عدد من المركّبات العضوية الفلزّية للتيلوريوم، ولكن أغلبها غير مستقر، ويندر استخدامها في الاصطناع العضوي. من الممكن للتيلوريوم ولكن بصعوبة كبيرة أن يشكّل مركبات تحتوي على المجموعة الوظيفية TeH– المناظرة لمركبات للكحولات والثيولات، والتي تُسمّى تيلورولات ؛ ويشار إلى المجموعة الوظيفية TeH– باستخدام السابقة «» . وكما هو الحال مع تيلوريد الهيدروجين H2Te، فإنّ هذه الأنواع غير مستقرّة وتميل إلى فقدان الهيدروجين. بالمقابل، فإن المناطرات الإيثرية للتيلوريوم المعروفة باسم (R–Te–R) فهي أكثر استقراراً.

متفرّقات

ومن جهة أخرى، تعدّ عملية قذف التيلوريوم بالنيوترونات أكثر الطرائق شيوعاً لتحضير النظير يود-131.

علاوةً على ذلك، تساهم مركبات السيلينيد والتيلوريد بشكل ملحوظ في زيادة الانكسار البصري للزجاج المستخدَم في الألياف البصرية من أجل التطبيقات في مجال الاتصالات.

ومن جهة أخرى، تستخدَم مركبات التيلوريوم في تركيب أنواع خاصة من الخضب للخزف (السيراميك).

إضافةً إلى ذلك، يبدي المطاط الاصطناعي المُفلكّن باستخدام التيلوريوم خصائص ميكانيكية وحرارية تتفوّق في بعض الجوانب على المواد المُفلكنة بالكبريت.

في هذا الإطار، تعدّ أكاسيد التيلوريوم مكوّنات في حفّازات الأكسدة التجارية، إذ تستخدَم الحفّازات الحاوية على التيلوريوم في تفاعل الأكسدة الأمونية لاستحصال الأكريلونتريل:

وفي هذا السياق، تستخدّم مزائج من السيلينيوم والتيلوريوم مع بيروكسيد الباريوم مؤكسداً في مساحيق الصواعق.

• طالع كذلك
• تيلوريد
• تيلورات
• الهوامش
• مصطلحات

الخواص الفيزيائية

كذلك، التيلوريوم شبه موصل ويُظهر موصلية كهربائية أعلى في اتجاهات معينة اعتماداً على اصطفاف الذرّات؛ وتزداد موصليته قليلًا عند تعرّضه للضوء (موصلية ضوئية ). ومن بين عناصر الكالكوجينات (عائلة الأكسجين)، يمتلك التيلوريوم أعلى درجتي انصهار وغليان، إذ تبلغ 722.66 و1261 كلفن (449.51 و987.85 درجة مئوية) على التوالي.

ومن جهة أخرى، يوجد التيلوريوم على شكلين متآصلين ، إحداهما بلّوري والآخر لابلّوري عندما يكون التيلوريوم في الحالة البلّورية فإنّ له لون أبيض فضّي ذو بريق معدني، وهو شبه فلزّ هشّ وسهل السحق ؛ وتكون بلّوراته ذات نظام بلّوري ثلاثي، على غرار الشكل الرمادي للسيلينيوم. يتبع التيلوريوم البلّوري وفق ترميز هرمان-موغان الزمرة الفراغية P3121 (الرقم 152)، وتكون ثوابت الشبكة البلّورية a = 445.6 بيكومتر و c = 592.1 بيكومتر، مع وجود ثلاث وحدات صيغة في وحدة الخلية . أمّا التيلوريوم اللابلوري فهو مسحوق أسود مائل إلى البنّي يُحضَّر بترسيبه من محلول حمض التيلوروز أو حمض التيلوريك.

المهابط الضوئية

كذلك، يدخل التيلوريوم في تركيب عددٍ من المهابط الضوئية المستخدَمة في صمّامات التضخيم الضوئي غير الحسّاسة للشمس . وكذلك في الحاقنات الضوئية عالية السطوع التي تشغّل مسرّعات الجسيمات الحديثة. يتميّز المهبط الضوئي من السيزيوم والتيلوريوم Cs-Te، والذي يتكوّن في الغالب من Cs2Te، بعتبة انبعاث ضوئي تبلغ 3.5 إلكترون فولت، كما يُظهر مزيجاً غير مألوف من الكفاءة الكمومية العالية (>10%) والمتانة العالية في بيئات الفراغ الضعيفة (إذ يمكن أن يستمر لأشهر أثناء الاستخدام في مدافع الإلكترونات ذات الترددات الراديوية RF). وقد جعل ذلك منه الخيارَ المفضّل لمدافع الإلكترونات المعتمدة على الانبعاث الضوئي والمستعملة في تشغيل أجهزة ليزر الإلكترون الحر . وفي هذا التطبيق، يشغّل الليزر عادةً عند طول موجي مقداره 267 نانومتر. كما طوّرت مهابط ضوئية أخرى تحتوي على نسب أعلى من التيلوريوم باستخدام فلزّات قلوية أخرى مثل الروبيديوم والبوتاسيوم والصوديوم، إلّا أنّها لم تنل الشعبية نفسها التي حظي بها مركّب Cs-Te.

كاتيونات متعددة التيلوريوم

وعلى صعيد آخر، من كاتيونات زنتل الأخرى المعروفة للتيلوريوم كل من 2+Te7 البوليميري و2+Te8 الأزرق المسود والمؤلف من حلقتَين خماسيَّتَين مدمجَتَين، ويستحصل هذا الكاتيون من تفاعل التيلوريوم مع سداسي كلوريد التنغستن. كما وردت تقارير عن وجود كاتيونات زنتل مختلطة الكالوجين مثل 2+Te2Se6 و2+Te2Se8، والتي يستحتصل عليها من أكسدة مزيج من التيلوريوم والسيلينيوم بواسطة خماسي فلوريد الإثمد SbF5.

في هذا الإطار، عند معالجة التيلوريوم بمحلول مركّز من حمض الكبريتيك يتشكّل محلول أحمر داكن يتكوّن من كاتيونات متعدّدة التيلوريوم من 2+Te4، وتعرف هذه الأنواع كيميائياً تحت اسم أيونات زنتل . كما تعطي أكسدة التيلوريوم باستخدام فلوريد الزرنيخ الخماسي AsF5 في وسط من ثنائي أكسيد الكبريت SO2 السائل ذات الكاتيون 2+Te4 ذي البنية الجزيئية المستوية المربّعة؛ فضلًا عن الكاتيون 4+Te6 ذي اللون الأصفر البرتقالي والبنية الجزيئية ثمانية السطوح:

المخاطر

من جانب آخر، يمكن أن يتعرّض الأشخاص للتيلوريوم في مكان العمل، لذا فهو يمثّل واحداً من الأخطار المهنية عبر الاستنشاق أو الابتلاع أو ملامسة الجلد أو أو العينين. عيّنت إدارة السلامة والصحّة المهنية في الولايات المتحدة حدّ التعرّض المسموح به للتعرّض للتيلوريوم في بيئة العمل بمقدار 0.1 مغ/م3 خلال يوم عمل مدّته ثماني ساعات. كما حدّد المعهد القومي للسلامة والصحّة المهنيّة في الولايات المتّحدة قيمة حدّ التعرّض الموصى به من التيلوريوم بالقيمة نفسها، أي 0.1 مغ/م3 خلال يوم عمل من ثماني ساعات. وعند تركيز يبداً من 25 مغ/م3 يصبح التيلوريوم ذا خطورة فوريّة على الحياة أو الصحّة.

كذلك، يعدّ التيلوريوم ومركّباته مواداً ذات سمّية خفيفة نسبياً، ويجب التعامل معها بحذر، رغم أن حالات التسمّم الحادّ نادرة. ويصعب علاج التسمّم بالتيلوريوم بشكلٍ خاصّ، لأنّ الكثير من عوامل الاستخلاب المستعملة في علاج التسمّم بالفلزّات قد تزيد من سُمّية التيلوريوم. ولا توجد تقارير تشير إلى أنّ التيلوريوم مسرطن ، لكنه قد يكون التعرّض له مميتاً إذا تم استنشاقه أو ابتلاعه أو امتصاصه عبر الجلد.

وفي هذا الصدد، قد تنبعث رائحة كريهة تشبه رائحة الثوم من الأشخاص الذين يتعرّضون لتراكيز منخفضة جدّاً من التيلوريوم في الهواء تصل إلى 0.01 مغ/م3 أو أقلّ؛ وتعرَف هذه الظاهرة باسم «» . ويعود ذلك إلى أنّ الجسم يحوّل التيلوريوم، بغضّ النظر عن حالة أكسدته، إلى ثنائي ميثيل التيلوريد، وهو مركّب متطاير ذو رائحة نفّاذة تشبه الثوم. وتُمكّن هذه الرائحة من معرفة العلماء الذين يعملون في كيمياء التيلوريوم في المختبرات. على الرغم من أن المسارات الاستقلابية للتيلوريوم غير معروفة بدقّة، فمن المُفترض عموماً أنّها تشبه مسارات استقلاب السيلينيوم الأكثر دراسة، وذلك لأن النواتج الاستقلابية النهائية المُمَثيلة (المُضافة إليها مجموعات ميثيل) لكلا العنصرين متشابهة.

التحليل الكيميائي

كذلك، يمكن تمييز التيلورات والتيلوريت وتحديدهما بشكلٍ انتقائي إلى جانب بعضهما البعض باستخدام تقنية قياس الاستقطابية . تقع ذروة اختزال التيلورات عند −1.66 فولت، بينما تظهر ذروة التيلوريت عند −1.22 فولت (مقابل قطب الكالومل المشبع في محلول منظّم من هيدروكسيد الصوديوم 0.1 مولار). وفي كلتا الحالتين يختزّل نوعا التيلوريوم في خطوة واحدة إلى تيلوريد. وبهذه الطريقة يمكن الكشف عن آثار تصل إلى 0.03% من التيلورات أو 0.003% من التيلوريت. وتعدّ طرائق التحليل الطيفي الذرّي أكثر حساسية بكثير في الكشف. ففي حين يبلغ حدّ الكشف باستخدام مطيافية الامتصاص الذرّي باللهب نحو 20 ميكروغرام/لتر، ينخفض هذا الحد بشكلٍ ملحوظ في تقنية أنبوب الغرافيت إلى 0.2 ميكروغرام/لتر، وفي تقنية توليد الهيدريد إلى 0.02 ميكروغرام/لتر.

وفي هذا السياق، ينشأ لون ثنائي كاتيون رباعي التيلوريوم ذي بنية جزيئية مستوية مربّعة من وجود ستة إلكترونات π غير متمركزة ، والتي تمتصّ جزءاً من الضوء المرئي، أمّا الأطوال الموجية الأخرى غير الممتصّة من الضوء فتُعطي اللون المكمّل، وهو الأحمر.

إضافةً إلى ذلك، يمكن الكشف عن التيلوريوم العنصري في حمض الكبريتيك المركّز الساخن (H2SO4) من خلال أكسدة التيلوريوم مع تكوّن الكاتيون الأحمر 2+Te4 (ثنائي كاتيون رباعي التيلوريوم). وخلال التفاعل يُختزَل جزء من حمض الكبريتيك إلى حمض الكبريتوز (H2SO3)، والذي يتفكّك بسبب درجات الحرارة المرتفعة إلى ماء وثنائي أكسيد الكبريت الذي ينطلق على شكل غاز.

الإلكترونيات وأنصاف النواقل

إضافةً إلى ذلك، تستخدَم أنواع أكسيدية من التيلوريوم في تركيب الطبقة الفعّالة للأقراص البصرية، بما في ذلك الأقراص المدمجة القابلة لإعادة الكتابة ، وأقراص الفيديو الرقمية القابلة لإعادة الكتابة وأقراص بلو راي القابلة لإعادة الكتابة . يُستخدّم التيلوريوم في تركيب رقائق ذاكرة تغيير الطور ، التي طوّرتها شركة إنتل.

علاوةً على ذلك، يعدّ تيلوريد الكادميوم والزنك مادّة فعّالة للكشف عن الأشعّة السينية. وتدخل في تركيب الكثير من المقاريب (التلسكوبات). كما تعد مادة تيلوريد الزئبق والكادميوم مادّة شبه موصلة تُستعمل في أجهزة التصوير الحراري .

وفي هذا الصدد، يتيّمز مركّب تيلوريد الكادميوم بخواص كهرضوئية ويدخل في تركيب الألواح الضوئية ذات الكفاءة العالية بين مولّدات الطاقة الكهربائية المعتمدة على الخلايا الشمسية.

المركبات الكيميائية

وعلى صعيد آخر، يأخذ التيلوريوم حالات الأكسدة −2 و+2 و+4 و+6، وتعدّ حالة الأكسدة +4 الأكثر شيوعاً.

المركبات اللاعضوية

تتشابه مركّبات التيلوريوم عموماً مع مركّبات السيلينيوم.

التاريخ وأصل التسمية

كذلك، لاحقًا وفي سنة 1789 اكتشف عالم هنغاري يدعى بال كيتايبيل هذا العنصر بشكلٍ مستقلٍ في خامٍ استخرج من قرية في مقاطعة بشت في هنغاريا، والذي ظنّه في البدابة أنه معدن مولبدينيت حاو على الفضّة. إلا أن الفضل نُسِبَ لاحقاً إلى مولر فون رايشنشتاين. في سنة 1798 تمكن مارتن هاينريش كلابروت من عزل هذا العنصر من معدن الكالافيريت وأطلق عليه اسم «تيلوريوم»، وذلك اشتقاقاً من الكلمة اللاتينية المرادف لكلمة تيرّا التي تعني .

من جانب آخر، وجد توماس ميدغلي في أوائل عشرينيات القرن العشرين أن التيلوريوم يمنع ظاهرة طَرق المحرك عند إضافته إلى الوقود، لكنه استبعد استخدامه بسبب الرائحة التي يصعب التخلّص منها. ومضى ميدغلي لاحقاً ليكتشف ويُروّج لاستخدام رباعي إيثيل الرصاص . شهدت ستينيات القرن العشرين زيادةً في التطبيقات الكهروحرارية للتيلوريوم (على هيئة تيلوريد البزموت)، وكذلك في سبائك الفولاذ سهل التشغيل ، التي أصبحت الاستخدام المهيمن آنذاك. غير أن هذه التطبيقات تراجعت مع تزايد أهمية مركّب تيلوريد الكادميوم CdTe في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

وفي هذا الصدد، اكتُشِف عذا العنصر لأوّل مرّة في القرن الثامن عشر في عيّنة من خام للذهب استخرجت من منجم من مناجم قرية (تعرف في الوقت الحالي باسم زلاتنا ) في إقليم ترنسلفانيا في رومانيا. كانت هذه الخامة معروفة في الأدبيات الألمانية، وكان يظن أنها حاوية على الإثمد فضلًا عن الذهب. كانت ذلك الافتراض الخاطئ منشوراً من أعمال إغناز فون بورن . في سنة 1782 توصّل عالم المعادن فرانز يوزف مولر فون رايشنشتاين ، الذي كان يشغل آنذاك منصب كبير مفتشي المناجم النمساويين في ترنسلفانيا، إلى نتيجة مفادها أن ذلك الخام لا يحتوي على الإثمد، بل هو كبريتيد البزموت. وفي العام التالي، أفاد بأن الاستنتاج السابق كان خاطئاً، وأن الخام يحتوي في أغلبه على الذهب وعلى فلزّ مجهول يشبه الإثمد إلى حدٍّ كبير. وبعد تحقيقٍ دقيقٍ استمرّ ثلاث سنوات وشمل أكثر من خمسين اختباراً، حدّد مولر فون رايشنشتاين الكثافة النوعية للفلز، ولاحظ أنه عند تسخينه يُطلق دخاناً أبيض له رائحة تشبه الفجل؛ وأنه يُكسب حمض الكبريتيك لوناً أحمر؛ وعند تمديد هذا المحلول بالماء يتكوّن راسب أسود. حاول مولر فون رايشنشتاين كذلك الاستعانة بمجهودات زميله العالم السويدي توربرن برغمان لمعرفة التركيب؛ ولكن على الرغم من كل تلك المحاولات الحثيثة، إلا أن مولر فون رايشنشتاين لم يتمكّن من تحديد هوية هذا الفلز، فأطلق عليه اسم وكذلك لأنه لم يُظهر الخواص المتوقعة للإثمد.

الهاليدات

علاوةً على ذلك، يشكّل التيلوريوم مع الفلور معقّدات مختلطة التكافؤ مثل مركّبي Te2F4 وسداسي فلوريد التيلوريوم TeF6. كما يدخل التيلوريوم كذلك في حالة الأكسدة +6 في المجموعة البنائية OTeF5– في عددٍ من المركّبات مثل حمض التفليك HOTeF5، فضلًا عن كلّ من B(OTeF5)3 وXe(OTeF5)2 وTe(OTeF5)4 وTe(OTeF5)6. كما تتوفر تقارير عن توثيق بنية موشورية تخالفية مربّعة للأيون 2−TeF8.

ومن ناحية أخرى، أمّا الهالوجينات الأخرى فلا تكوّن مع التيلوريوم هاليدات في حالة الأكسدة +6، بل تقتصر على رباعيات الهاليد (حالة الأكسدة +4) وهي رباعي كلوريد التيلوريوم TeCl4 ورباعي بروميد التيلوريوم TeBr4 ورباعي يوديد التيلوريوم TeI4 إضافةً إلى هاليدات أخرى أدنى مثل Te3Cl2 وTe2Cl2 وTe2Br2 وTe2I. كما يوجد في حالة الأكسدة +4 عدد من أنيونات الهالوتيلورات مثل 2−TeCl6 و2−Te2Cl10. كما وثق كذلك وجود كاتيونات الهالوتيلوريوم كذلك، ومنها +TeI3 في المركب TeI3AsF6.

ومن جهة أخرى، تظهر حالة الأكسدة +2 في ثنائيات الهاليد : ثنائي الكلوريد TeCl2 وثنائي البروميد TeBr2 وثنائي اليوديد TeI2؛ ولكن لم يستحصل على هذه الثنائيات بشكل نقي. إلّا أنّها مركّبات معروفة كونها نواتج تفكك رباعيات الهاليد في المذيبات العضوية، كما أنّ رباعيات الهالوتيلورات المشتقّة منها موصوفة جيداً 2−TeX4، حيث إن X تمثّل Cl أو Br أو I؛ وتكون لهذه الأيونات بنية جزيئية مستوية مربّعة. كما توجد كذلك أنواع أنيونية أخرى متعدّدة النوى مثل 2−Te2I6 ذي اللون البني الداكن، و 2−Te4I14 ذي اللون الأسود.

المواد الكهروحرارية

ومن ناحية أخرى، يعدّ التيلوريد مادة كهروحرارية أكثر شيوعاً؛ وتشمل المواد النمطية قيد البحث في الوقت الحالي مركّبات مثل Bi2Te3 وLa3−xTe4 وغيرها. يُستخدّم Bi2Te3 على نطاق واسع في تطبيقات تحويل الطاقة والاستشعار والتبريد نظراً لخواصه الكهروحرارية الممتازة. ويمكن لمواد التيلوريد القائمة على البزموت (BiTe) أن تحقق كفاءة تحويل تصل إلى 8%، مع متوسط قيمة للمعامل الكهروحراري (zT) يبلغ 1.05 للنمط p و0.84 للنمط n من سبائك تيلوريد البزموت. أمّا تيلوريد اللانثانوم فمن المحتمل أن يُستخدّم في الفضاء العميق مولّداً كهروحرارياً نظراً للفارق الكبير في درجات الحرارة في بيئة الفضاء. وتصل قيمة zT إلى حدٍ أقصى يقارب 1.0 في نظام La3−xTe4 عندما تكون قيمة x قريبة من 0.2. كما يتيح هذا التركيب إمكانية إجراء استبدالات كيميائية أخرى قد تحسّن الأداء الكهروحراري. فمثلًا، يمكن أن تؤدّي إضافة عنصر الإيتربيوم (Yb) إلى زيادة قيمة zT من 1.0 إلى 1.2 عند درجة حرارة 1275 كلفن، وهي قيمة تتجاوز أداء نظام القدرة الحالي القائم على SiGe.

إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام التيلوريوم بحدّ ذاته مادّة كهروحرارية مرتفعة الأداء. فالتيلوريوم ثلاثي البنية ذو الزمرة الفراغية P3121 يمكن أن يتحوّل إلى طور عازل طوبولوجي ، وهو طور ملائم للتطبيقات الكهروحرارية. وعلى الرغم من أنه لا يعدّ غالباً مادّة كهروحرارية بمفرده، فإنّ التيلوريوم متعدّد البلّورات يُظهر أداءاً كهروحرارياً متميّزاً، حيث يمكن أن يصل المعامل الكهروحراري (zT) إلى 1.0، وهي قيمة أعلى حتى من بعض المواد الكهروحرارية التقليدية الأخرى مثل SiGe وBiSb.

الدور الحيوي

في هذا الإطار، وفي الخميرة، يحدث هذا الاختزال عبر مسار تمثيل الكبريتات . كما تستطيع بعض الأنواع استقلاب التيلوريوم لتكوين أو ؛ وقد رُصِدَ وجود ثنائي ميثيل التيلوريد في الينابيع الحارة بتراكيز منخفضة جدّاً. يستعمل آغار هويل (آغار التيلوريت ) للتعرّف على أفراد جنس بكتريا الوتدية وبصورة خاصة الوتدية الخناقية ، وهو العامل الممرض المسؤول عن مرض الخناق (الدفتيريا).

علاوةً على ذلك، لا يُعرَف للتيلوريوم أي دورٍ حيويّ في الكائنات الحية، رغم أن بعض الفطريات يمكنها إدراجه بدلاً من الكبريت والسيلينيوم في أحماض أمينية مثل و . وقد أظهرت الكائنات الحيّة درجات متفاوتة جدّاً من التحمّل لمركّبات التيلوريوم. فبعض أنواع البكتيريا، مثل و، قادرة على امتصاص أيونات التيلوريت وتختزله إلى تيلوريوم عنصري، مما يؤدّي إلى تراكمه داخل الخلايا مُسبّباً اسوداداً مميّزاً وملحوظاً بوضوح.

التيلوريدات

ومن جهة أخرى، يؤدّي اختزال فلزّ التيلوريوم إلى تكوين التيلوريدات ومتعددات التيلوريد 2−Ten. وتظهر حالة الأكسدة −2 في المركّبات الثنائية مع الكثير من الفلزّات، منها التيلوريدات، مثلما الحال في مركّب تيلوريد الزنك (ZnTe)، الذي يُنتَج بتسخين التيلوريوم مع الزنك. كما تؤدّي معالجة تيلوريد الزنك بحمض الهيدروكلوريك إلى تكوين تيلوريد الهيدروجين H2Te، وهو مركب غير مستقرّ للغاية بين التيلوريوم والهيدروجين، وهو مشابه لهيدريدات الكالكوجينات الأخرى مثل الماء H2O وكبريتيد الهيدروجين H2S وسيلينيد الهيدروجين H2Se.

الوفرة الطبيعية

من جانب آخر، إنّ ندرة التيلوريوم في القشرة الأرضية لا تعكس وفرته الكونية. فالتيلوريوم أكثر وفرةً من الروبيديوم في الكون، ومع ذلك فإنّ الروبيديوم أكثر وفرةً في القشرة الأرضية بعشرة آلاف مرّة. ويعتقد أنّ ندرة التيلوريوم على الأرض تعود إلى الظروف التي سادت أثناء الفرز السابق للتراكم في السديم الشمسي ، حين كان الشكل المستقرّ لعناصر معيّنة في غياب الأكسجين والماء يخضع للقدرة الاختزالية للهيدروجين الحرّ. وبحسب هذا السيناريو، فإنّ بعض العناصر ذات الهيدريدات المتطايرة ، مثل التيلوريوم، تعرّضت لاستنزاف شديد نتيجةً لتبخّر هذه الهيدريدات. ويعدّ التيلوريوم والسيلينيوم من أكثر العناصر الثقيلة التي استُنزفّت بهذه العملية.

وعلى صعيد آخر، يعدّ التيلوريوم بوفرة طبيعية في القشرة الأرضية مقدارها 1 ميكروغرام/كغ على وجه التقريب، أحد أندر العناصر الكيميائية الصلبة المستقرّة، وهي وفرة تقارن بوفرة البلاتين. وبالمقارنة، فإنّ الثوليوم (وهو أندر عناصر اللانثانيدات المستقرّة) تبلغ وفرته في القشرة الأرضية نحو 500 ميكروغرام/كغ (طالع وفرة العناصر الكيميائية).

في هذا الإطار، يوجد التيلوريوم أحياناً في صورته الأصلية العنصرية الطبيعية ، لكنّه يوجد في الغالب على هيئة تيلوريدات الذهب مثل الكالافريت والكرينيريت (وهما شكلان متباينان للمركّب AuTe2). كما يوجد التيلوريوم كذلك في الطبيعة على هيئة البيتزيت (Ag3AuTe2)، والسلفانيت (AgAuTe4). وعادةً ما يوجد الذهب في حالته الحرّة غير متّحداً مع عناصر أخرى، ولكن عندما يوجد على هيئة مركب كيميائي فإنّه غالباً ما يكون متّحداً مع التيلوريوم. وعلى الرغم من أنّ التيلوريوم يرافق الذهب في كثير من الأحيان أكثر من وجوده في صورته الحرّة، فإنّه يوجد بدرجة أكبر متّحداً على هيئة تيلوريدات مع فلزّات أكثر شيوعاً، مثل اتحاده مع النيكل في معدن الميلونيت NiTe2. كما تتوافر كذلك معادن التيلوريت والتيلورات طبيعياً، والتي تتكوّن نتيجة أكسدة التيلوريدات قرب سطح الأرض. وعلى خلاف السيلينيوم، لا يحلّ التيلوريوم عادةً محلّ الكبريت في المعادن بسبب الفارق الكبير في أنصاف أقطار الأيونات . لذلك تحتوي الكثير من معادن الكبريتيد الشائعة على كمّيات ملحوظة من السيلينيوم، ولا تحتوي إلا على آثار ضئيلة من التيلوريوم.

المركبات الأكسجينية

كذلك، تشكّل أكاسيد التيلوريوم وأكاسيده المميهة سلسلةً من الأحماض، منها حمض التيلوروز H2TeO3 وحمض التيلوريك على الشكل أورثو Te(OH)6 وعلى الشكل ميتّا H2TeO4)n. ويطلق على أملاح هذين الحمضين اسم أملاح التيلورات التي تحتوي على الأيونين 2–TeO4 و6−TeO6، على الترتيب. أمّا حمض التيلوروز فيشكّل أملاح الموافقة التي تحتوي على الأيون 2−TeO3.

من جانب آخر، وردت أول التقارير عن تحضير أحادي أكسيد التيلوريوم TeO في سنة 1883 على هيئة مادة صلبة سوداء غير متبلورة تتكوّن من التفكّك الحراري لمركّب TeSO3 في الفراغ، والذي يخضع لاحقاً بالتسخين إلى تفاعل عدم تناسب ويتشكل كل من ثنائي أكسيد التيلوريوم TeO2 والتيلوريوم العنصري. ومع ذلك، فقد أصبح وجوده في الطور الصلب محل شك وخلاف، رغم أنه معروف على هيئة نوع جزيئي في الحالة البخارية؛ ويحتمل أن تكون المادة الصلبة السوداء مجرّد مزيج متكافئ مولياً من التيلوريوم العنصري وثنائي أكسيد التيلوريوم.

كذلك، يتشكّل ثنائي أكسيد التيلوريوم TeO2 عند تسخين التيلوريوم في الهواء، حيث يحترق بلهب أزرق. أمّا الشكل بيتّا ثلاثي أكسيد التيلوريوم β-TeO3 فيستحصل عليه من التفكّك الحراري للمركّب Te(OH)6. وقد تبيّن أن الشكلين الآخرين المذكورين في الأدبيات لثلاثي الأكسيد، وهما ألفا α وغامّا γ، ليسا أكاسيد حقيقية للتيلوريوم في حالة الأكسدة +6، بل مزيجاً من أيونات التيلوريوم الرباعي وأيونات −OH و-O2. كما يوجد للتيلوريوم أكاسيد ذات تكافؤ مختلط مثل Te2O5 وTe4O9.

ثلاثيات التيلوريد الكمومية

في هذا الإطار، اكتشف الفيزيائيون وعلماء المواد في السنوات الأخيرة خواص كمومية غير مألوفة مرتبطة بمركّبات طبقية مكوّنة من التيلوريوم مع بعض العناصر الأرضية النادرة وكذلك الإتريوم (Y). تحمل هذه المواد الصيغة العامة RTe3 لذلك تسمى ، حيث يمثّل الرمز R عنصراً من اللانثانيدات (أو الإتريوم)، باستثناء عناصر البروميثيوم (Pm) واليوروبيوم (Eu) والإتيربيوم (Yb) واللوتيشيوم (Lu)، والتي لم يلاحظ وجود هذه المركبات لها بعد. تتميّز هذه المواد بطابع ثنائي الأبعاد ضمن بنية نظام بلّوري معيني قائم ، حيث تفصل طبقات من التيلوريوم النقي صفائح من RTe في البنية. ويعتقد أن هذه البنية الطبقية ثنائية الأبعاد تؤدي إلى عدد من الخواص الكمومية المثيرة للاهتمام، مثل موجات كثافة الشحنة ، وارتفاع حركية الإلكترون ، إلى جانب الموصلية الفائقة في ظروف معيّنة، إضافةً إلى حواص أخرى غير اعتيادية لا يزال فهم طبيعتها في طور البحث. فمثلًا، في سنة 2022 قاد فريقٌ صغير من الفيزيائيين في كلية بوسطن بولاية ماساتشوستس الأمريكية الأبحاث المتعلقة باستخدام طرائق بصرية لإثبات وجود نمط محوري جديد لجسيم شبيه ببوزون هيغز في مركّبات RTe3 التي تحتوي على أحد عنصرين من العناصر الأرضية النادرة (R = La أو Gd). ويظهر هذا الجسيم المحوري الشبيه بهيغز، الذي طال افتراض وجوده نظرياً، خصائص مغناطيسية كذلك، وقد يعدّ مرشّحاً محتملاً لتفسير المادّة المظلمة.

الاستخراج والإنتاج

من جانب آخر، يسوَّق التيلوريوم من الدرجة التجارية عادةً على شكل مسحوق بعيار 200 مقياس شبكي (ميش )، كما يتوفّر كذلك على هيئة صفائح أو سبائك، أو قضبان أو كتل. عموماً يمكن إجراء عملية الصهر النطاقي من أجل الاستحصال على الشكل مرتفع النقاوة من هذا العنصر.

وعلى صعيد آخر، الصين (340 طن)، وروسيا (80 طن)، واليابان (70 طن)، وكندا (50 طن)، وأوزبكستان (50 طن)، والسويد (40 طن)، والولايات المتحدة (لا توجد بيانات رسمية).

وفي هذا الصدد، بلغ سعر التيلوريوم في نهاية سنة 2000 نحو 30 دولاراً أمريكياً للكيلوغرام. وفي السنوات اللاحقة، ارتفع سعر التيلوريوم نتيجة زيادة الطلب ومحدودية العرض ليصل إلى نحو 220 دولاراً أمريكياً للرطل في سنة 2006. كما ارتفع متوسّط السعر السنوي للتيلوريوم بنقاوة 99.99% من 38 دولاراً للكيلوغرام في سنة 2017 إلى 74 دولاراً للكيلوغرام في سنة 2018.

وفي السياق ذاته، يُستحصَل على أغلب التيلوريوم (Te) والسيلينيوم (Se) من رواسب النحاس في الصخور السمّاقية ، حيث يوجدان بكمّيات ضئيلة جدّاً. ويُستعاد العنصر من الناتج عن التنقية الكهربائية للنحاس الفقاعي . كما يعدّ مكوّناً في الأغبرة والأتربة الناتجة عن تنقية الرصاص في الفرن اللافح (الفرن العالي). وتؤدي معالجة 1000 طن من خام النحاس وسطياً إلى إنتاج نحو كيلوغرام واحد من التيلوريوم. يحتوي الوحل المصعدي على سيلينيدات وتيلوريدات الفلزّات النبيلة في مركّبات ذات الصيغة M2Se أو M2Te (حيث إن M يوافق Cu أو Ag أو Au). وعند درجة حرارة 500 °س يحَمّص الوحل مع كربونات الصوديوم بوجود الهواء، فتختَزل أيونات الفلزّات إلى فلزّاتها، بينما يتحوّل التيلوريد إلى تيلوريت الصوديوم.

ومن ناحية أخرى، لاحقًا تجرى عملية استخلاص ورشح للتيلوريتات من المزيج بواسطة الماء، حيث تتحوّل إلى شكل −HTeO3 في المحلول؛ كما تتكوّن السيلينيتات كذلك خلال هذه العملية، إلّا أنّه يمكن فصلها بإضافة حمض الكبريتيك. إذ تتحوّل الهيدروتيلوريتات إلى ثنائي أكسيد التيلوريوم غير المنحلّ، في حين تبقى السيلينيتات في المحلول.

علاوةً على ذلك، وللحصول على التيلوريوم تجرى عملية اختزال لثنائي الأكسيد المستحصل إمّا بالتحليل الكهربائي أو بالمفاعلة مع ثنائي أكسيد الكبريت في وسط من حمض الكبريتيك:

من جانب آخر، على الرغم من التوقّعات بأن تؤدي أساليب الإنتاج المحسَّنة إلى مضاعفة الإنتاج، فإنّ وزارة الطاقة الأمريكية تتوقّع حدوث عجز في إمدادات التيلوريوم بحلول سنة 2025. في عقد 2020، أنتجت الصين نحو 50% من التيلوريوم العالمي، وكانت الدولة الوحيدة التي تستخرج التيلوريوم بوصفه هدفاً رئيسياً للتعدين وليس على هيئة منتج ثانوي. وقد جاء هذا التفوق نتيجة التوسّع السريع في صناعة الخلايا الشمسية في الصين. وفي سنة 2022، كان أكبر مورّدي التيلوريوم من حيث الكمّية هم:

من جهة ثانية، المعادن الحاوية على التيلوريوم ليست ذات أهمية في الاستخراج التقني للتيلوريوم، لأنها نادرة جداً ولا توجد عملياً على هيئة رواسب قابلة للاستغلال الاقتصادي. ومن بين أماكن العثور المعروفة على التيلوريوم العنصري أو المعادن الحاوية على التيلوريوم، إضافةً إلى الموقع النموذجي في رومانيا، كلّ من مواقع في المكسيك وأستراليا، وكذلك في ولايتي كاليفورنيا وكولورادو في الولايات المتحدة.

الخواص الكيميائية

علاوةً على ذلك، في مركّباته مع اللافلزات، يتصرّف التيلوريوم مثل العنصر الأخفّ في نفس المجموعة، وهو السيلينيوم. وعند احتراقه في الهواء، يحترق بلهب أزرق ذي حافة خضراء ليكوّن ثنائي أكسيد التيلوريوم:

في هذا الإطار، يتفاعل التيلوريوم تلقائياً مع الهالوجينات مكوّناً هاليدات التيلوريوم؛ كما يتفاعل بعنف مع الفلزّات القاعدية مثل الزنك مشكّلاً التيلوريدات الموافقة.

وفي السياق ذاته، ينتمي التيلوريوم إلى عائلة الكالكوجينات ، وهي المجموعة السادسة عشر في الجدول الدوري، والتي تضم كذلك الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والبولونيوم. يتكوّن التيلوريوم البلّوري من سلاسل حلزونية متوازية من ذرّات Te، تحتوي كلّ لفّة على ثلاث ذرّات. وهذه المادّة الرمادية تقاوم الأكسدة بالهواء وليست متطايرة. التيلوريوم البلّوري غير قابل للذوبان في الماء، وهو ضعيف الانحلالية في الأحماض المعدنية مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك، وكذلك في القلويات. لكنه ينحلّ جيداً في حمض النتريك، لأنه عامل مؤكسد قويّ جدّاً، ويؤكسد التيلوريوم العنصري إلى تيلورات ذات حالة الأكسدة المستقرة IV. كما أن مصهور التيلوريوم يعدّ مادّة أكّالة للنحاس والحديد والفولاذ المقاوم للصدأ.

النظائر

من جهة ثانية، يتكوّن التيلوريوم الموجود في الطبيعة من ثمانية نظائر؛ ستّة منها مستقرّة، وهي تيلوريوم-120 120Te وتيلوريوم-122 122Te وتيلوريوم-123 123Te وتيلوريوم-124 124Te وتيلوريوم-125 125Te وتيلوريوم-126 126Te؛ أمّا الاثنان الآخران تيلوريوم-128 128Te وتيلوريوم-130 130Te فهما مشعّان بدرجة طفيفة؛ ولهما أنصاف أعمار طويلة للغاية، بما في ذلك 2.2 × 1024 سنة بالنسبة للنظير تيلوريوم-128، وهذا يُعدّ أطول نصف عمر معروف بين جميع النويدات المشعّة ، وبذلك يوافق نحو 160 تريليون (1012) ضعف من عمر الكون المعروف. من جهة أخرى، من المفترض نظرياً أن يحدث اضمحلال عبر التقاط الإلكترون للنظير تيلوريوم-123 123Te، إلا أن ذلك الاضمحلال لم يُرصّد بعد.

وفي هذا السياق، من المعروف كذلك وجود عدد من النظائر المشعّة المصطنعَة ، يبلغ عددها 31، وتتراوح الكتل الذرّية بين 104 و142، وبأنصاف أعمار تصل إلى 19.31 يوماً للنظير تيلوريوم-121 121Te. كما يُعرَف كذلك 17 مصاوغاً نووياً بأنصاف أعمار تصل إلى 164.7 يوماً. تخضع نظائر التيلوريوم بين 104Te و109Te إلى اضمحلال ألفا ، وباستثناء النظير بيريليوم-8 وبعض نظائر العناصر الخفيفة الأخرى، فبذلك يكون التيلوريوم بالنسبة للعدد والذري والكتلة الذرية أخف عنصر تعرَف له نظائر تخضع لاضمحلال ألفا.

وفي السياق ذاته، تبلغ قيمة الكتلة الذرية للتيلوريوم مقدار 127.60 غ/مول، وهي تفوق تلك الخاصة باليود (126.90 غ/مول)، وهو العنصر التالي له في الجدول الدوري. وقد اعتبر بعض العلماء هذه المفارقات ظاهرة متناقضة قبل اكتشاف العدد الذري.

الاستخدامات

كذلك، كانت التطبيقات الرئيسية للتيلوريوم في سنة 2022 بشكل أساسي في مجال رقائق الخلايا الشمسية (40%)، والمواد الكهروحرارية (30٪)، وعلم الفلزّات (15٪)، وصناعة المطاط (5٪). وقد شهد التطبيقان الأولان نموّاً سريعاً نتيجة التوجّه العالمي نحو تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. في مجال علم الفلزات، يُضاف التيلوريوم إلى الحديد والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النحاس والرصاص. فهو يحسّن قابلية تشغيل النحاس ميكانيكياً دون التأثير في موصليته الكهربائية العالية. كما يزيد من مقاومة سبائك الرصاص للاهتزاز والإجهاد ، ويُسهم في تثبيت أنواع مختلفة من الكربيدات وفي الحديد الطروق المطواع.