Chimica semplice del Tellurio

Ho deciso di trattare questo elemento da solo ed eventualmente di fare un altro post simile sul selenio: lascio a voi il confronto, ma in questo modo penso che il tutto venga più ordinato. E' indispensabile nel corso di questo esperimento utilizzare reagenti molto puri per assicurarsi una ottimale riuscita dei vari passaggi.

ATTENZIONE:

Il tellurio è molto tossico per ingestione e respirazione e si polverizza facilmente. L'ingestione di quantità anche inferiori a 1mg può causare un sintomo conosciuto come "alito di tellurio", che consiste in un odore agliaceo molto forte dell'alito e che può perdurare per parecchio tempo.

Bisogna dunque lavorare con guanti e maschera antipolvere.

La tioacetamide e i dicromati sono tossici e cancerogeni. Trattarli con molta cautela.

Vi risparmio i soliti avvertimenti sul solforico, anche se in questo esperimento van tenuti ben presenti poichè si lavora con acido concentrato bollente!!!

Reagenti:

-Tellurio pezzi a purezza elevata (min. 99,9%)

-Acido solforico 96%

-Stagno (II) cloruro idrato

-Potassio, sodio o ammonio dicromato

-Tioacetamide (o in alternativa un solfuro alcalino o di ammonio ad alta purezza)

-Idrogeno perossido 30%

Procedura:

Fase 1; preparazione di una soluzione di Te₄²⁺

Come materiale di partenza si pesano circa 300-330mg di Te e lo si pone in un provettone resistente alla fiamma:

Si aggiungono 2,5ml di H₂SO₄ concentrato. Si scalda progressivamente, mescolando di tanto in tanto. Il liquido diventa fucsia-viola e scurisce progressivamente all'aumentare del riscaldamento:

Ad un certo punto inizia a bollire e si sviluppano vapori di SO₃/SO₂ (la seconda dovuta alla riduzione dell'acido solforico):

Se a questo punto si preleva qualche goccia del liquido e la si pone in molta acqua, precipita subito del tellurio amorfo nero in una soluzione di TeO₂.

Fase 2; preparazione di una soluzione di Te(IV)

Continuando invece il riscaldamento, la soluzione schiarisce pian piano, lasciando il posto ad un sedimento bianco, fino a che anche il liquido non diventa perfettamente incolore. Contemporaneamente diminuiscono i fumi bianchi:

Ora si lascia raffreddare il liquido per qualche minuto e si aggiunge dell'acqua distillata fino a che tutto il sedimento non si è ridisciolto.

Fase 3; ossidoriduzioni con Te(IV)

La soluzione preparata con l'ultimo passaggio viene divisa in tre provette. In una di queste si aggiunge una punta di spatola di SnCl₂·2H₂O e qualche ml di acqua. Si nota la formazione di tellurio amorfo, nero-marrone:

Nella seconda provetta si aggiunge invece una punta di spatola di dicromato (o di potassio, o di ammonio, o di sodio) e ancora qualche ml di acqua. In questo caso il dicromato viene ridotto a una miscela di cationi Cr^3+/2+ che ha un colore azzurro-verde, mentre il tellurio si ossida a Te⁶⁺:

Fase 4; reazione del Te(IV) con ioni S^-2Resta da trattare l'ultima delle 3 provette. Per eseguire questa fase si potrebbero utilizzare solfuri alcalini o soluzioni di solfuro di ammonio, d'altronde la tioacetamide, che per idrolisi produce H₂S in situ, garantisce un'ottimale diffusione degli ioni solfuro ed evita che si formino polisolfuri complessi.

Basterà semplicemente intiepidire il liquido nella provetta e aggiungere qualche goccia di soluzione concentrata di tioacetamide. Si forma probabilmente un solfuro del tellurio, o forse semplicemente di nuovo tellurio amorfo. Non si hanno informazioni certe a riguardo.

Se invece si aggiunge tioacetamide solida, in corrispondenza dei cristalli si forma dapprima una colorazione gialla molto intensa, poi il tutto diventa marrone come nel caso precedente.

Osservazioni e spiegazioni:

1. Nella prima fase il Te elementare reagisce con l'acido solforico a formare l'interessante catione Te₄²⁺, che dà soluzioni violacee. Eccone una rappresentazione grafica che ne mette in evidenza la struttura:

   

   Questo catione instabile si idrolizza in acqua a dare tellurio elementare e TeO₂. L'eccesso di acido solforico sequestra l'acqua dell'ambiente circostante ed impedisce l'idrolisi. La reazione avvenuta in questa fase è la seguente:

   4Te + 3H₂SO₄ ===> Te₄²⁺ + SO₂ + 2H₂O + 2HSO₄^–

   Come si può notare si forma anche SO₂, data dalla riduzione dell'acido solforico che ossida il tellurio. Ciò giustifica l'odore caratteristico che si avverte.

2. Nella seconda fase il catione viene ulteriormente ossidato fino a formare un complesso di formula SO₃·2TeO₂. Questo si idrolizza in acqua a dare un solfato basico di tellurio, dalla formula ancora non ben definita, che può essere inteso come una soluzione di TeO₂ in H₂SO₄.

   La reazione complessiva di questa seconda fase sono le seguenti:

   Te₄²⁺ + 9H₂SO₄ ===> 2[SO₃·2TeO₂] + 7SO₂ + 8H₂O + 2H⁺

   La formula più accreditata per il solfato basico di tellurio è [Te₂O₃]SO₄

3. Nella terza fase sono eseguite due reazioni distinte.

   Nella prima reazione il catione Te(IV) viene ridotto a Te elementare dal catione Sn²⁺.

   Nella seconda Te(IV) viene ossidato da Cr₂O₇^2- a Te(VI), mentre il cromo si riduce a Cr(III) con piccole quantità di Cr(II).

Nella quarta fase la tioacetamide si idrolizza in acqua liberando acido solfidrico:

CH₃CSNH₂ + 2H₂O ===> CH₃COONH₄ + H₂S

L'acido solfidrico riduce sicuramente il tellurio, ma non è certo se si formi un solfuro di tellurio o tellurio elementare. Di sicuro, comunque, dipende molto dalle quantità dei reagenti.

L'ipotesi che azzardo, pur non essendo contemplata da nessuna delle fonti che ho letto, ha un certo supporto sperimentale:

penso che in difetto di tioacetamide il tellurio precipiti (deposito nero-marrone), mentre in eccesso l'acido solfidrico lo complessi come solfuro dal colore giallo (quello che ho notato aggiungendo tioacetamide solida).

La vetreria va pulita dal tellurio trattandola con idrogeno perossido al 30% a caldo per qualche minuto e poi lavandola accuratamente.

Bene, ho concluso. Direi che da 300mg di tellurio ne sono uscite di considerazioni!! Vedremo le prossime volte cosa accadrà utilizzandone un po' di più e in altro modo

Max Fritz

Molto interessante! Complimenti! È stressante lavorare con H2SO4 bollente vero?

Già, lavorare con solforico bollente è un po' stressante. E' importante in questi casi mantenersi in equilibrio tra la sicurezza e la calma in ciò che si fa (per evitare di tremare, di agire guidati dal panico e a mente non lucida) e il non prenderci troppo la mano (che è spesso causa di gravi incidenti). Senza queste due condizioni, meglio evitare

Bellissimi saggi rappresentativi, bravo M.F.!

Tu citi nei reagenti necessari all'esperienza H[Sub]2O[Sub]2 ma vedo che non la usi, doveva essere un sostituto più salutare a Cr[Sub]2O[Sub]7[Sup]2- ??

Addirittura panico per H[Sub]2SO[Sub]4 bollente, se si lavora nella "sicurazza più possibile sicura" basta lo stare in guardia, non ti auguro di mineralizzare peptidi allora!

Ottimo allora!

Grazie!

L'H2O2 l'ho aggiunta ora... mi ero appena reso conto di non aver scritto un appunto

Semplicemente la utilizzo per pulire le provette dai residui di Te elementare, poichè risulta un mezzo efficace e relativamente poco pericoloso/dispendioso.

Max complimenti, bravo. bei colori bei saggi, bell'esperimento.. tanto so che non hai finito col Te

figata. devo ripassare tale chimica. alla fine so bene quella di O e S, così così quella del Se e zero del Te e Po

Max ti ringrazio per la sintesi che hai postato...è sempre un piacere assistere a esperimenti del genere, e non si smette mai di imparare...

Prima di convertire tutto il diossido di tellurio nel sale di cui parlavo nell'altra discussione, ho deciso di dare un'ultimo saluto all'interessante chimica acquosa del Te⁴⁺.

Questo catione forma complessi acquosi con tutti gli alogeni ad eccezione del fluoro. Ma veniamo alla pratica.

Reagenti:

-Potassio bromuro (o acido bromidrico 48%)

-Potassio ioduro (o acido iodidrico 57%)

-Acido solforico 96%

-Acido cloridrico 37%

-Tellurio (IV) ossido

-Potassio idrossido

Esecuzione:

Premetto che in questi esperimenti estemporanei le dosi non sono critiche e vengono affidate al buon senso dell'esecutore.

Si preparano tre soluzioni in tre provette:

-Soluzione A: 1-2ml di acido cloridrico concentrato con una punta di spatola di TeO₂. Agitare bene e tappare.

-Soluzione B: a 2ml di soluzione concentrata di potassio bromuro si addizionano lentamente 5 gocce di acido solforico concentrato. Si raffredda e si aggiunge una punta di spatola di TeO₂. Agitare bene e tappare.

-Soluzione C: a 2ml di soluzione concentrata di potassio ioduro si aggiungono 5 gocce di acido solforico concentrato e si raffredda. Si sviluppa una colorazione giallo-arancione che tuttavia non inficia l'esperimento. A parte si scioglie la solita punta di spatola di TeO₂ nello stretto necessario di soluzione concentrata di potassio idrossido. Si uniscono le due soluzioni, si tappa e si agita lentamente.

Ecco la foto delle tre provette nell'ordine:

Il complesso con Cl^- ha colore giallo-verde pallido, quello con Br^- arancione, mentre quello con I^- è l'unico insolubile di colore nero con riflessi grigi.

Alle prime due provette si aggiungono 6ml di acqua e si agita. Alla terza viene rimossa la maggior parte del liquido e si aggiungono 6ml di acqua al precipitato.

Ecco la foto del risultato:

I complessi con cloro e con bromo si idrolizzano lasciando una soluzione limpida e incolore (il secondo più lentamente del primo). Il complesso con iodio è il più stabile e si idrolizza solo molto lentamente. Per verificare che non si tratta nè di I₂ nè di Te elementare viene lasciato depositare, il liquido viene nuovamente eliminato e si aggiunge altra acqua:

Si nota già il diminuire progressivo del solido in sospensione. Pochi minuti dopo la soluzione apparirà così:

Spiegazione:

Innanzitutto, come già detto, non sono noti complessi tra Te e l'anione F^-. Negli altri tre casi avremo:

TeO₂ + 5HX <==> HTeX₅ + 2H₂O (X= Cl, Br, I)

Come si può notare la reazione è reversibile, come dimostra l'idrolisi conseguente all'aggiunta di acqua. In difetto di acqua l'equilibrio è spostato verso destra con la formazione dei complessi.

Nel caso del complesso con bromo l'acido bromidrico è formato in situ dalla reazione tra acido solforico e potassio bromuro.

Per lo iodio in realtà non esiste l'acido libero HTeI₅ e perciò si crea sostanzialmente il sale sodico per reazione tra HI formato in situ e sodio tellurito.

Fonti:

-"The chemical elements and their compounds" Vol. II - N.V. Sidgwick pag. 993-994

Molto interessante! Mi ero quasi perso quest'ultimo post!

Aggiungo qualcosa io in materia. Il tellurio cristallizza in una struttura a catena come quella del selenio grigio, sono catene elicoidali. Il tellurio, così come zolfo, selenio e polonio hanno un chimica degli alogeni molto ricca. Mentre il più elettronegativo della serie, lo zolfo, forma ioduri molto instabili, tellurio e polonio formano composti con lo iodio più stabili, probabilmente a causa dei raggi atomici più grandi. Tra gli alogeni, il più piccolo ed elettronegativo, ovvero il fluoro, non forma composti binari stabili con selenio, tellurio e polonio in bassi stati di ossidazione (+1 e +2). Una serie di subalogenuri catenati esistono per i più pesanti elementi del gruppo. Per esempio, Te₂I e Te₂Br consistono di nastri di esagoni di Te che condividono un lato, con ponti alogeno. L'incapacità da parte degli alogeni oltre al fluoro di mettere in evidenza gli stati di ossidazione maggiori è comprensibile sulla base del fatto che essi sono meno elettronegativi del fluoro e quindi i loro legami singoli con altri elementi sono più deboli. La mancanza di fluoruri di stati di ossidazione minori può essere un conseguenza della loro instabilità rispetto al disproporzionamento nell'elemento e in fluori di stati di ossidazione maggiori. L'acido tellurico esiste come Te(OH)₆ e anche come (HO)₂TeO₂ in soluzione. La sua riduzione è termodinamicamente favorita ma cineticamente lenta. Gli ioni solfuro, selenuro e tellururo sono ligandi soft e spesso capitano assieme in natura nei depositi di rame e zinco. Come con l'ossigeno, gli atomi Se e Te possono servire come ligandi a ponte tra centri metallici. Per esempio, S, Se e Te sono in grado di pontare sia due che tre atomi metallici. La tendenza a formare legami multipli con un atomo metallo in uno stato di ossidazione basso è maggiore per zolfo, selenio e tellurio rispetto all'ossigeno, per cui la formazione del legame M=O (M = O, S, Se o Te) è generalmente confinata a metalli con stati di ossidazione elevati. Per lo zolfo esiste un lunga serie di ioni polisolfuro, S_n^2–, con n = 2 – 22, mentre per selenio e tellurio non esistono tali composti, ma solo ioni isolati come Se₃^2– e Te₃^2–, e sono anche noti complessi di metalli d di poliselenuri e politellururi, come [TiCp₂Se₅].