碲酸的特性与制备方法

发布日期:2024/12/19 10:12:27

碲酸，英文名为orthotelluric acid，常温常压下为无色结晶固体，具有显著的酸性和较好的化学稳定性，它可溶于水和常见的有机溶剂。碲酸可由硫酸与碲酸钡作用或用强氧化剂氧化单质碲制得，该物质在化学合成领域中主要用于制取其他碲酸及碲酸盐以及用作氧化剂，在无机化学和化学分析基础研究领域中有一定的应用。

碲酸的化学结构式

图1 碲酸的化学结构式

特性

碲酸可溶于冷水，更易溶于热水，283K以下可结晶出四水合物，但难溶于浓硝酸和乙醇。碲酸在封管中于409K熔化成聚偏碲酸(H2TeO4)n。H6TeO6的水溶液，在空气中加热至373-473K也可脱水成(H2TeO4)n，n≈10。碲酸加热至493K以上即分解出三氧化碲。碲酸的六个羟基是一样的，之所以是二元酸是因为三级电离常数小于水，无水条件下可以形成正盐（如Zn3TeO6）。碲酸的氧性和硒酸相同，也是强氧化剂，其标准电极电势为+1.02V，加热时能侵蚀氧化还原电势序中Ag以上的许多金属。原碲酸与热浓盐酸反应也可游离出氯气，本身被还原为二氧化碲，故原碲酸与液盐酸的混合溶液也能溶解铂和金。[1]

结构性质

碲酸有两种变体：单斜晶体和立方晶体。单斜者密度为3.071g/cm3，立方者为3.17g/cm3易溶于水，难溶于浓硝酸，加热100℃至200℃脱水生成中间产物(H2TeO4)n,最后完全转变为酸酐TeO3。它是一种和碳酸酸性相近的弱酸。

制备方法

碲酸可由碲或二氧化碲被双氧水或三氧化铬氧化制备。

方法一

将碲粉与过氧化氢在水中混合，进行氧化还原反应，得到碲酸溶液，所述碲粉的纯度大于99.9%，所述碲粉的粒度小于325微米。将所述碲酸溶液进行浓缩结晶，得到碲酸。该报道的方法以纯度大于99.9%，粒度小于325微米的碲粉为原料，将其与过氧化氢在水中进行氧化还原反应得到碲酸。该方法采用纯度大于99.9%，粒度小于325微米的碲粉为原料，且原料不会引入新的杂质，制备得到的碲酸具有较高的纯度且具有较高的产品得率。实验结果表明，该提供的方法得到的碲酸为5N级别，杂质总含量小于10ppm，产品收率可达到77.23%。[2]

方法二

将10gTeO2在40mL浓硝酸和100mL水中的悬浮液加热至沸，并在猛烈搅拌下分次慢慢加入100mL 5%的高锰酸钾溶液，每隔5min加入5mL，然后搅拌和煮沸。当全部高锰酸钾溶液加完后，使溶液在沸腾温度下保持50min，这样可减少MnO2生成的量。然后慢慢地加入3%的H2O2溶液，直至MnO2全部溶解，成为澄清的溶液。将此溶液蒸发到约剩60g时加入10mL浓硝酸，静置24h可析出原碲酸结晶。将母液倾出，蒸发至约25g时再用10mL浓硝酸进行同样的处理，又可得到部分结晶。将两次所得的结晶合并后用浓硝酸洗涤三次，每次用10mL硝酸，且每次洗涤后要尽量将碲酸晶体弄干。然后将晶体用25mL水和17mL浓硝酸组成的溶液重结晶一次，再用蒸馏水重结晶一次。最后将结晶用少量冰水、乙醇和乙醚依次洗涤，并在放有P2O5的真空干燥器中干燥即可得到碲酸产物。

化学应用

碲酸是很弱的六元酸，但通常只有2个氢容易被取代，有时也有多个氢可以被取代，如Ag3H3TeO6、Zn3TeO6。它能形成Te(OMe)6烷氧基化合物。碲酸可以用作分析试剂，定量分析中分离溴化物及氯化物。也可用于制取碲酸盐等。在稀硫酸介质中，碲酸可使溴化氢和碘化氢氧化成单质溴和单质碘，而自身被还原成二氧化碲和碲的混合物；用二氧化硫、锌、亚铁离子、联氨等可把碲酸还原成碲。