Le tellure est un élément chimique qui ressemble à un métal gris et dispose d’une particularité unique. Il peut changer de couleur en fonction de la température. Le tellure passe du gris au rouge vif lorsqu’il est chauffé et redevient gris lorsqu’il est refroidi. Avec un numéro atomique 52 et un symbole Te, il fait partie de la famille des métalloïdes. Aujourd’hui, le tellure est utilisé dans une variété d’applications, notamment dans les panneaux solaires, les semi-conducteurs, et même dans la fabrication de verre résistant aux rayures pour les téléphones portables. Cependant, il reste relativement peu connu du grand public.
Il y a plus de deux siècles, le scientifique Franz-Joseph Müller von Reichenstein a soupçonné la présence d’un nouvel élément dans les minerais d’or de Transylvanie. Dans un premier temps, la sylvanite, un minéral composé de tellurures d’or et d’argent, a fait l’objet de recherches. Bien que le tellure n’ait pas été découvert à ce moment-là, le chercheur Pál Kitaibel a continué à enquêter sur cette question. Martin Heinrich Klaproth a réussi à isoler l’élément et l’a nommé tellurium en 1798. Le nom dérive du mot latin féminin tellus, telluris, qui signifie Terre ou globe terrestre et qui était aussi le nom de la déesse romaine de la Terre. « Tellurium » est encore le nom anglais de l’élément.
C’était une découverte majeure pour la communauté scientifique et le tellurium a rapidement été reconnu comme un élément important. Il a été découvert peu de temps avant le sélénium, qui doit son nom à la Lune. Au fil du temps, les scientifiques ont découvert de nombreuses similitudes entre le tellurium et le sélénium. Les symboles chimiques de ces deux éléments sont Te et Se. Avec le soufre, ces éléments appartenant au groupe VI A, ont de nombreuses similitudes en chimie et se retrouvent souvent dans un même lieu dans la nature.
Il est essentiel de faire la différence entre un composé telluré et tellurifère. « Telluré » se réfère à une quantité importante de tellurium dans une substance spécifique, tandis que « tellurifère » indique la présence de tellurium dans une substance quelconque, même si ce n’est pas la substance principale.
La masse atomique standard du tellure est de 127,60(3) u, ce qui en fait un élément relativement lourd pour un métalloïde. Le tellure possède de nombreux isotopes différents. Il en existe 38, avec des nombres de masse allant de 105 à 142, ainsi que 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, seuls six sont considérés comme stables, à savoir 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te et 126Te. Deux radioisotopes ont une demi-vie très longue : 128Te et 130Te. Ces huit isotopes sont les plus abondants dans le tellure naturel, en particulier le 128Te. C’est une caractéristique que le tellure partage avec l’indium et le rhénium, qui ont également plusieurs isotopes stables.
Le tellure est relativement rare dans la croûte terrestre. Sa concentration moyenne dans celle-ci est d’environ 0,002 g/t. Cependant, bien que cet élément soit rare en tant que corps simple, il est souvent associé aux éléments dits chalcophiles tels que l’or, l’argent, le fer, le mercure, le sélénium, l’arsenic et l’antimoine. Ces derniers se combinent avec le tellure pour former des minerais grâce aux propriétés chimiques similaires qu’ils partagent. En effet, on connaît à ce jour 158 minéraux contenant ce métal. Cependant, les ions tellurites ou tellurates, qui sont des composés chimiques qui en contiennent, sont très rares dans la nature. Ils ne sont stables qu’en milieu très alcalin, ce qui explique leur rareté. Très peu de minéraux sont spécifiques du tellure dont la tellurite TeO2 et le tellure natif.
Le tellure est souvent associé à d’autres métaux. Ces combinaisons sont appelées des minerais telluriques. Ces derniers se trouvent dans des mines d’or et de sulfure de cuivre. Les minerais telluriques d’or ont une teneur en or plus élevée que les minerais d’or normaux, ce qui les rend plus précieux. Parmi les gisements d’or dans le monde qui contiennent du tellure, on peut citer par exemple la mine de Cripple Creek aux États-Unis ou encore celle de Kalgoorlie-Boulder en Australie.
Le bouclier canadien est une région géologique qui s’étend sur une grande partie de l’est du Canada et qui est connue pour abriter plusieurs gisements de minerais contenant du tellure. L’un des gisements les plus importants se trouve dans la mine de lac Georges, située dans le nord-est de l’Ontario, qui produit également du cuivre, du nickel et du cobalt. D’autres gisements de tellure sont répartis à travers le bouclier canadien, notamment dans la région du Manitoba et dans le nord du Québec.
Le tellure partage des similarités avec le sélénium, mais il est plus lourd et possède un caractère métallique plus prononcé. Comme le sélénium, il a été découvert dans les chambres à plomb utilisées pour la fabrication de l’acide sulfurique vers le début duXIXe siècle.
Le tellure se présente sous différentes formes dans la nature. Sa forme la plus courante est celle du polymorphe gris, un corps semi-conducteur cassant qui a un aspect métallique et une couleur blanche bleuâtre ou blanc-gris. Ce corps a une structure cristalline hexagonale et une densité moyenne de 6,25. Il fond avant 500 °C et est considéré comme un élément natif par les minéralogistes. Le tellure brun, une forme amorphe et rare, se transforme à température ambiante en tellure gris métal hexagonal.
Traité et purifié en laboratoire, le tellure prend une teinte grise ou semi-argentée. Cet élément gris a des propriétés physiques et chimiques intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux. Bien qu’il ait l’apparence d’un métal, il est considéré comme un semi-conducteur en raison de ses propriétés de conduction thermique et électrique limitées. Le tellure gris a une masse volumique d’environ 6,23 g/cm3 à 20 °C et se pulvérise facilement en une poudre grise d’odeur alliacée.
Le point de fusion du tellure gris est d’environ 449,6 °C, tandis que son point d’ébullition est supérieur à 988 °C. Ce métal peut passer de l’état solide à l’état gazeux lorsque sa température de vaporisation est atteinte. De plus, la densité de vapeur du tellure est élevée, ce qui signifie qu’il existe une grande quantité de molécules de tellure dans l’air lorsqu’il est vaporisé.
Le tellure forme des chaînes en hélice dans sa structure. C’est un matériau assez stable, mais si on le chauffe trop fort, il peut prendre feu et produire du dioxyde de tellure (TeO2) sous forme de flamme bleue. Si cet élément se disperse dans l’air, il forme un nuage explosif qui peut être déclenché par une source de chaleur. Ces explosions peuvent causer de graves dégâts.
Cet élément peut être dissous dans des acides oxydants tels que l’acide nitrique et l’eau régale. Cependant, il est insoluble dans l’eau et l’acide chlorhydrique. Le tellure liquide peut décomposer des métaux tels que le fer, le cuivre et l’acier inoxydable de type 10/18 lorsqu’ils sont en contact.
Le test de détection classique du tellure implique l’addition d’acide sulfurique concentré. Cette réaction provoque la précipitation de sulfite de tellure rouge, qui est un indicateur de la présence de tellure. La formule se présente comme suit :
Te solide cristal + H2SO4 aq liquide fumant concentré → TeSO3 poudre de sulfite de Te rouge + H2O
Le tellure associé aux métaux ou à l’hydrogène est appelé « tellurures ». Cet élément peut notamment former des alliages avec divers métaux, tels que le fer, l’acier, la fonte, le cuivre, le plomb, l’or, l’argent, le cadmium et le zinc. Ces tellurures ont des propriétés uniques qui les rendent utiles dans diverses applications industrielles.
L’électronégativité du tellure est d’environ 2,1. L’élément 52 a une tendance relativement faible à attirer des électrons vers lui-même lorsqu’il est impliqué dans une liaison chimique, contrairement au soufre et au sélénium qui ont une électronégativité plus élevée. En termes de réactivité, la substance tellurique est moyennement réactive par rapport à ces derniers.
Le tellure réagit avec l’oxygène pour former le dioxyde de tellure, aussi appelé anhydride tellureux. Cette réaction produit de la chaleur et peut provoquer la combustion de ce métal lorsqu’il est exposé à l’air. Le dioxyde de tellure résultant est un solide qui est très peu soluble, voire insoluble, dans l’eau. Ce composé a une structure cristalline ionique, composé d’ions positifs et négatifs maintenus ensemble par des interactions électrostatiques. Le dioxyde de tellure est attaqué par des acides oxydants. Il réagit avec différents composés chimiques pour former des tellurites neutres, des bitellurites et des tétratellurites.
L’acide tellureux H2TeO3 n’existe pas en tant que molécule, mais il peut former l’ion tellurite TeO32− lorsqu’il est mis en contact avec une base forte. Cependant, l’acide tellurique Te(OH)6 peut être obtenu directement par l’action d’oxydants puissants sur le tellure ou le dioxyde de tellure. L’acide tellurique est décrit comme covalent, ce qui signifie que ses atomes sont liés par des liaisons covalentes. Il est volatil et peut réagir avec d’autres composés en les oxydant.
L’anhydride tellureux peut être décomposé par l’acide sulfureux et le gaz hydrogène sulfuré. Lorsqu’il est décomposé, il peut former du tellure ou des sulfures de tellure. Ces sulfures sont acides. Le dioxyde de tellure peut aussi former des dérivés telluriques en se combinant avec l’hydrogène ou d’autres métaux. Par exemple, le tellurure d’hydrogène (H2Te) est un gaz nauséabond qui est plus acide et plus instable que le sélénure d’hydrogène (H2Se). Il se dissocie sous l’influence de la chaleur pour former des cristaux de tellure. Toutefois, il n’existe pas de polytellurures d’hydrogène stables.
Le tellure a différentes applications dans l’industrie. Il est utilisé en combinaison avec du peroxyde de baryum dans certains détonateurs et comme semi-conducteur dans des dispositifs tels que les diodes laser, les cellules photovoltaïques et les détecteurs infrarouges. Le tellurure de mercure-cadmium, qui est formé en combinant du tellure avec du cadmium et du mercure, est utilisé comme photodétecteur de rayonnement infrarouge de type photodiode.
Le tellure est également utilisé en association avec le sélénium dans les imprimantes laser et photocopieurs. De plus, il peut être ajouté en faible quantité à l’acier et au cuivre pour faciliter leur usinage. Enfin, le tellure est associé au plomb en thermocouplage. Le thermocouple Te/Pb est utilisé dans diverses applications industrielles, notamment dans les fours, les chaudières et les réacteurs.
Les tellurures faisaient autrefois référence aux sels de l’acide tellurhydrique. Il existe deux sortes de tellurures : les tellurures d’hydrogène (H2Te) et les alliages. Parmi ceux-ci, les plus connus sont le tellurure de bismuth, d’or, d’argent, de plomb, de cobalt ou de mercure.
Les tellurites et les polytellurites sont des sels acides ou neutres qui sont obtenus lorsque l’on attaque le dioxyde de tellure avec des bases fortes. L’acide tellurique H2TeO3 est rarement observé, mais il est possible de le former en combinant de l’eau et de l’anhydride tellureux TeO2.
Les tellurates, des composés rares obtenus à partir de l’anhydride tellurique TeO3, sont peu observés en raison de leur instabilité et de leur réactivité élevée.
Le tellure, combiné avec des non-métaux, forment :
Le tellure, sous forme de composé (comme l’oxyde de tellure), est couramment utilisé dans certains verres de chalcogénure en optique infrarouge. Ces matériaux présentent des propriétés optiques uniques, telles qu’une forte biréfringence, une transparence dans le proche infrarouge et une sensibilité aux rayonnements infrarouges.
Le diéthyldithiocarbamate de tellure est utilisé comme catalyseur dans la vulcanisation du caoutchouc, un matériau élastique et durable qui est obtenu par un processus chimique transformant le matériau brut.
Le tellure est souvent employé comme additif dans la fabrication de céramiques avancées en raison de ses propriétés uniques.
Les composés de tellure sont utiles pour réaliser différentes réactions chimiques qui permettent de créer de nouvelles molécules organiques. Cela inclut des réactions de réduction et d’oxydation, des transformations pour créer des structures cycliques, l’élimination de certains atomes dans des molécules organiques, la création d’ions de carbone chargés négativement et la suppression de groupes protecteurs.
Les composés organométalliques de tellure sont des molécules importantes pour la synthèse de différentes substances telles que les amines, les diols et les produits naturels. Ces composés servent d’intermédiaires pour former des liaisons clés dans la création de ces produits.
Le tellure est un élément important dans les catalyseurs utilisés pour transformer le propane en acide acrylique, qui est une matière première dans la production de polymères.
Enfin, les composés de tellure appelés « tellures d’alkyle » sont parfois utilisés comme des produits chimiques pour tuer les champignons, les algues et les parasites, et agissent comme fongicides, algicides et parasiticides.
Le tellure et ses composés sont toxiques et peuvent avoir des effets nocifs sur la santé humaine. L’inhalation de tellure peut provoquer des symptômes tels que la somnolence, des nausées, des maux de tête, une bouche sèche et un goût métallique. Une exposition prolongée à des niveaux élevés de tellure ou à des composés de tellure peut entraîner des dommages aux reins, au foie, aux poumons et au système nerveux. De plus, l’inhalation de tellure, même à de très faibles doses, peut donner une odeur corporelle et une haleine comparable à l’ail. Le contact avec les yeux peut provoquer des rougeurs et des douleurs oculaires, tandis que l’ingestion de tellure peut provoquer des douleurs abdominales, une constipation et des vomissements. Il est donc important de manipuler le tellure avec précaution et de respecter les limites d’exposition admissibles dans l’air, qui sont de 0,1 mg/m3.
Entre 250 et 1 000 tonnes de tellure sont produites chaque année dans le monde, principalement extraites de minerais de cuivre, de plomb et de zinc, où il est présent sous forme de traces. Les principaux producteurs de tellure étaient les États-Unis, le Canada, la Chine, le Japon et le Pérou dans les années 90. La production mondiale de tellure était d’environ 1 000 tonnes par an et avait une valeur de 1 200 FF/t lorsqu’elle était combinée avec la production de sélénium. Actuellement, le marché mondial du tellure est dominé par les États-Unis, le Canada, la Chine, le Japon et la Corée du Sud.
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