Tellure

Le tellure est l'élément chimique de numéro atomique 52, de symbole Te. Ce quatrième élément du Modèle:Nobr est considéré comme un métalloïde du groupe des chalcogènes.

Généralités et histoire

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Tellure solide en flacon.

Fichier:Tellurium crystal.jpg

Lingotin de tellure (longueur : Modèle:Unité environ). Cristallisation macroscopique.

L'élément tellure a été soupçonné plus que découvert en 1782 par Franz-Joseph Müller von Reichenstein dans des minerais d'or de Transylvanie, en particulier la sylvanite. Grâce à Pál Kitaibel, qui a entretenu la flamme de la recherche, il a été isolé par Martin Heinrich Klaproth qui a proposé le nom latin tellurium en 1798. « Tellurium » est encore le nom anglais de l'élément. Ce nom dérive du mot latin féminin tellus, telluris, signifiant la Terre, le globe terrestre et accessoirement en mythologie ancienne la déesse romaine de la Terre, Tellus.

Le tellurium a été découvert moins de deux décennies avant le sélénium, dont le nom fait référence à la Lune. Le Suédois Berzelius, spécialiste des occurrences et des impuretés du tellurium, a prouvé l'existence du corps simple et de l'élément sélénium dans les chambres de plomb du procédé menant à l'acide sulfurique. Le chimiste n'a publié qu'en 1818 après avoir assimilé les rudiments, quasi-analogues, de la chimie des corps simples et composés de ces deux éléments<ref>Il est possible d'admettre au moins, pour expliquer la dénomination relative, la boutade suédoise : Modèle:Citation.</ref>. Il a de suite simplifié ces noms en leurs initiales Te et Se, devenus depuis leurs symboles chimiques. Se et Te font partie du Modèle:Nobr, constitué des éléments O, S, Se, Te, Po et Lv. La chimie du S, du Se et du Te présente un grand nombre d'analogies, comme le reconnaissait déjà Berzélius. La plupart des composés de ces trois éléments sont isomorphes. De plus, dans la nature, ces trois éléments analogues sont souvent réunis.

L'adjectif « telluré » qualifie un corps chimique, un minéral ou une matière qui contient du tellure en proportion notable. L'adjectif « tellurifère » indique plutôt la présence non négligeable de matière tellurée dans un assemblage connu ou inconnu.

Isotopes

Le tellure possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 105 et 142, et 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, 6 sont stables, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²³Te, ¹²⁴Te, ¹²⁵Te et ¹²⁶Te et deux radioisotopes à très longue demi-vie, ¹²⁸Te et ¹³⁰Te. Ces 8 isotopes constituent la totalité du tellure naturel, les deux radioisotopes étant les plus abondants (respectivement 31,7 % et 34,1 % du tellure naturel), suivi de ¹²⁶Te (18,8 %). Le tellure partage ainsi cette caractéristique avec l'indium et le rhénium d'avoir des radioisotopes naturels plus abondants que ses isotopes stables. La masse atomique standard attribuée au tellure est de Modèle:Unité.

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie

Le clarke est Modèle:Unité. S'il est à l'origine d'un corps simple naturel, il est surtout associé à des éléments chalcophiles, en particulier Au, Ag, Fe, Hg, Se, As, Sb.

Fichier:Tellurium crystals.jpg

Te corps simple d'aspect métallique.

Le tellure se caractérise par une grande diversité minéralogique : on connaît 158 minéraux tellurés, ce qui est exceptionnel pour un élément aussi peu abondant dans la croûte terrestre. Les ions (poly)tellurites ou les tellurates, stables en milieu très alcalin, sont toutefois très rares dans la nature.

Il n'existe que très peu de minéraux spécifiques du tellure. La tellurite Modèle:Fchim, Modèle:Refnec, est un minéral rare. On connait aussi le tellure natif.

Gisements

Le tellure est aussi trouvé souvent en combinaison avec l'or Au, le plomb Pb, le bismuth Bi, l'antimoine SbModèle:Etc.

Le gisement de tellure le plus profond connu est à Modèle:Unité sous terre dans le bouclier canadien. Il est associé au bloc 123A et l'extraction aurait dû débuter en 2012. Modèle:Citation nécessaire Une confirmation est obtenue à la suite de la découverte de tellure à Modèle:Unité de profondeur dans une « carotte » de forage au diamant de calibre BQ. Sa qualité de plus grand gisement de tellure semble se dessiner avec la présence de ces mêmes tellures à Modèle:Unité. Le plus intéressant est que ces tellures, contrairement à ceux de hautes teneurs en or, ne semblent pas bouger dans l'espace et sont donc beaucoup plus faciles à cibler et à extraire pour un ingénieur.

Un indice sous le niveau 311 (Modèle:Unité de profondeur) montre de possibles tellurures carbonifères. Soumis à de fortes pressions, de possibles diamants bruts pourraient ainsi s'y retrouver, même si on les retrouve habituellement entre 120-150 km de profondeur. Il se retrouve dans une matrice de porphyroblaste. Ce serait le premier gisement aurifère-diamantifère au mondeModèle:Citation nécessaire.

Fichier:Tellurium element 2.jpg

Structure interne d'une boule de tellure.

Corps simples et corps composés chimiques

Le tellure peut être rapproché du sélénium. Plus lourd, il s'en distingue par un caractère plus métallique. Notez qu'il a été, à l'instar du sélénium, trouvé presque partout à la Belle Époque dans les chambres à plomb lors de l'ancienne fabrication de l'acide sulfurique, par exemple par le chimiste anglais Edward Divers expatrié au Japon.

Le corps simple, ses propriétés et sa chimie de base

Fichier:Te struct.png

Structure cristalline du Te gris. Les chaînes de Te forment des hélices de symétrie 3₁ parallèles à l'axe c. Les traits rouges continus représentent les liaisons covalentes de la chaîne, de longueur moyenne Modèle:Nb. Les traits verts pointillés représentent des interactions stabilisantes secondaires de proximité Modèle:Nb entre les chaînes. Un octahèdre jaune souligne la sphère de coordination octaédrique déformée d'un atome (2+4 voisins proches). Une chaîne est dévoilée en bleu avec trois atomes coloriés : bleu sombre à c = 1/3, bleu à c = 2/3 et bleu clair à c = 0.

Le corps simple tellure polymorphe existe dans la nature essentiellement sous la forme grise, à savoir un corps d'aspect métallique, semi-conducteur cassant, blanc bleuâtre, parfois blanc gris, lamelleux et fragile. Ce corps cristallin de maille hexagonale, de densité moyenne 6,25 et fondant avant Modèle:Tmp est encore nommé tellure natif par les minéralogistes car il appartient la catégorie des éléments natifs<ref>Modèle:Lien web. Il est souvent combiné avec l'or et l'argent.</ref>. Le tellure brun, amorphe et bien plus rare, se transforme à température ambiante en tellure gris métal hexagonal.

Fichier:Tellurium-89043.jpg

Tellure natif sur sylvanite.

Le tellure gris obtenu et purifié au laboratoire est le plus souvent un métalloïde ou semi-métal argenté, parfois gris acier, cassant et facilement pulvérisé (poudre grise à brunâtre) à odeur alliacée<ref>Il était autrefois obtenu par calcination du tellurure de bismuth avec un mélange de potasse (carbonate de potassium) et de charbon actif. Le tellurure de potassium ainsi formé était dissous dans l'eau. L'absorption de l'air ou d'oxygène, lente ou accélérée par barbotage, laissait finalement de la potasse (éventuellement caustique) et du tellure pulvérisé.</ref>. Sa masse volumique avoisine Modèle:Unité à Modèle:Tmp.
En effet, en dépit de son éclat ou aspect métallique, ses propriétés de conduction de la chaleur et de l'électricité sont médiocres. Il s'agit d'un semi-conducteur. L'énergie d'activation (apportée par le photon) est de l'ordre de Modèle:Unité. La mobilité électronique est de l'ordre de Modèle:Unité dans la théorie des bandes.

Fichier:Te8 2+.png

Te cyclique à 8 atomes ou Modèle:Fchim typique du tellure brun amorphe.

Son point de fusion est de l'ordre de Modèle:Tmp et son point d'ébullition dépasse Modèle:Tmp ou Modèle:Tmp. Le tellure se vaporise au rouge. Sa densité de vapeur est élevée.

Ce corps simple cristallin, formé de longues chaînes en hélice de Te_n, se caractérise par des liaisons essentiellement covalentes, il est relativement stable. Toutefois, fortement chauffé, le tellure s'enflamme à l'air en donnant principalement de l'anhydride tellureux Modèle:Fchim<ref>Ce dioxyde est l'analogue du dioxyde de sélénieux, ou anhydride sélénieux. Ces corps composés pourraient engendrer en principe dans l'eau ou un solvant protique les acides correspondants, Modèle:Fchim et Modèle:Fchim, analogue de l'acide sélénieux Modèle:Fchim.</ref>. Sa combustion dans l'air produit une flamme bleue. Ses particules finement dispersées forment un aérosol explosif dans l'air. L'explosion peut être déclenchée par un équipement électrique défectueux ou par n'importe lequel d'un point chaud ; ses explosions de poudre, souvent secondaires, peuvent être dévastatrices.

Fichier:Heating tellurium.webm

Le tellure chauffé s'enflamme.

Le tellure liquide attaque le fer, le cuivre et l'acier inoxydable, par exemple de type 10/18.

Insoluble dans l'eau et dans l'acide chlorhydrique, le tellure se dissout dans les acides oxydants, par exemple dans l'acide nitrique et dans l'eau régale, et dans les bases.

Il existe un test de détection chimique classique, en complément du test de flamme vert pâle. L'addition d'acide sulfurique concentré provoque une précipitation de sulfite de tellure rouge :

Te _{solide cristal} + H₂SO_{4 aq liquide fumant concentré} → TeSO_{3 poudre de sulfite de Te rouge} + H₂O

Alliage

Les associations du tellure avec les métaux et l'hydrogène sont nommées par tradition tellurures. Le corps simple forme des alliages avec le fer, l'acier et la fonte, mais aussi le cuivre et le plomb, l'or et l'argent, le cadmium et le zinc.

Le tellure graphique est un tellurure naturel d'or et d'argent.

Chimie du tellure

Le tellure présente un caractère semi-métallique affirmé, son électronégativité de l'ordre de 2,1 est plus faible que celles du S (2,5) et du Se (2,4). La réactivité du Te est moyenne par rapport à ces derniers corps simples<ref>Cela sert souvent de mauvaise justification à une toxicité plus faible.</ref>.

L'anion tellurure Te²⁻ de rayon ionique Modèle:Unité est beaucoup plus volumineux que l'anion séléniure correspondant ou encore l'anion sulfure.

Le tellure réagit avec l'oxygène, il brûle à l'air pour engendrer le dioxyde de tellure, solide très peu à quasi-insoluble dans l'eau, caractérisé par un réseau ionique. Cet anhydride tellureux est attaqué par des acides oxydants. Il réagit avec les alcalis pour donner des tellurites neutres, des bitellurites et des tétratellurites.

Fichier:Telluric acid.svg

Structure octaédrique de l'acide tellurique.

Modèle:Fchim n'existerait pas, mais l'ion tellurite TeO₃²⁻ est observé en présence de bases fortes. Les structures analogues à l'acide sulfurique Modèle:Fchim ou sélénique Modèle:Fchim n'existent pas. Mais l'acide tellurique de formule Te(OH)₆, est obtenu directement l'action d'oxydants puissants sur le corps simple solide Te ou le dioxyde de tellure. Cet acide, d'ailleurs faible (pK de l'ordre de 7), se caractérise par l'ion Te⁶⁺ de très faible rayon ionique Modèle:Unité au centre d'un octaèdre régulier dont les sommets sont occupés par des ions hydroxyles OH⁻. Le cation hexavalent représente l'état le plus excité d'un point de vue quantique, il démontre une hybridation sp³ d². Il s'agit d'un composé covalent, assez volatil et oxydant, à l'instar de TeF₆ facilement hydrolysable par l'eau.

À l'instar de l'anhydride sélénieux, l'anhydride tellureux est décomposé par l'acide sulfureux et le gaz hydrogène sulfuré. Dans le premier cas, le corps simple tellure peut être obtenu directement, mais dans le second, le chimiste obtient des sulfures de tellure, du type Modèle:Fchim et Modèle:Fchim, acides vis-à-vis des sulfures alcalins.

Il se combine avec l'hydrogène ou un grand nombre de métaux pour former au sens large des « dérivés telluriques », comme le tellurure d'hydrogène Modèle:Fchim, un gaz nauséabond à température ambiante, plus acide et plus instable que H₂Se, peu soluble dans l'eau et toxique, ou le nombre exceptionnel de tellurures métalliques, à commencer par le tellurure de sodium Na₂Te et le tellurure de potassium.

Modèle:Fchim se prépare comme Modèle:Fchim. Il se dissocie sous l'influence de la chaleur en magnifiques cristaux de tellure, obtenus en général en dessous du point chaud de Modèle:Tmp. Le chimiste Alfred Ditte a montré que ce gaz réactif se décomposait à l'air, tout comme les tellurures alcalins.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène stables.

Utilisation du corps simple et ses associations (alliages)

• Dans certains détonateurs, on combine le tellure avec du peroxyde de baryum.
• Semi-conducteur (de type « P ») utilisé dans les diodes laser, les cellules photovoltaïques, les détecteurs infrarouge. En semi-conducteur ternaire avec le cadmium et le mercure : Le tellurure de mercure-cadmium est utilisé comme photodétecteur (de type photodiode) de rayonnement infrarouge.
• Peut être associé au sélénium dans les imprimantes laser et photocopieurs.
• Thermocouple (Te/Pb).
• Alliage : en faible quantité dans l'acier et le cuivre, il en facilite l'usinage.

Combinaisons

Fichier:TeO2.jpg

Dioxyde de tellure.

Liste de tellurures :

• tellurure d'hydrogène ;
• tellurure de plomb, de bismuth, d'or, d'argent, de cobalt (CoTe et CoTe₂), de mercure HgTeModèle:Etc. Ils peuvent être considérés comme des alliages.

Les tellurures désignaient autrefois les sels de l'acide tellurhydrique.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène.

Autres combinaisons avec des non-métaux :

• halogénures de tellure stables

fluorures Modèle:Fchim, Modèle:Fchim, Modèle:Fchim

chlorures Modèle:Fchim, Modèle:Fchim

bromures Modèle:Fchim, Modèle:Fchim

iodures Modèle:Fchim

• oxydes de tellure

monoxyde de Te Modèle:Fchim

Modèle:Fchim insoluble dans l'eau

Modèle:Fchim

• sulfures de tellure

Modèle:Fchim rouge à brun

Modèle:Fchim

Notes sur les principaux oxydes TeO, TeO₂, TeO₃, les acides et les ions correspondants.

Les tellurites et les polytellurites désignent les sels acides ou neutres obtenus après attaque des bases fortes sur l'anhydride tellureux Modèle:Fchim. L'acide tellurique rarement observé s'écrirait Modèle:Fchim et l'ion tellurique correspond à TeO₃²⁻.

Les tellurates, très rares, désignaient les sels de l'anhydride tellurique Modèle:Fchim.

Les halogénures peuvent s'hydrolyser, par exemple :

TeF_{6 gaz} + 6 H₂O _{eau liquide} → 6 HF + H₆TeO_{6 poudre humide qui par fort asséchement, se décompose}

H₆TeO₆ → TeO₃ + 3 H₂O _vapeur

Ils peuvent former de nombreux complexes, par exemple TeCl₆²⁻ avec l'ion chlorure apporté par l'acide chlorhydrique :

TeCl_{4 gaz} + HCl _aq → H₂[TeCl₆] _{poudre humide qui par fort asséchement, se décompose}

Il est possible d'obtenir de manière similaire l'ion complexe TeBr₆²⁻.

Utilisation des composés

• Le tellure, sous forme de composé (par exemple d'oxyde de tellure), est utilisé dans certains verres de chalcogénure<ref>Modèle:Article.</ref> dédiés à l'optique infrarouge.
• Vulcanisation du caoutchouc : le diéthyldithiocarbamate de tellure. Il entre sous divers composés dans la formulation des principaux procédés de vulcanisation. Te[S₂CN(C₂H₅O)₂]₄ est utilisé comme catalyseur.
• Colorants en céramique
• Identification bactériologique : les Staphylococcus aureus sont capables de réduire le tellurite en sels de tellure. Voir Gélose Baird Parker.
• Les composés de tellure sont largement utilisés en chimie organique synthétique pour la réduction et l'oxydation, le cyclofonctionnement, la déshalogénation, les réactions de génération de carbanion et l'élimination des groupes protecteurs<ref>Modèle:Article.</ref>. Les composés organométalliques sont des intermédiaires dans la synthèse d'amines, de diols et de produits naturels<ref>Modèle:Article.</ref><ref>Modèle:Article.</ref>.
• Le tellure est un constituant clé des catalyseurs à base d'oxyde mixte à haut rendement pour l'oxydation sélective du propane en acide acrylique<ref>Modèle:Ouvrage.</ref><ref>Modèle:Article.</ref><ref>Modèle:Article.</ref><ref>Modèle:Article.</ref>.
• Le tellure peut être utilisé dans les détecteurs d'ammoniac<ref>Modèle:Article.</ref>.
• Les tellures d'alkyle sont parfois utilisés dans des fongicide, algicide, parasiticide, en usage dispersif. Le tellure est alors un oligo-élément non essentiel : son rôle biochimique n'est pas complètement compris<ref>Modèle:Article.</ref>.

Toxicité, écotoxicité, précautions

Corps simple

L'inhalation provoque une somnolence, des maux de tête et des nausées, associés à une sécheresse de la bouche et un goût métallique. L'inhalation d'une dose infime de tellure donne une haleine et une odeur corporelle ressemblant à celle de l'ail<ref>Conseil national de recherche du Canada.</ref>.
Le contact avec l'œil se traduit par un rougissement de l'œil et des douleurs oculaires.
L'ingestion induit des douleurs abdominales, une constipation et des vomissements.

La valeur d'exposition admissible dans l'air est de Modèle:Unité d'air (ACGIH 1999)<ref>Fiche NIOSH de sécurité</ref><ref>Fiche IRSST (consultée le 7 novembre 2008).</ref>.

Corps composés

La plupart de ses composés sont toxiques, avec des atteintes au foie et au système nerveux central. Certains pays ont produit des normes spécifiques<ref>Exemples de normes pour la Belgique</ref>.

Production annuelle

La production mondiale s'élèverait entre Modèle:Unité par an, principalement extraites, en même temps que le sélénium, des résidus de traitement du plomb et du cuivre.

Dans les années 1990, la production de tellure était contrôlée par quatre pays principaux : les États-Unis, le Canada, le Japon et le Pérou. La production annuelle, associée à celle de sélénium, était estimée de l'ordre de Modèle:Unité, pour une valeur de Modèle:Unité.

Les ingénieurs chimistes, à la suite d'Elias Anton Cappelen Smith, l'ont extrait des boues anodiques des minerais raffinés de cuivre.

Voir aussi

Bibliographie

• Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca et Bernard Platevoet, Dictionnaire de Géologie, Modèle:8eModèle:Éd., français/anglais, édition Dunod, 2014, 416Modèle:Nb p. Avec la simple entrée « tellure » Modèle:P..
• Bruce H. Mahan, Chimie, InterEdition, Paris, 1977, 832Modèle:Nb p. (Traduction de Modèle:Lang, Modèle:2eModèle:Éd., Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, 1969 Modèle:ISBN), en particulier Modèle:P. et Modèle:P..
• Modèle:OuvrageModèle:Citation blocModèle:Commentaire biblio

Liens externes

• Présentation du radionucléide 123, avec introduction de la chimie du tellure
• BRGM, Panorama 2010 du marché du tellure, septembre 2011
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Fiche internationale de sécurité chimique traduite par l'Institut Scientifique de Santé Publique (Belgique)
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Te Présentation de l'élément et propriétés du corps simple
• Modèle:Lien web, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope