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Le tellure – L’élément chimique découvert en Transylvanie en 1782

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Auteur : Eusebiu Goagă
Traduction : Eliza Gagu 

 

L’histoire de la découverte du tellure remonte à 1782, quand le minéralogiste autrichien Franz-Joseph Müller von Reichenstein, qui, à l’époque, était superviseur des mines hongrois de Transylvanie, a analysé un échantillon de minerai bleuâtre d’une mine de Zlatna (qui faisait partie à ce moment-là de l’empire des Habsbourg). L’échantillon avait brillance métallique, ce qui a déterminé Müller à penser qu’il est probable que l’échantillon contient du bismuth ou de l’antimoine.

 

Après des recherches approfondies, il a conclu qu’il y avait un métal dans le minerai qui était inconnu à l’époque. Müller l’a appelé metallum problematicum ou aurum paradoxum, parce qu’il l’a trouvé dans le stérile issu de l’exploitation de l’or. Müller a inscrit ses découvertes dans un carnet scientifique, mais cette découverte est passée largement inaperçue.

En 1796, Müller envoie au chimiste allemand Martin Klaproth un échantillon qui contenait le métal en question. Klaproth a confirmé la présence d’un nouvel élément chimique et a réussi son isolement.

Après encore deux années de recherches, en 1789 Martin a l’occasion de choisir le nom du nouvel élément chimique. Il décide de le nommer d’après la Terre. Dans la mythologie romaine, Tellus ou Terra Mater était la déesse de la Terre et l’épouse d’Ouranos, dieu d’après lequel Klaproth avait déjà nommé un élément chimique, l’uranium. De cette manière, le choix du nom était bien évident, et en 1789 on a ajouté un nouvel élément chimique au tableau périodique, le tellure.

L’histoire du nouvel élément chimique en Roumanie

Le tellure est un métalloïde très rare et précieux, car il joue un rôle clé dans la production des appareils électroniques. Sous le régime communiste, la Roumanie était l’un des peu nombreux pays qui était capables d’exploiter ce métalloïde. En Europe, il peut être trouvé seulement en Roumanie et en Suède. Le minerai prélevé des monts Apuseni était traité dans une usine de Baia Mare qui, aujourd’hui, en raison de la négligence des autorités, est en ruines.

Lors d’une interview accordé pour Digi24  en 2014, Jack Goldstein expliquait les choses suivantes :

Tous les minerais d’or et d’argent du pays, mais absolument tous, y compris les minerais de cuivre, plomb et zinc (…) contiennent des quantités plus grandes ou moindres de tellure. Ces quantités varient entre 10 et 40 grammes par tonne.  

Dans les années ’70, la Roumanie a atteint le sommet de la production de tellure, avec 10 tonnes par an, soit 10% des besoins mondiaux de l’époque. Au niveau national, le métal était utilisé dans la métallurgie, l’industrie automobile et dans de nombreux autres domaines. La production de l’usine de Baia Mare a cessé en 1992 à cause d’une réduction de l’activité minière. Au cours de la période suivante, l’usine a été privatisée et est finalement devenue une ruine.

 

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Sa fascinante chimie – propriétés physico-chimiques

  • Symbole : Te
  • Numéro atomique : 52
  • Masse atomique : 127,60
  • Isotopes : 23
  • Masse volumique : 6.24 g/cm3
  • Rayon atomique : 0.137 nm
  • Point de fusion : 449,8 ° C (841,6°F)
  • Point d’ébullition : 989,9 ° C (1,813,8°F)
  • État d’oxydation : −2, +2, +4, +6
  • Première énergie d’ionisation : 869.0 kJ/mol
  • Configuration électronique : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p4

Le tellure est un métalloïde du 16e groupe (VIA), dans le bloc p du tableau périodique. Il forme avec ses voisins de groupe (l’oxygène, le soufre, le sélénium, le polonium) la famille des chalcogènes, le terme chalcogène signifiant ce qui lui donne naissance.

Il est un élément rare, présent dans seulement 2*10-7% de la croûte terrestre. On le trouve dans divers minéraux, où il forme des composés avec d’autres espèces chimiques. Les plus connus minéraux sont : calavérite (AuTe2), nagyagite (Au2Sb2Pb10Te6S15), petzite (Ag3AuTe2) et sylvanite (Au/Ag Te2).

Dans le passé, ce métalloïde était obtenu industriellement, principalement à partir des boues résultant du traitement du plomb, de l’or ou de l’argent. Une méthode plus moderne consiste à l’extraire des boues anodiques déposées lors du raffinage électrolytique du cuivre. Cette boue anodique contient également de l’or, de l’argent et des traces de platine.

Une autre méthode d’obtention du tellure consiste à le séparer des minerais de sélénium. Par ce procédé on obtient les sels des acides séléniques et telluriques (H2SeO3 , H2TeO3). Après le traitement de ces solutions par l’acide sulfurique, le dioxyde de tellure, TeO2, précipite en raison de sa faible solubilité, ne laissant que l’acide sélénosique en solution.

Ce dioxyde est ramené à sa forme élémentaire par un traitement au dioxyde de soufre, suivi d’un processus électrolytique utilisé pour purifier le produit.

       

Le tellure métalique

Sous forme métallique, il est isomorphe au sélénium cristallin. Il cristallise sous forme rhomboédrique, ayant une couleur blanc argenté et une brillance métallique. Il est très friable et peut facilement être réduit en poudre. Lorsqu’il est déposé à partir de la solution après la réduction de l’acide tellurique par l’acide sulfureux, on obtient une poudre brunâtre, également appelée tellure amorphe.

Le tellure métallique brûle lorsqu’il est chauffé à l’air et se combinera énergétiquement avec les halogènes (éléments du groupe 17) et les métaux lourds. Cependant, contrairement au sélénium, il ne se combinera pas directement avec l’hydrogène. Il est insoluble dans les acides non oxydants, mais soluble dans l’acide sulfurique concentré et l’acide nitrique.

Les composés chimiques du Tellure

Le tellure, comme le sélénium, peut former des composés dont le degré d’oxydation est de -2, +4 et +6. Il est très réactif, laissé à température ambiante dans l’air ou l’oxygène, il formera des dioxydes, et s’il est chauffé à haute température, il brûlera avec une flamme bleue. Le tellure ne se combine pas directement avec le soufre ou le sélénium.

Le tellure est deux fois plus électronégatif que l’hydrogène et les autres métaux. Dans son comportement électropositif, il a la valence +4 dans les composés qu’il forme. Il fait exception à cette règle lorsqu’il se combine avec le fluor, où il a une valence de +6, en raison du caractère très électronégatif du fluor.

L’oxyde de tellure, TeO2

Le plus stable oxyde du tellure est le dioxyde de tellure, TeO2. Cet oxyde est formé soit en brûlant le tellure, soit en l’oxydant avec de l’acide nitrique concentré à froid. L’oxyde est généralement incolore, mais s’il est exposé à chaleur, il deviendra jaune.

TeO2 est partiellement soluble dans l’eau, mais il se dissout dans des solutions concentrées d’acides ou d’hydroxydes alcalins. En réaction avec l’eau, il forme de l’acide tellurique, H2TeO3.

Acide tellureux, H2TeO3, et acide tellurique, H6TeO6

L’acide tellureux, tout comme l’acide sélénoïque, H2SeO3, peut être oxydé avec des agents oxydants forts, tels que le brome ou le chlore, pour produire de l’acide tellurique, H6TeO6. Les anhydrides de l’acide tellurique correspondent à ceux de l’acide sulfurique. Les sels de l’acide tellurique sont appelés tellurates. L’acide tellurique est un acide faible et très soluble dans l’eau.

Composés halogénés du tellure

Le dichlorure de tellure, TeCl2, peut être préparé directement en combinant les éléments ou par la réaction du tétrachlorure de tellure et du tellure élémentaire. Les tétrahalogénures ( TeCl4, TeBr4, TeI4) sont formés par combinaison directe des éléments. Tous les tétrahalogénures, sauf celui de chlore, sont thermiquement instables.

Composés hydrogénés du tellure

H2Te, le tellurure d’hydrogène est préparé à partir de la décomposition de tellurures métalliques tels que Al2Te3, avec de l’eau ou des acides dans le processus d’électrolyse.

H2Te est un gaz incolore et instable qui réagit avec l’oxygène de l’air.

Toxicité

La concentration admissible de tellure dans l’air est de 0,1 milligramme par mètre cube. L’empoisonnement au tellure a un certain nombre d’effets désagréables, mais les plus notables sont l’haleine d’ail et l’odeur très désagréable de la sueur.

Dans la vidéo ci-dessous, l’universitaire Martyn Poliakoff parle, entre autres, de ces effets désagréables.

Usages

Les 40 dernières années, le tellure est principalement utilisé dans l’industrie sidérurgique. Plus de 50% (source : USGS) ou plus de l’utilisation finale du tellure est comme agent d’alliage avec le fer et l’acier. L’ajout d’environ 0,04 % de tellure à l’acier améliore ses propriétés, telles que le pliage, la coupe, le façonnage et le tournage.

Ajouter du tellure au plomb renforce la résistance et la dureté du métal et diminue la corrosion. De nombreux dispositifs thermoélectriques sont fabriqués avec du tellurure de bismuth.

Le tellurure de plomb est utilisé dans la composition des détecteurs d’infrarouge lointain. Le tellure, en tant que protoxyde de tellure, est utilisé pour de nombreux types de disques optiques, y compris CD-RW, DVD-RW et disques blu-ray.

Le tellurure de cadmium (CdTe) a atteint certains des rendements les plus élevés pour la production d’énergie électrique par des cellules solaires. En fait, le tellurure de cadmium est la première et la seule technologie photovoltaïque à couche mince à dépasser le silicium cristallin quant aux coûts, principalement dans les systèmes de plusieurs kilowatts.

L’avenir du tellure

Tandis que les grandes quantités de tellure ont été utilisées dans la production de métaux tels que l’acier, il est probable que cette utilisation restera la principale dans le futur proche. À mesure que l’efficacité des cellules solaires s’améliore au fil des recherches, les affaires dans le secteur des cellules solaires deviennent de plus en plus fortes, ainsi que les réglementations gouvernementales en matière d’énergie propre.

Les coûts plus réduits et les lois sur l’énergie verte devraient ouvrir de nouvelles possibilités et faciliter le développement des affaires pour l’utilisation d’énergie solaire au cours de la prochaine décennie, ce qui augmentera ainsi le besoin de tellure. Ci-dessous, vous pouvez regarder de nouveau Martyn Poliakoff parler de la présence de ce métalloïde dans les étoiles.

 

Vous pouvez aussi lire cet article en roumain – Telurul – elementul chimic descoperit în Transilvania în anul 1782

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Sources : 

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