3.12. Селен, теллур, полоний

Природные источники и получение

Основными источниками Se и Те являются шламы электролизёров, в которых проводят электрохимическую очистку Cu или Ni. Выделяют эти элементы также из примесей, возникающих при переработке полиметаллических руд.

Наиболее распространенный вариант получения Se и Те состоит в переводе рудного сырья в соединения степени окисления +4 и дальнейшем их восстановлении (например, SO₂) до элементарных форм.

Se и Те имеют неметаллические полупроводниковые и металлические модификации. Ро – металл. Пары Se состоят из молекул Se_n (n = 1 – 8); пары Те – из молекул Те₂.

Химические свойства и соединения

Общая тенденция изменения химических свойств по главой подгруппе находит следующее выражение для обсуждаемых элементов: при переходе от S к Se и Те увеличивается склонность не просто к проявлению низких степеней окисления, а скорее к нулевой степени окисления.

Se при нагревании, а Те уже при комнатной температуре медленно реагируют с водой:

Э + 2Н₂О = ЭО₂ + 2Н₂

При сгорании Se и Те образуются оксиды ЭО₂. Гидратированне оксиды SeO₂ и TeO₂ образуются при окислении простых веществ концентрированным раствором азотной кислоты:

3Э + 4HNO_{3 (конц.)} = 3ЭO₂ (ЭО₂∙хН₂О) + 4NO + 2H₂O

Селеноводород H₂Se и теллуроводород H₂Te получают обработкой селенидов и теллуридов растворами минеральных кислот, например:

MgЭ + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂Э

Если ΔG^о_обр. H₂S _(г) < 0, то ΔG^о_обр. H₂Э _(г) > 0 для H₂Te _(г) и H₂Se _(г).

В ряду H₂S – H₂Se – H₂Te отмечается рост силы кислот в водном растворе и рост восстановительной активности. В ряду SO₂ – SeO₂ – TeO₂ падает кислотность оксидов (ТеО₂ – амфотерен), ослабевает восстановительная активность и нарастают окислительные свойства. Это иллюстрируется, например, следующими реакциями:

ЭО₂ + 2Н₂О + 2SO₂ = Э + 2H₂SO₄ (Э = Se, Te)

H₂SeO₃ + 4KI + 2H₂SO₄ = Se + 2I₂ + 2K₂SO₄ + 3H₂O

Аналогичным образом изменяются свойства в ряду кислот H₂SO₃ – H₂SeO₃ – H₂TeO₃. Отмечается усиление окислительной активности (падение восстановительной способности), падение силы кислот.

H₂SeO₄ (селеновая кислота) и H₆TeO₆ (H₂TeO₄, теллуровая кислота) получаются при окислении соединений +4 сильными окислителями:

H₂SeO₃ + H₂O_{2 (конц.)} = H₂SeO₄ + H₂O

5TeO₂ + 2KMnO₄ + 6HNO₃ + 12H₂O = 5H₆TeO₆ + 2Mn(NO₃)₂ + 2KNO₃

Селеновая кислота по силе практически равна серной (К₂ H₂SeO₄ ≈ 0,01), а теллуровая кислота очень слабая (К₁ H₆TeO₆ ≈ 10⁻⁸). Селенаты существенно похожи на сульфаты, а соли теллуровой кислоты существенно отличаются от них.

И селеновая, и теллуровая кислоты являются весьма сильными окислителями; H₂SeO₄ кинетически даже более сильный окислитель, чем серная, например:

H₂SeO₄ + 6HI = 3I₂ + Se (SeO₂) + 4H₂O

6H₂SeO₄ + 2Au = Au₂(SeO₄)₃ + 3H₂SeO₃ (SeO₂) + 3H₂O

Обезвоживанием селеновой и теллуровой кислот можно получить соединения ЭО₃. SeO₃ похож на SO₃, легко растворяется в воде, а ТеО₃ мало растворим в воде.

Галогенные соединения Se сходны с аналогичным соединениями S; галогениды Те приближаются к солям, а галогениды Ро – соли.

Применение

Se применяются для изготовления выпрямителей электрического тока; селениды и теллуриды широко используются в полупроводниковой технике.