टेल्यूरियम

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टेल्यूरियम एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Te और परमाणु क्रमांक 52 है। यह एक भंगुर, हल्का विषाक्त, दुर्लभ, चांदी-सफेद उपधातु है। टेल्यूरियम रासायनिक रूप से सेलेनियम और सल्फर से संबंधित है, ये तीनों चाल्कोजन हैं। यह कभी-कभी अपने मूल रूप में मौलिक क्रिस्टल के रूप में पाया जाता है। टेल्यूरियम पृथ्वी की तुलना में पूरे ब्रह्मांड में कहीं अधिक सामान्य है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी अत्यधिक दुर्लभता, जो प्लेटिनम के बराबर है, आंशिक रूप से एक वाष्पशील हाइड्राइड के निर्माण के कारण है, जिसके कारण गर्म नेबुलर पृथ्वी के निर्माण के दौरान टेल्यूरियम गैस के रूप में अंतरिक्ष में खो गया था।

टेल्यूरियम-युक्त यौगिकों की खोज पहली बार 1782 में क्लेनशलाटेन, ट्रांसिल्वेनिया (अब ज़्लात्ना, रोमानिया) की एक सोने की खदान में ऑस्ट्रियाई खनिज विज्ञानी फ्रांज-जोसेफ मुलर वॉन रीचेनस्टीन द्वारा की गई थी, हालांकि यह मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ थे जिन्होंने 1798 में लैटिन tellus 'पृथ्वी' के नाम पर इस नए तत्व का नामकरण किया। गोल्ड टेलुराइड खनिज सबसे उल्लेखनीय प्राकृतिक सोने के यौगिक हैं। हालाँकि, वे स्वयं टेल्यूरियम का व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण स्रोत नहीं हैं, जिसे सामान्यतः तांबा और सीसा उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में निकाला जाता है।

व्यावसायिक रूप से, टेल्यूरियम का प्राथमिक उपयोग CdTe सोलर पैनल और थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों में होता है। तांबे (टेल्यूरियम कॉपर) और स्टील मिश्र धातु में एक अधिक पारंपरिक अनुप्रयोग, जहाँ टेल्यूरियम मशीनेबिलिटी में सुधार करता है, भी टेल्यूरियम उत्पादन का एक बड़ा हिस्सा खपत करता है।

टेल्यूरियम का लगभग कोई जैविक कार्य नहीं है, हालाँकि कवक इसका उपयोग अमीनो एसिड जैसे टेलुरोसिस्टीन और टेलुरोमेथियोनीन में सल्फर और सेलेनियम के स्थान पर कर सकते हैं। मनुष्यों में, टेल्यूरियम आंशिक रूप से डाइमिथाइल टेलुराइड, (CH3)2Te में चयापचयित हो जाता है, जो लहसुन जैसी गंध वाली एक गैस है, जो टेल्यूरियम के संपर्क या विषाक्तता के शिकार लोगों की सांसों में बाहर निकलती है।

विशेषताएँ

भौतिक गुण

टेल्यूरियम के दो अपरूप हैं, क्रिस्टलीय और अनाकार। जब क्रिस्टलीय होता है, तो टेल्यूरियम धात्विक चमक के साथ चांदी जैसा सफेद होता है। क्रिस्टल त्रिकोणीय और कायरल (स्पेस ग्रुप 152 या 154, कायरलिटी के आधार पर) होते हैं, जैसे सेलेनियम का ग्रे रूप। यह एक भंगुर और आसानी से चूर्णित होने वाली उपधातु है। अनाकार टेल्यूरियम एक काला-भूरा पाउडर है जिसे टेलुरस एसिड या टेलुरिक एसिड (Te(OH)6) के घोल से अवक्षेपित करके तैयार किया जाता है।[1] टेल्यूरियम एक अर्धचालक है जो परमाणु संरेखण के आधार पर कुछ दिशाओं में अधिक विद्युत चालकता दिखाता है; प्रकाश के संपर्क में आने पर चालकता थोड़ी बढ़ जाती है (फोटोकंडक्टिविटी)।[2] पिघली हुई अवस्था में, टेल्यूरियम तांबे, लोहे और स्टेनलेस स्टील के लिए संक्षारक होता है। चाल्कोजन (ऑक्सीजन-परिवार के तत्व) में, टेल्यूरियम का गलनांक और क्वथनांक सबसे अधिक होता है, जो क्रमशः 722.66 and है।[3]

रासायनिक गुण

क्रिस्टलीय टेल्यूरियम में Te परमाणुओं की समानांतर पेचदार श्रृंखलाएं होती हैं, जिसमें प्रति मोड़ तीन परमाणु होते हैं। यह ग्रे सामग्री हवा द्वारा ऑक्सीकरण का विरोध करती है और वाष्पशील नहीं है।[4]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of tellurium

प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले टेल्यूरियम के आठ समस्थानिक हैं। उनमें से छह समस्थानिक, 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te, और 126Te, स्थिर हैं। अन्य दो, 128Te और 130Te, थोड़े रेडियोधर्मी हैं,[5] जिनकी अर्ध-आयु अत्यंत लंबी है, जिसमें 128Te के लिए 2.2 × 1024 वर्ष शामिल हैं। यह सभी रेडियोन्यूक्लाइड में सबसे लंबी ज्ञात अर्ध-आयु है[6] और यह ज्ञात ब्रह्मांड की आयु से लगभग 160 ट्रिलियन (1012) गुना अधिक है। 123Te के लिए इलेक्ट्रॉन कैप्चर क्षय होना चाहिए, लेकिन अभी तक यह देखा नहीं गया है।[7]

टेल्यूरियम के 31 और कृत्रिम रेडियोआइसोटोप ज्ञात हैं, जिनका परमाणु द्रव्यमान 104 से 142 तक है और 121Te के लिए अर्ध-आयु 19.31 दिनों तक है। इसके अलावा, 17 परमाणु आइसोमर ज्ञात हैं, जिनकी अर्ध-आयु उसी समस्थानिक के लिए 164.7 दिनों तक है। बेरिलियम-8 और कुछ हल्के न्यूक्लाइड में बीटा-विलंबित अल्फा उत्सर्जन शाखाओं को छोड़कर, टेल्यूरियम (104Te से 109Te) अल्फा क्षय से गुजरने के लिए ज्ञात समस्थानिकों वाला सबसे हल्का तत्व है।[5]

टेल्यूरियम का परमाणु द्रव्यमान (127.60 g·mol−1) आवर्त सारणी में अगले तत्व, आयोडीन (126.90 g·mol−1) से अधिक है।[8] परमाणु क्रमांक की खोज से पहले कुछ लोगों द्वारा इस तरह के व्युत्क्रमण को विरोधाभासी माना जाता था।

घटना

यह भी देखें: Telluride mineral

पृथ्वी की पपड़ी में प्लेटिनम के बराबर प्रचुरता (लगभग 1 μg/kg) के साथ, टेल्यूरियम सबसे दुर्लभ स्थिर ठोस तत्वों में से एक है।[9] तुलना में, यहाँ तक कि थुलियम - स्थिर लैंथेनाइड्स में सबसे दुर्लभ - की क्रिस्टल प्रचुरता 500 μg/kg है (देखें तत्वों की प्रचुरता)।[10]

पृथ्वी की पपड़ी में टेल्यूरियम की दुर्लभता इसकी ब्रह्मांडीय प्रचुरता का प्रतिबिंब नहीं है। टेल्यूरियम ब्रह्मांड में रुबिडियम से अधिक प्रचुर मात्रा में है, हालाँकि रुबिडियम पृथ्वी की पपड़ी में 10,000 गुना अधिक प्रचुर मात्रा में है। पृथ्वी पर टेल्यूरियम की दुर्लभता का कारण सौर नेबुला में प्री-एक्रिटेशनल सॉर्टिंग के दौरान की स्थितियों को माना जाता है, जब ऑक्सीजन और पानी की अनुपस्थिति में कुछ तत्वों का स्थिर रूप मुक्त हाइड्रोजन की अपचायक शक्ति द्वारा नियंत्रित होता था। इस परिदृश्य के तहत, टेल्यूरियम जैसे वाष्पशील हाइड्राइड बनाने वाले कुछ तत्व इन हाइड्राइड्स के वाष्पीकरण के माध्यम से गंभीर रूप से समाप्त हो गए थे। टेल्यूरियम और सेलेनियम इस प्रक्रिया द्वारा सबसे अधिक समाप्त होने वाले भारी तत्व हैं।[11]

टेल्यूरियम कभी-कभी अपने मूल (यानी, मौलिक) रूप में पाया जाता है, लेकिन अक्सर सोने के टेलुराइड्स के रूप में पाया जाता है जैसे कैलावेराइट और क्रेनेराइट (AuTe2 के दो अलग-अलग बहुरूप), पेटज़ाइट, Ag3AuTe2, और सिल्वेनाइट, AgAuTe4। टेलुराइड, कोलोराडो शहर का नाम सोने के टेलुराइड की उम्मीद में रखा गया था (जो कभी नहीं मिला, हालांकि सोने का धातु अयस्क पाया गया था)। सोना स्वयं आमतौर पर असंयुक्त पाया जाता है, लेकिन जब रासायनिक यौगिक के रूप में पाया जाता है, तो यह अक्सर टेल्यूरियम के साथ संयुक्त होता है।[12]

हालाँकि टेल्यूरियम असंयुक्त रूप की तुलना में सोने के साथ अधिक बार पाया जाता है, लेकिन यह अधिक सामान्य धातुओं के टेलुराइड्स के रूप में और भी अधिक बार पाया जाता है (उदाहरण के लिए मेलोनाइट, NiTe2)। प्राकृतिक टेलुराइट और टेल्यूरेट खनिज भी होते हैं, जो पृथ्वी की सतह के पास टेलुराइड्स के ऑक्सीकरण द्वारा बनते हैं। सेलेनियम के विपरीत, टेल्यूरियम आमतौर पर खनिजों में सल्फर की जगह नहीं लेता है क्योंकि आयन त्रिज्या में बहुत बड़ा अंतर होता है। इस प्रकार, कई सामान्य सल्फाइड खनिजों में सेलेनियम की पर्याप्त मात्रा होती है और टेल्यूरियम के केवल निशान होते हैं।[13]

1893 के गोल्ड रश में, कालगूर्ली के खनिकों ने शुद्ध सोने की तलाश में पाइराइट सामग्री को फेंक दिया था, और इसका उपयोग गड्ढों को भरने और फुटपाथ बनाने के लिए किया गया था। 1896 में, उस टेलिंग को कैलावेराइट, सोने का एक टेलुराइड, के रूप में खोजा गया था, और इसने एक दूसरा गोल्ड रश शुरू किया जिसमें सड़कों की खुदाई भी शामिल थी।[14]

2023 में खगोलविदों ने न्यूट्रॉन स्टार विलय के दौरान टेल्यूरियम के निर्माण का पता लगाया।[15]

इतिहास

टेल्यूरियम (लैटिन tellus जिसका अर्थ है "पृथ्वी") की खोज 18वीं शताब्दी में क्लेनशलाटेन (आज ज़्लात्ना), आज के अल्बा जूलिया, रोमानिया शहर के पास की खदानों से प्राप्त सोने के अयस्क में हुई थी। यह अयस्क "Faczebajer weißes blättriges Golderz" (Faczebaja से सफेद पत्तेदार सोने का अयस्क, Facebánya का जर्मन नाम, अब अल्बा काउंटी में Fața Băii) या antimonalischer Goldkies (एंटीमोनिक गोल्ड पाइराइट) के रूप में जाना जाता था, और एंटोन वॉन रूप्रेक्ट के अनुसार, यह Spießglaskönig (argent molybdique) था, जिसमें मूल एंटीमनी शामिल था।[16] 1782 में फ्रांज-जोसेफ मुलर वॉन रीचेनस्टीन, जो तब ट्रांसिल्वेनिया में ऑस्ट्रियाई मुख्य खदान निरीक्षक के रूप में कार्यरत थे, ने निष्कर्ष निकाला कि अयस्क में एंटीमनी नहीं था बल्कि बिस्मथ सल्फाइड था।[17] अगले वर्ष, उन्होंने बताया कि यह गलत था और अयस्क में ज्यादातर सोना और एंटीमनी के समान एक अज्ञात धातु थी। तीन साल तक चली एक गहन जांच के बाद, जिसमें पचास से अधिक परीक्षण शामिल थे, मुलर ने खनिज के विशिष्ट गुरुत्व का निर्धारण किया और नोट किया कि गर्म करने पर, नई धातु मूली जैसी गंध के साथ सफेद धुआं देती है; कि यह सल्फ्यूरिक एसिड को लाल रंग प्रदान करती है; और जब इस घोल को पानी से पतला किया जाता है, तो इसमें काला अवक्षेप होता है। फिर भी, वह इस धातु की पहचान करने में सक्षम नहीं थे और उन्होंने इसे aurum paradoxum (विरोधाभासी सोना) और metallum problematicum (समस्या धातु) नाम दिए, क्योंकि यह एंटीमनी के लिए अनुमानित गुणों का प्रदर्शन नहीं करती थी।[18][19][20]

1789 में, एक हंगेरियन वैज्ञानिक, पाल किताइबेल ने ड्यूश-पिल्सेन के एक अयस्क में स्वतंत्र रूप से तत्व की खोज की, जिसे अर्जेंटिफेरस मोलिब्डेनाइट माना जाता था, लेकिन बाद में उन्होंने इसका श्रेय मुलर को दिया। 1798 में, इसका नाम मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ द्वारा रखा गया, जिन्होंने इसे पहले कैलावेराइट खनिज से अलग किया था।[21][19][20][22]

1920 के दशक की शुरुआत में, थॉमस मिजली जूनियर ने पाया कि ईंधन में मिलाए जाने पर टेल्यूरियम इंजन नॉकिंग को रोकता है, लेकिन दुर्गंध को मिटाना मुश्किल होने के कारण इसे खारिज कर दिया। मिजली ने टेट्राएथिल लेड के उपयोग की खोज की और उसे लोकप्रिय बनाया।[23]

1960 के दशक में टेल्यूरियम के लिए थर्मोइलेक्ट्रिक अनुप्रयोगों (जैसे बिस्मथ टेलुराइड) और फ्री-मशीनिंग स्टील मिश्र धातुओं में वृद्धि हुई, जो प्रमुख उपयोग बन गए। 2000 के दशक में थिन-फिल्म सोलर सेल में CdTe के बढ़ते महत्व के कारण ये अनुप्रयोग पीछे छूट गए।[24]

उत्पादन

अधिकांश Te (और Se) पोरफिरी कॉपर डिपॉजिट से प्राप्त किया जाता है, जहाँ यह ट्रेस मात्रा में होता है।[25] तत्व को ब्लिस्टर तांबा के इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग से एनोड स्लज से पुनर्प्राप्त किया जाता है। यह सीसा के ब्लास्ट फर्नेस रिफाइनिंग से धूल का एक घटक है। 1000 टन तांबे के अयस्क के उपचार से लगभग 1 kg टेल्यूरियम प्राप्त होता है।[26]

एनोड स्लज में M2Se या M2Te (M = Cu, Ag, Au) सूत्र वाले यौगिकों में नोबल मेटल्स के सेलेनाइड और टेलुराइड होते हैं। 500 °C के तापमान पर एनोड स्लज को हवा में सोडियम कार्बोनेट के साथ भुना जाता है। धातु आयनों को धातुओं में अपचयित किया जाता है, जबकि टेलुराइड को सोडियम टेलुराइट में परिवर्तित किया जाता है।[27]

M2Te + O2 + Na2CO3 -> Na2TeO3 + 2 M + CO2

टेलुराइट्स को मिश्रण से पानी के साथ लीच किया जा सकता है और आमतौर पर घोल में हाइड्रोटेलुराइट्स HTeO_{3}− के रूप में मौजूद होते हैं। सेलेनाइट्स भी इस प्रक्रिया के दौरान बनते हैं, लेकिन उन्हें सल्फ्यूरिक एसिड जोड़कर अलग किया जा सकता है। हाइड्रोटेलुराइट्स को अघुलनशील टेल्यूरियम डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है जबकि सेलेनाइट्स घोल में रहते हैं।[27]

HTeO_{3}- + OH− + H2SO4 -> TeO2 + SO_{4}2- + 2 H2O

धातु का उत्पादन ऑक्साइड (अपचयित) से या तो इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा या सल्फ्यूरिक एसिड में टेल्यूरियम डाइऑक्साइड को सल्फर डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके किया जाता है।[27]

TeO2 + 2 SO2 + 2 H2O -> Te + 2 SO_{4}2- + 4 H+

व्यावसायिक-ग्रेड टेल्यूरियम आमतौर पर 200-मेश पाउडर के रूप में विपणन किया जाता है लेकिन स्लैब, सिल्लियों, छड़ों या गांठों के रूप में भी उपलब्ध है। 2000 में टेल्यूरियम के लिए साल के अंत की कीमत US$30 प्रति किलोग्राम थी। हाल के वर्षों में, टेल्यूरियम की कीमत बढ़ी हुई मांग और सीमित आपूर्ति से प्रेरित थी, जो 2006 में US$220 प्रति पाउंड तक पहुंच गई थी।[28][29] 99.99%-शुद्ध टेल्यूरियम के लिए औसत वार्षिक कीमत 2017 में $38 प्रति किलोग्राम से बढ़कर 2018 में $74 प्रति किलोग्राम हो गई।[24] इस उम्मीद के बावजूद कि बेहतर उत्पादन विधियां उत्पादन को दोगुना कर देंगी, संयुक्त राज्य ऊर्जा विभाग (DoE) 2025 तक टेल्यूरियम की आपूर्ति में कमी का अनुमान लगाता है।[30]

2020 के दशक में, चीन ने दुनिया के टेल्यूरियम का लगभग 50% उत्पादन किया और वह एकमात्र देश था जिसने Te का खनन उप-उत्पाद के बजाय मुख्य लक्ष्य के रूप में किया। यह प्रभुत्व चीन में सौर सेल उद्योग के तेजी से विस्तार से प्रेरित था। 2022 में, मात्रा के हिसाब से सबसे बड़े Te प्रदाता चीन (340 टन), रूस (80 टन), जापान (70 टन), कनाडा (50 टन), उज्बेकिस्तान (50 टन), स्वीडन (40 टन) और संयुक्त राज्य अमेरिका (कोई आधिकारिक डेटा नहीं) थे।[31]

यौगिक

मुख्य लेख: Tellurium compounds

टेल्यूरियम आवर्त सारणी पर चाल्कोजन (समूह 16) तत्वों के परिवार से संबंधित है, जिसमें ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम और पोलोनियम भी शामिल हैं: टेल्यूरियम और सेलेनियम यौगिक समान हैं। टेल्यूरियम -2, +2, +4 और +6 ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करता है, जिसमें +4 सबसे सामान्य है।[1]

टेलुराइड्स

Te धातु का अपचयन टेलुराइड्स और पॉलीटेलुराइड्स, Te_{n}2− उत्पन्न करता है। -2 ऑक्सीकरण अवस्था कई धातुओं के साथ बाइनरी यौगिकों में प्रदर्शित होती है, जैसे जिंक टेलुराइड, ZnTe, जिसे जिंक के साथ टेल्यूरियम को गर्म करके उत्पादित किया जाता है।[32] हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ ZnTe का अपघटन हाइड्रोजन टेलुराइड (H2Te) देता है, जो अन्य चाल्कोजन हाइड्राइड्स, H2O, H2S और H2Se का एक अत्यधिक अस्थिर एनालॉग है:[33]

ZnTe + 2 HCl -> ZnCl2 + H2Te

हैलाइड्स

+2 ऑक्सीकरण अवस्था डाइहैलाइड्स, TeCl2, TeBr2 और TeI2 द्वारा प्रदर्शित की जाती है। डाइहैलाइड्स शुद्ध रूप में प्राप्त नहीं किए गए हैं,[34]:274 हालाँकि वे कार्बनिक सॉल्वैंट्स में टेट्राहैलाइड्स के ज्ञात अपघटन उत्पाद हैं, और व्युत्पन्न टेट्राहैलोटेलुराट्स अच्छी तरह से पहचाने जाते हैं:

Te + X2 + 2 X- -> TeX_{4}2−

जहाँ X Cl, Br, या I है। ये आयन ज्यामिति में वर्ग समतलीय हैं।[34]:281 पॉलीन्यूक्लियर आयनिक प्रजातियां भी मौजूद हैं, जैसे गहरे भूरे रंग का Te2I_{6}2−,[34]:283 और काला Te4I_{14}2−।[34]:285

फ्लोरीन के साथ Te मिश्रित-संयोजकता Te2F4 और TeF6 बनाता है। +6 ऑक्सीकरण अवस्था में, \sOTeF5 संरचनात्मक समूह कई यौगिकों में होता है जैसे HOTeF5, B(OTeF5)3, Xe(OTeF5)2, Te(OTeF5)4 और Te(OTeF5)6।[35] वर्ग एंटीप्रिज्मेटिक आयन TeF_{8}2− भी प्रमाणित है।[27] अन्य हैलोजन +6 ऑक्सीकरण अवस्था में टेल्यूरियम के साथ हैलाइड नहीं बनाते हैं, बल्कि केवल +4 अवस्था में टेट्राहैलाइड्स (TeCl4, TeBr4 और TeI4), और अन्य निचले हैलाइड्स (Te3Cl2, Te2Cl2, Te2Br2, Te2I और TeI के दो रूप) बनाते हैं। +4 ऑक्सीकरण अवस्था में, हैलोटेलुराट आयन ज्ञात हैं, जैसे TeCl_{6}2− और Te2Cl_{10}2−। हैलोटेल्यूरियम धनायन भी प्रमाणित हैं, जिसमें TeI_{3}+ शामिल है, जो TeI3AsF6 में पाया जाता है।[36]

ऑक्सोयौगिक

टेल्यूरियम मोनोऑक्साइड को पहली बार 1883 में निर्वात में TeSO3 के ताप अपघटन द्वारा गठित एक काले अनाकार ठोस के रूप में रिपोर्ट किया गया था, जो गर्म करने पर टेल्यूरियम डाइऑक्साइड, TeO2 और मौलिक टेल्यूरियम में असमानुपाती हो जाता है।[37][38] तब से, हालांकि, ठोस चरण में अस्तित्व संदिग्ध है और विवाद में है, हालांकि यह वाष्प खंड के रूप में जाना जाता है; काला ठोस केवल मौलिक टेल्यूरियम और टेल्यूरियम डाइऑक्साइड का एक समान मिश्रण हो सकता है।[39]

टेल्यूरियम डाइऑक्साइड हवा में टेल्यूरियम को गर्म करके बनता है, जहाँ यह नीली लौ के साथ जलता है।[32] टेल्यूरियम ट्राइऑक्साइड, β-TeO3, Te(OH)6 के तापीय अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है। साहित्य में रिपोर्ट किए गए ट्राइऑक्साइड के अन्य दो रूप, α- और γ- रूप, +6 ऑक्सीकरण अवस्था में टेल्यूरियम के सच्चे ऑक्साइड नहीं पाए गए, बल्कि Te4+, OH- और O_{2}- का मिश्रण पाए गए।[40] टेल्यूरियम मिश्रित-संयोजकता ऑक्साइड, Te2O5 और Te4O9 भी प्रदर्शित करता है।[40]

टेल्यूरियम ऑक्साइड और हाइड्रेटेड ऑक्साइड अम्लों की एक श्रृंखला बनाते हैं, जिसमें टेल्यूरस एसिड (H2TeO3), ऑर्थोटेल्यूरिक एसिड (Te(OH)6) और मेटाटेल्यूरिक एसिड ((H2TeO4)_{n}) शामिल हैं।[39] टेल्यूरिक एसिड के दो रूप क्रमशः TeO_{4}(2–) और TeO_{6}6− आयनों वाले टेल्यूरेट लवण बनाते हैं। टेल्यूरस एसिड TeO_{3}2− आयन वाले टेल्यूराइट लवण बनाता है।[41]

ज़िंटल धनायन (Zintl cations)

जब टेल्यूरियम को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है, तो परिणाम ज़िंटल आयन, Te_{4}2+ का एक लाल घोल होता है।[42] तरल SO2 में AsF5 द्वारा टेल्यूरियम का ऑक्सीकरण, त्रिकोणीय प्रिज्म वाले पीले-नारंगी Te_{6}4+ के अलावा, उसी वर्ग समतलीय धनायन का उत्पादन करता है:[27]

4 Te + 3 AsF5 -> Te_{4}2+(AsF_{6}-)2 + AsF3
6 Te + 6 AsF5 -> Te_{4}4+(AsF_{6}-)4 + 2 AsF3

अन्य टेल्यूरियम ज़िंटल धनायनों में बहुलक Te_{7}2+ और नीला-काला Te_{8}2+ शामिल हैं, जो दो जुड़े हुए 5-सदस्यीय टेल्यूरियम वलयों से बने होते हैं। बाद वाला धनायन टंगस्टन हेक्साक्लोराइड के साथ टेल्यूरियम की प्रतिक्रिया से बनता है:[27]

8 Te + 2 WCl6 -> Te_{4}2+(WCl_{6}-)2

इंटरचैलकोजेन धनायन भी मौजूद हैं, जैसे Te2Se_{6}2+ (विकृत घन ज्यामिति) और Te2Se_{8}2+। ये AsF5 या SbF5 के साथ टेल्यूरियम और सेलेनियम के मिश्रण को ऑक्सीकृत करके बनाए जाते हैं।[27]

ऑर्गनोटेल्यूरियम यौगिक

मुख्य लेख: Organotellurium chemistry

टेल्यूरियम आसानी से अल्कोहल और थियोल के अनुरूप –TeH कार्यात्मक समूह वाले यौगिक नहीं बनाता है, जिन्हें टेल्यूरोल कहा जाता है। –TeH कार्यात्मक समूह को टेलैनिल- उपसर्ग का उपयोग करके भी निर्दिष्ट किया जाता है।[43] H2Te की तरह, ये प्रजातियां हाइड्रोजन के नुकसान के प्रति अस्थिर होती हैं। टेल्यूराइथर (R–Te–R) अधिक स्थिर होते हैं, जैसे कि टेल्यूरोक्साइड।[44]

ट्राइटेल्यूराइड क्वांटम सामग्री

हाल ही में, भौतिकविदों और सामग्री वैज्ञानिकों ने टेल्यूरियम के साथ कुछ दुर्लभ-मृदा तत्वों और यिट्रियम (Y) से बने स्तरित यौगिकों से जुड़े असामान्य क्वांटम गुणों की खोज की है।[45]

इन नवीन सामग्रियों का सामान्य सूत्र R Te3 है, जहाँ "R " एक दुर्लभ-मृदा लैंथेनाइड (या Y) का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें पूरा परिवार R = Y, लैंथेनम (La), सीरियम (Ce), प्रासियोडिमियम (Pr), नियोडिमियम (Nd), समैरियम (Sm), गैडोलीनियम (Gd), टर्बियम (Tb), डिस्प्रोसियम (Dy), होल्मियम (Ho), अर्बियम (Er), और थुलियम (Tm) से बना है। प्रोमेथियम (Pm), यूरोपियम (Eu), यिट्टरबियम (Yb), और ल्यूटेशियम (Lu) युक्त यौगिक अभी तक नहीं देखे गए हैं। इन सामग्रियों में ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल संरचना के भीतर द्वि-आयामी चरित्र होता है, जिसमें शुद्ध टेल्यूरियम की परतों द्वारा अलग किए गए R Te के स्लैब होते हैं।[45]

ऐसा माना जाता है कि यह 2-D स्तरित संरचना ही कई दिलचस्प क्वांटम विशेषताओं का कारण है, जैसे कि चार्ज-डेंसिटी वेव, उच्च वाहक गतिशीलता, विशिष्ट परिस्थितियों में अतिचालकता, और अन्य अजीबोगरीब गुण जिनकी प्रकृति अभी उभर रही है।[45]

उदाहरण के लिए, 2022 में, मैसाचुसेट्स में बोस्टन कॉलेज के भौतिकविदों के एक छोटे समूह ने एक अंतरराष्ट्रीय टीम का नेतृत्व किया, जिसने R Te3 यौगिकों में हिग्स-जैसे कण के एक नवीन अक्षीय मोड को प्रदर्शित करने के लिए ऑप्टिकल विधियों का उपयोग किया, जिसमें दो दुर्लभ-मृदा तत्वों (R = La, Gd) में से कोई एक शामिल था।[46] यह लंबे समय से परिकल्पित, अक्षीय, हिग्स-जैसा कण चुंबकीय गुण भी दिखाता है और डार्क मैटर के लिए एक उम्मीदवार के रूप में काम कर सकता है।[47]

अनुप्रयोग

2022 में, टेल्यूरियम के प्रमुख अनुप्रयोग थिन-फिल्म सोलर सेल (40%), थर्मोइलेक्ट्रिक्स (30%), धातु विज्ञान (15%), और रबर (5%) थे, जिसमें पहले दो अनुप्रयोगों में जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम करने की विश्वव्यापी प्रवृत्ति के कारण तेजी से वृद्धि देखी गई।[31][24] धातु विज्ञान में, टेल्यूरियम को लोहा, स्टेनलेस स्टील, तांबा, और सीसा मिश्र धातुओं में मिलाया जाता है। यह तांबे की उच्च विद्युत चालकता को कम किए बिना उसकी मशीनीकरण क्षमता में सुधार करता है। यह सीसे के कंपन और थकान के प्रतिरोध को बढ़ाता है और निंदनीय लोहे (malleable iron) में विभिन्न कार्बाइड को स्थिर करता है।[24]

विषम उत्प्रेरण (Heterogeneous catalysis)

टेल्यूरियम ऑक्साइड व्यावसायिक ऑक्सीकरण उत्प्रेरकों के घटक हैं। Te-युक्त उत्प्रेरकों का उपयोग एक्रिलोनिट्राइल (CH2=CH–C≡N) के लिए अमोक्सिडेशन मार्ग में किया जाता है:[48]

2 CH3−CH=CH2 + 2 NH3 + 3 O2 → 2 CH2=CH–C≡N + 6 H2O

संबंधित उत्प्रेरकों का उपयोग टेट्रामेथिलीन ग्लाइकॉल के उत्पादन में किया जाता है: CH3CH2CH2CH3 + O2 → HOCH2CH2CH2CH2OH

विशिष्ट (Niche)

  • टेल्यूरियम के साथ वल्केनाइज्ड सिंथेटिक रबर यांत्रिक और थर्मल गुण दिखाता है जो कुछ मायनों में सल्फर-वल्केनाइज्ड सामग्रियों से बेहतर होते हैं।[49][48]
  • टेल्यूरियम यौगिक सिरेमिक के लिए विशेष रंगद्रव्य हैं।[12]
  • सेलेनाइड्स और टेल्यूराइड्स दूरसंचार के लिए ग्लास ऑप्टिकल फाइबर में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कांच के ऑप्टिकल अपवर्तन को काफी बढ़ाते हैं।[50][51]
  • सेलेनियम और टेल्यूरियम के मिश्रण का उपयोग बेरियम पेरोक्साइड के साथ इलेक्ट्रिक ब्लास्टिंग कैप के डिले पाउडर में ऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जाता है।[52]
  • टेल्यूरियम की न्यूट्रॉन बमबारी आयोडीन-131 का उत्पादन करने का सबसे सामान्य तरीका है।[53] इसका उपयोग अन्य अनुप्रयोगों के अलावा, कुछ थायराइड स्थितियों के इलाज के लिए और हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग में एक ट्रेसर यौगिक के रूप में किया जाता है।

अर्धचालक और इलेक्ट्रॉनिक

कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe) सोलर पैनल सोलर सेल इलेक्ट्रिक पावर जनरेटर के लिए सबसे अधिक दक्षता प्रदर्शित करते हैं।[54]

2018 में, चीन ने 175 GW की कुल बिजली उत्पादन क्षमता वाले थिन-फिल्म सोलर पैनल स्थापित किए, जो दुनिया के किसी भी अन्य देश से अधिक है; उन पैनलों में से अधिकांश CdTe से बने थे।[24] जून 2022 में, चीन ने 2030 तक ऊर्जा खपत का 25% उत्पन्न करने और पवन और सौर ऊर्जा के लिए 1.2 बिलियन किलोवाट क्षमता स्थापित करने का लक्ष्य निर्धारित किया। यह प्रस्ताव टेल्यूरियम और उसके उत्पादन की मांग को दुनिया भर में बढ़ाएगा, विशेष रूप से चीन में, जहां Te रिफाइनिंग की वार्षिक मात्रा 2017 में 280 टन से बढ़कर 2022 में 340 टन हो गई।[31]

(Cd,Zn)Te एक्स-रे का पता लगाने के लिए एक कुशल सामग्री है।[55] इसका उपयोग NASA के अंतरिक्ष-आधारित एक्स-रे टेलीस्कोप NuSTAR में किया जा रहा है।

मर्करी कैडमियम टेल्यूराइड एक अर्धचालक सामग्री है जिसका उपयोग थर्मल इमेजिंग उपकरणों में किया जाता है।[24]

ऑर्गनोटेल्यूरियम यौगिक

मुख्य लेख: Organotellurium chemistry

ऑर्गनोटेल्यूरियम यौगिक मुख्य रूप से अनुसंधान के संदर्भ में रुचि रखते हैं। कई का परीक्षण किया गया है जैसे कि II-VI यौगिक अर्धचालक के मेटलऑर्गेनिक वेपर फेज एपिटैक्सी विकास के लिए अग्रदूत। इन अग्रदूत यौगिकों में डाइमिथाइल टेल्यूराइड, डाइएथिल टेल्यूराइड, डाइआइसोप्रोपिल टेल्यूराइड, डायलील टेल्यूराइड, और मिथाइल एलिल टेल्यूराइड शामिल हैं।[56] डाइआइसोप्रोपिल टेल्यूराइड (DIPTe) MOVPE द्वारा CdHgTe के कम तापमान वाले विकास के लिए पसंदीदा अग्रदूत है।[57] इन प्रक्रियाओं में सेलेनियम और टेल्यूरियम दोनों के उच्चतम शुद्धता वाले मेटलऑर्गेनिक का उपयोग किया जाता है। अर्धचालक उद्योग के लिए यौगिक एडक्ट शुद्धिकरण द्वारा तैयार किए जाते हैं।[58][59]

टेल्यूरियम सबऑक्साइड का उपयोग रीराइटेबल कॉम्पैक्ट डिस्क (CD-RW), रीराइटेबल डिजिटल वीडियो डिस्क (DVD-RW), और रीराइटेबल ब्लू-रे डिस्क सहित रीराइटेबल ऑप्टिकल डिस्क की मीडिया परत में किया जाता है।[60][61]

टेल्यूरियम का उपयोग इंटेल द्वारा विकसित फेज चेंज मेमोरी चिप्स में किया जाता है।[62][63] बिस्मथ टेल्यूराइड (Bi2Te3) और लेड टेल्यूराइड थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों के कार्यशील तत्व हैं। लेड टेल्यूराइड सुदूर-इन्फ्रारेड डिटेक्टरों में वादा दिखाता है।[24]

फोटोकैथोड

टेल्यूरियम कई फोटोकैथोड में दिखाई देता है जिनका उपयोग सोलर ब्लाइंड फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब[64] और आधुनिक कण त्वरक को चलाने वाले उच्च चमक वाले फोटोइंजेक्टर के लिए किया जाता है। फोटोकैथोड Cs-Te, जो मुख्य रूप से Cs2Te है, का फोटोइमिशन थ्रेशोल्ड 3.5 eV है और यह उच्च क्वांटम दक्षता (>10%) और खराब वैक्यूम वातावरण में उच्च स्थायित्व (RF इलेक्ट्रॉन गन में उपयोग के तहत महीनों तक चलने वाला) का असामान्य संयोजन प्रदर्शित करता है।[65] इसने इसे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर को चलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले फोटोइमिशन इलेक्ट्रॉन गन के लिए पसंदीदा विकल्प बना दिया है।[66] इस अनुप्रयोग में, इसे आमतौर पर 267 nm तरंग दैर्ध्य पर संचालित किया जाता है जो आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले Ti-सैफायर लेजर का तीसरा हार्मोनिक है। अन्य क्षार धातुओं जैसे रूबिडियम, पोटेशियम और सोडियम का उपयोग करके अधिक Te युक्त फोटोकैथोड उगाए गए हैं, लेकिन उन्हें वह लोकप्रियता नहीं मिली है जिसका Cs-Te ने आनंद लिया है।[67][68]

थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री

टेल्यूरियम का उपयोग स्वयं एक उच्च-प्रदर्शन मौलिक थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में किया जा सकता है। P3121 स्पेस ग्रुप वाला एक ट्राइगोनल Te एक टोपोलॉजिकल इंसुलेटर चरण में स्थानांतरित हो सकता है, जो थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री के लिए उपयुक्त है। हालांकि अक्सर इसे अकेले थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री नहीं माना जाता है, पॉलीक्रिस्टलाइन टेल्यूरियम 1.0 तक के थर्मोइलेक्ट्रिक फिगर ऑफ मेरिट, zT के साथ महान थर्मोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन दिखाता है, जो SiGe और BiSb जैसी अन्य पारंपरिक TE सामग्रियों से भी अधिक है।[69]

टेल्यूराइड, जो टेल्यूरियम का एक यौगिक रूप है, एक अधिक सामान्य TE सामग्री है। विशिष्ट और चल रहे शोध में Bi2Te3, और La3−xTe4, आदि शामिल हैं। Bi2Te3 का उपयोग इसके महान TE गुणों के कारण ऊर्जा रूपांतरण से लेकर सेंसिंग से लेकर कूलिंग तक व्यापक रूप से किया जाता है। BiTe-आधारित TE सामग्री 8% की रूपांतरण दक्षता, p-टाइप के लिए 1.05 और n-टाइप बिस्मथ टेल्यूराइड मिश्र धातुओं के लिए 0.84 का औसत zT मान प्राप्त कर सकती है।[70] लैंथेनम टेल्यूराइड का उपयोग अंतरिक्ष में गहरे अंतरिक्ष में थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर के रूप में किया जा सकता है क्योंकि अंतरिक्ष में तापमान का अंतर बहुत अधिक होता है। zT मान x के 0.2 के करीब होने पर La3−xTe4 प्रणाली के लिए अधिकतम ~1.0 तक पहुंच जाता है। यह संरचना अन्य रासायनिक प्रतिस्थापन की भी अनुमति देती है जो TE प्रदर्शन को बढ़ा सकती है। उदाहरण के लिए, Yb का जोड़ 1275 K पर zT मान को 1.0 से 1.2 तक बढ़ा सकता है, जो वर्तमान SiGe पावर सिस्टम से अधिक है।[71]

जैविक भूमिका

टेल्यूरियम की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है, हालांकि कवक इसे टेल्यूरोसिस्टीन और टेल्यूरोमेथियोनीन जैसे अमीनो एसिड में सल्फर और सेलेनियम के स्थान पर शामिल कर सकते हैं।[72][73] जीवों ने टेल्यूरियम यौगिकों के प्रति अत्यधिक परिवर्तनशील सहनशीलता दिखाई है। कई बैक्टीरिया, जैसे स्यूडोमोनास एरुगिनोसा और गायाडोमोनास sp, टेल्यूराइट लेते हैं और इसे मौलिक टेल्यूरियम में कम कर देते हैं, जो जमा हो जाता है और कोशिकाओं का एक विशिष्ट और अक्सर नाटकीय कालापन पैदा करता है।[74][75] खमीर में, यह कमी सल्फेट एसिमिलेशन पाथवे द्वारा मध्यस्थ होती है।[76] टेल्यूरियम संचय विषाक्तता प्रभावों के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार प्रतीत होता है। कुछ प्रजातियां डाइमिथाइल टेल्यूराइड या डाइमिथाइल डिटेल्यूराइड बनाने के लिए टेल्यूरियम को मेटाबोलाइज करती हैं। हॉट स्प्रिंग में बहुत कम सांद्रता में डाइमिथाइल टेल्यूराइड देखा गया है।[77][78]

टेल्यूराइट अगर का उपयोग कोरीनेबैक्टीरियम जीनस के सदस्यों की पहचान करने के लिए किया जाता है, सबसे विशिष्ट रूप से कोरीनेबैक्टीरियम डिप्थीरिया, जो डिप्थीरिया के लिए जिम्मेदार रोगजनक है।[79]

सावधानियां

ज्ञानसन्दूक
Container only yes
Hazards
Ghspictograms GHS06GHS07GHS08
Ghssignalword Danger
Hphrases 412[80]
Pphrases 308+313[81]
Nfpa-h 2
Nfpa-f 0
Nfpa-r 0

टेल्यूरियम और टेल्यूरियम यौगिकों को हल्का विषाक्त माना जाता है और इन्हें सावधानी से संभालने की आवश्यकता होती है, हालांकि तीव्र विषाक्तता दुर्लभ है।[82] टेल्यूरियम विषाक्तता का इलाज करना विशेष रूप से कठिन है क्योंकि धातु विषाक्तता के उपचार में उपयोग किए जाने वाले कई कीलेटिंग एजेंट टेल्यूरियम की विषाक्तता को बढ़ा देंगे। टेल्यूरियम को कार्सिनोजेनिक नहीं बताया गया है, लेकिन यदि इसे सांस के माध्यम से लिया जाए, निगला जाए, या त्वचा के माध्यम से अवशोषित किया जाए तो यह घातक हो सकता है।[82][83]

हवा में 0.01 mg/m3 या उससे कम के संपर्क में आने वाले मनुष्य एक दुर्गंधयुक्त लहसुन जैसी गंध छोड़ते हैं जिसे "टेल्यूरियम सांस" के रूप में जाना जाता है।[12][84] यह शरीर द्वारा टेल्यूरियम को किसी भी ऑक्सीकरण अवस्था से डाइमिथाइल टेल्यूराइड, (CH3)2Te में बदलने के कारण होता है, जो एक तीखी लहसुन जैसी गंध वाला एक वाष्पशील यौगिक है। 15 mg टेल्यूरियम दिए गए स्वयंसेवकों की सांस में आठ महीने बाद भी यह विशिष्ट गंध थी। प्रयोगशालाओं में, यह गंध यह पता लगाना संभव बनाती है कि कौन से वैज्ञानिक टेल्यूरियम रसायन विज्ञान के लिए जिम्मेदार हैं, और यहां तक कि उन्होंने अतीत में कौन सी किताबें संभाली हैं।[85] भले ही टेल्यूरियम के चयापचय मार्ग ज्ञात नहीं हैं, लेकिन यह आमतौर पर माना जाता है कि वे अधिक व्यापक रूप से अध्ययन किए गए सेलेनियम के समान हैं क्योंकि दोनों तत्वों के अंतिम मिथाइलेटेड चयापचय उत्पाद समान हैं।[86][87][88]

कार्यस्थल पर लोग सांस लेने, निगलने, त्वचा के संपर्क और आंखों के संपर्क के माध्यम से टेल्यूरियम के संपर्क में आ सकते हैं। ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ एडमिनिस्ट्रेशन (OSHA) कार्यस्थल में टेल्यूरियम के संपर्क को आठ घंटे के कार्यदिवस में 0.1 mg/m3 तक सीमित करता है (अनुमेय जोखिम सीमा)। नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ (NIOSH) ने आठ घंटे के कार्यदिवस में अनुशंसित जोखिम सीमा (REL) को 0.1 mg/m3 निर्धारित किया है। 25 mg/m3 की सांद्रता में, टेल्यूरियम जीवन और स्वास्थ्य के लिए तत्काल खतरनाक है।[89]

इन्हें भी देखें

नोट्स

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  89. ↑ CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Tellurium. www.cdc.gov.

उद्धृत स्रोत

  • Greenwood, N. N.. (1997). "Chemistry of the Elements". Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.

बाहरी कड़ियाँ

tellurium

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Tellurium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Tellurium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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