テルル(元素記号Te)は周期表で原子番号52の元素です。周期表の第5周期、16族(カルコゲン族)に属し、金属とも非金属とも分類される半金属(メタロイド)です。合金や半導体材料など幅広く利用されるテルルについて、その特徴的な性質やエピソードを10問のクイズでお届けします。原子番号やカルコゲン族への所属、熱電材料やテルル中毒の症状など、テルルに関する基礎知識を楽しく学べる内容となっています。
Q1 : テルルを鋼に添加する主な目的はどれか?
テルルは少量を鋼に添加することで切削性を改善するために用いられます(フリーカッティング鋼)。テルルは鋼中で微細な介在物を形成し、加工時に切りくずが安定して破断しやすくなるため、機械加工性が向上します。なおここでは選択肢の位置に注意があるため、正解は切削性の改善"が目的であり、産業的に広く利用されています。"
Q2 : テルルを最初に発見した人物は次のうち誰か?
テルルは1782年にフランツ=ヨーゼフ・ミュラー・フォン・ライヒェンシュタインによってトランシルヴァニアの鉱石中から発見されました。後にマルティン・クラプロートらが元素として認識・命名に関与しましたが、実際の最初の発見者はミュラー・フォン・ライヒェンシュタインです。命名はラテン語の地球(tellus)に由来します。
Q3 : テルル中毒で特徴的に現れる体臭はどれか?
テルルやその有機化合物に曝露された場合、体内で代謝されてジメチルテルルなどの揮発性有機テルル化合物が生成され、呼気や汗にニンニク様の強い臭気を生じます。この『ニンニク臭』はテルル中毒やテルル化合物曝露の特徴的な症状で、少量暴露でも特有の臭いが現れることが知られています。
Q4 : テルルの常温における結晶構造はどれか?
単体テルルは常温常圧で三方晶(trigonal)構造をとり、らせん状にねじれた鎖が結晶中に並ぶ独特の配列を持っています。これらの鎖が相互に弱い力で結合するため、テルルは脆い金属的光沢を示しながらも方向依存の物理性質を示します。この鎖状構造は電気伝導や機械的性質に影響します。
Q5 : テルルの電子配置として正しいものはどれか?
テルル(原子番号52)の電子配置は[Kr]4d10 5s2 5p4です。希ガスであるクリプトン(Kr)を基底とし、その後に4d軌道が満たされ、5s軌道に2個、5p軌道に4個の電子が入ります。この配置がテルルの化学的性質や価電子構造を決定づけ、−2や+4などの酸化状態を取りうる理由の一端となっています。
Q6 : テルルでよく見られる酸化数の組合せとして正しいものはどれか?
テルルは化合物中で多様な酸化数を示しますが、典型的には−2(テルル化物)、+4(テルル酸化物や錯体)、+6(高酸化状態の酸化物や錯体)といった酸化数がよく見られます。これらは同族元素の酸化数傾向とも整合し、化学反応や無機化合物の設計で重要となります。
Q7 : 薄膜太陽電池材料としてテルルを含むことで知られる化合物はどれか?
CdTe(テルル化カドミウム)は薄膜太陽電池の代表的な材料で、光吸収係数が大きく比較的薄い層で高い変換効率を発揮します。CdTe太陽電池は実用化されており、製造コストや材料係数の面でシリコン系と競合する技術として用いられています。ただしカドミウムの毒性対策が課題です。
Q8 : テルルの原子番号はどれか?
テルル(元素記号Te)は周期表で原子番号52の元素です。原子番号は陽子の数を示し、テルルは52個の陽子を持ちます。元素周期表では第5周期・16族に属し、原子量はおよそ127.60で、金属にも非金属にも分類される性質を持つ半金属(メタロイド)として知られています。日常的には合金や半導体材料などに利用されます。
Q9 : テルルは周期表のどの族(グループ)に属するか?
テルルは酸素・硫黄・セレンと同じ16族に属し、これらは総称してカルコゲン族(chalcogens)と呼ばれます。16族元素は典型的に酸化数−2や酸化数+4,+6を取りやすく、テルルも同様に−2のテルル化物や+4,+6の酸化物・錯体を形成します。化学的性質は同族のセレンに近いが、より金属性が強まります。
Q10 : テルルを主成分とする熱電材料として広く用いられる化合物はどれか?
テルル化ビスマス(Bi2Te3)はエネルギー変換のための熱電材料として最も広く用いられる物質の一つです。室温付近でのゼーベック効果やペルティエ効果に優れ、冷却デバイスや廃熱回収の熱電素子に用いられます。Bi2Te3はn型・p型のドープによりモジュール化され、実用的な熱電性能を示すため産業的に重要です。
まとめ
いかがでしたか? 今回はテルルクイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか?
今回はテルルクイズを出題しました。
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次回のクイズもお楽しみに。