Селен это металл – Селен ☑️ характеристика химического элемента, электронная формула, валентность и степень окисления, химические и физические свойства, применение, вред и польза для организма человека

Содержание

Селен — Википедия

Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Название, символ, номер Селе́н / Selenium (Se), 34
Атомная масса
(молярная масса)
78,96(3)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ar] 4s2 3d10 4p4
Радиус атома 140 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 116 пм
Радиус иона (+6e) 42 (-2e) 191 пм
Электроотрицательность 2,55 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления -2, 0, +4, +6
Энергия ионизации
(первый электрон)
 940,4 (9,75) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 4,79 г/см³
Температура плавления 490 K
Температура кипения 958,1 K
Уд. теплота плавления 5,23 кДж/моль
Уд. теплота испарения 59,7 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,4[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 16,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=4,364; c=4,959 Å
Отношение c/a 1,136
Температура Дебая 90 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 0,52 Вт/(м·К)
Номер CAS 7782-49-2

Селе́н — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 4-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 34, обозначается символом

Se (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма — киноварно-красная). Относится к халькогенам.

История

Элемент открыт Й. Я. Берцелиусом в 1817.

Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие:

Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королёк. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалуне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал всё, что образовалось при получении серной кислоты путём сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашёл, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого σελήνη (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты

[3].

В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что электрическое сопротивление серого селена зависит от освещённости. Это свойство стало основой для чувствительных к свету ячеек. Первый коммерческий продукт на основе селена был представлен на рынке в середине 1870-х годов Вернером фон Сименсом. Селеновая ячейка использовалась в фотофоне, созданном Александром Беллом в 1879 году. Электрический ток, проходящий через селен, пропорционален количеству света, падающему на его поверхность, — это свойство использовано в различных измерителях освещённости (экспонометрах). Полупроводниковые свойства селена нашли применение в других областях электроники

[4][5][6] В 1930-е годы началось развитие селеновых выпрямителей, которые пришли на смену медно-закисным выпрямителям благодаря высокой эффективности[7][8][9] Селеновые выпрямители использовались до 1970-х годов, когда им на смену пришли кремниевые выпрямители.

В более позднее время была обнаружена токсичность селена. Были зарегистрированы случаи отравления людей, работавших на селеновых производствах, а также животных, поедавших богатые селеном растения. В 1954 году были обнаружены первые признаки биологического значения селена для микроорганизмов

[10][11]. В 1957 году была установлена важная роль селена в биологии млекопитающих[12][13]. В 1970-е годы было показано наличие селена в двух независимых группах энзимов, а затем обнаружен селеноцистеин в белках. В 1980-е годы было установлено, что селеноцистеин кодируется кодоном UGA. Механизм кодирования был установлен сначала для бактерий, а затем для млекопитающих (SECIS-элемент)[14].

Происхождение названия

Название происходит от греч. σελήνη — Луна. Элемент назван так в связи с тем, что в природе он является спутником химически сходного с ним теллура (названного в честь Земли).

Нахождение в природе

Натуральный селен

Содержание селена в земной коре — около 500 мг/т. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi2(Se, S)3, хастит CoSe2, платинит PbBi2(S, Se)3, ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 0,4 мкг/л[15]. На территории Кавказских Минеральных Вод есть источник с содержанием биогенного Se более 50 мкг/л[источник не указан 208 дней][16].

Получение

Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра[17]. Применяют несколько способов получения: окислительный обжиг с возгонкой SeO2; нагревание шлама с концентрированной серной кислотой, окисление соединений селена до SeO2 с его последующей возгонкой; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементного селена действием SO2.

Физические свойства

Монокристаллический селен (99,9999 %)

Твёрдый селен имеет несколько аллотропных модификаций:

  • Серый селен (γ-Se, «металлический селен») — наиболее устойчивая модификация с гексагональной кристаллической решёткой;
  • Красный кристаллический селен — три моноклинные модификации: оранжево-красный α-Se, тёмно-красный β-Se, красный γ-Se;
  • Красный аморфный селен;
  • Чёрный стекловидный селен.

При нагревании серого селена[18] он даёт серый же расплав, а при дальнейшем нагревании испаряется с образованием коричневых паров. При резком охлаждении паров селен конденсируется в виде красной аллотропной модификации.

Химические свойства

Селен — аналог серы и проявляет степени окисления −2 (H2Se), +4 (SeO2) и +6 (H2SeO4). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 — сильнейшие окислители, а соединения селена (−2) — гораздо более сильные восстановители, чем соответствующие соединения серы.

Простое вещество селен гораздо менее активно химически, чем сера. Так, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно[19]. Окислить селен удаётся только при дополнительном нагревании, при котором он медленно горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO

2. Со щелочными металлами селен реагирует (весьма бурно), только будучи расплавленным[20].

В отличие от SO2, SeO2 — не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Получить селенистую кислоту (SeO2 + H2O → H2SeO3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на неё сильным окислителем (например, HClO3), получают селеновую кислоту H2SeO4, почти такую же сильную, как серная.

Биологическая роль

Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Является необходимым для жизни микроэлементом, но большинство соединений достаточно токсичны (селеноводород, селеновая и селенистая кислота) даже в средних концентрациях.

Роль селена в организме человека

В организме человека содержится 10—14 мг селена, бо́льшая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин[21]. Селен присутствует в ядре клетки.

Суточная потребность человека в селене составляет 70-100 мкг[22][23]. Повышенное содержание селена в организме может приводить к депрессии, тошноте, рвоте, диареи, поражению ЦНС и др.

Согласно данным эпидемиологических исследований 1990-х годов[24], более чем у 80 % россиян наблюдается дефицит селена[источник не указан 1137 дней].

Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ, в обмене жиров, белков и углеводов, а также в окислительно-восстановительных процессах. Селен является составным компонентом более 30 жизненно важных биологически активных соединений организма. Селен входит в активный центр ферментов системы антиоксидантно-антирадикальной защиты организма, метаболизма нуклеиновых кислот, липидов, гормонов (глутатионпероксидазы, йодотиронин-дейододиназы, тиоредоксинредуктазы, фосфоселенфосфатазы, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидазы, специфических протеинов Р и W и др.)

[25].

Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда. Также селен способствует образованию трийодтиронина (гормонов щитовидной железы)[25][26].

Селен является синергистом витамина E и иода. При дефиците селена иод плохо усваивается организмом[27]. Согласно исследованиям, селен необходим для нормального функционирования иммунной системы. Он задействован в механизмах противодействия вирусным инфекциям, включая ВИЧ. Было доказано, что у пациентов, уже заразившихся ВИЧ, он замедляет переход заболевания в СПИД.

[28]

Применение

  • Одним из важнейших направлений его технологии, добычи и потребления являются полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), их сплавов с другими элементами, в которых селен стал играть ключевую роль. В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, например, селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, лантаноидов. Особенно важны свойства фотоэлектрические и термоэлектрические как самого селена, так и селенидов.
  • Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с высоким усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).[источник не указан 36 дней]
  • Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве источника гамма-излучения для дефектоскопии.
  • Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл).
  • Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине 20-го века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия и кремния, селен малочувствителен к радиации, и, кроме того, селеновый выпрямительный диод самовосстанавливается при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.
  • Соединения селена применяются для окрашивания стекла в красный и розовый цвет. Обычно используют металлический селен и селенистокислый натрий Na2SeO3. Красные стекла, окрашенные селеном, называют селеновым рубином[29][30]. Селен применялся при производстве стекла рубиновых звёзд Московского Кремля[31][32].

Применение селена в медицине

Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний[33]. Из-за его влияния на репарацию ДНК, апоптоз, эндокринную и иммунную системы, а также другие механизмы, включая его антиоксидантные свойства, селен может играть роль в профилактике рака[34][35][36]. Согласно исследованиям, прием 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки на 58 %, опухолями простаты — на 63 %, раком легких — на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %[37][38][39][40][41].

Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счет этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.

В комплексе с йодом селен используется для лечения иододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы[42].

Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе.[25].

Токсичность

Общий характер воздействия селена и его соединений

Селен и его соединения ядовиты, по характеру действия несколько напоминает мышьяк; обладает политропным действием с преимущественным поражением печени, почек и ЦНС. Металлический селен менее ядовит. Из неорганических соединений селена наиболее токсичными являются селеноводород, диоксид селена (ЛД50 = 1,5 мг/кг, крысы, интратрахеально) и селениты натрия (ЛД50 = 2,25 мг/кг, кролик, перорально) и лития (ЛД50 = 8,7 мг/кг, крысы, перорально). Особенно токсичен селеноводород, однако, ввиду его отвратительного запаха, ощущаемого даже в ничтожных концентрациях (0,005 мг/л), удаётся избежать отравлений. Органические соединения селена, такие как алкил- или арил-производные (например, диметилселен, метилэтилселен или дифенилселен), являются сильнейшими нервными ядами, с очень отвратительными запахами; так, порог восприятия для диэтилселена составляет 0,0064 мкг/л.

Отравление

При попадании металлического порошкового селена в количестве 1 грамма перорально вызывает боль в животе в течение двух суток и учащённый стул, со временем симптомы проходят[источник не указан 1349 дней].

Действие на кожу

Соли селена при непосредственном соприкосновении с кожей вызывают ожоги и дерматиты. Диоксид селена при контакте с кожей способен вызывать резкую боль и онемение. При попадании на слизистые оболочки соединения селена могут вызывать раздражение и покраснение, при попадании в глаза резкую боль, слезотечение и конъюктивит.

Изотопы

Селен в природе состоит из 6 изотопов: 74Se (0,87 %), 76Se (9,02 %), 77Se (7,58 %), 78Se (23,52 %), 80Se (49,82 %), 82Se (9,19 %). Из них пять, насколько это известно, стабильны, а один (82Se) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 9,7·1019 лет. Кроме того, искусственно созданы ещё 24 радиоактивных изотопа (а также 9 метастабильных возбуждённых состояний) в диапазоне массовых чисел от 65 до 94. Из искусственных изотопов применение нашел 75Se как источник гамма-излучения для неразрушающего контроля сварных швов и целостности конструкций.[43]

Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов селена:

Изотоп Распространённость в природе, % Период полураспада
73Se 7,1 час.
74Se 0,87
75Se 120,4 сут.
76Se 9,02
77Se 7,58
77mSe 17,5 сек.
78Se 23,52
79Se 6,5·104 лет
79mSe 3,91 мин.
80Se 49,82
81Se 18,6 мин.
81mSe 62 мин.
82Se 9,19 9,7·1019 лет
83mSe 69 сек.
83Se 25 мин.

Примечания

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 311. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  3. ↑ Цитирование по статье http://www.chemistry.narod.ru/tablici/Elementi/se/Se.htm
  4. ↑ Action of light on selenium : [англ.] // Popular Science. — 1876. — Vol. 10, № 1. — P. 116.
  5. Levinshtein, M. E.; Simin, G. S. Getting to Know Semiconductors. — World Scientific, 1992. — P. 77—79. — 174 p. — ISBN 978-981-02-3516-1.
  6. Winston, Brian. Media Technology and Society: A History : From the Telegraph to the Internet. — Psychology Press, 1998. — P. 89. — 374 p. — ISBN 978-0-415-14229-8.
  7. Morris, Peter Robin. A History of the World Semiconductor Industry. — IET, 1990. — P. 18. — 171 p. — ISBN 978-0-86341-227-1.
  8. Bergmann, L. Über eine neue Selen-Sperrschicht-Photozelle (нем.) // Physik. Z.. — 1931. — Vol. 32. — P. 286—288.
  9. (1942) «Industrial Utilization of Selenium and Tellurium». Industrial & Engineering Chemistry 34 (8). DOI:10.1021/ie50392a002.
  10. Pinsent, Jane (1954). «The need for selenite and molybdate in the formation of formic dehydrogenase by members of the Coli-aerogenes group of bacteria». Biochem J. 57 (1): 10–16. PMID 13159942.
  11. (2002) «Trace Elements in Man and Animals 10». DOI:10.1007/0-306-47466-2_267.
  12. (1957) «Selenium as an Integral Part of Factor 3 Against Dietary Necrotic Liver Degeneration». Journal of the American Chemical Society 79 (12): 3292–3293. DOI:10.1021/ja01569a087.
  13. (2006) «Selenium». DOI:10.1007/0-387-33827-6_1.
  14. (2002) «How Selenium Has Altered Our Understanding of the Genetic Code». Molecular and Cellular Biology 22 (11): 3565–3576. DOI:10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002. PMID 11997494.
  15. Riley J.P., Skirrow G. Chemical Oceanography. Vol. I, 1965.
  16. ↑ http://светоносная.рф/index_htm_files/protocol.pdf Протокол химического состава воды выдан Федеральным государственным бюджетным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт им. Н.М.Федоровского» http://vims-geo.ru/ob-inmtitute/
  17. Евней Букетов, Виталий Павлович Малышев. Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных шламов. — Наука,, 1969. — 216 с.
  18. ↑ Видеозапись нагревания селена.
  19. ↑ Видеозаписи попыток поджечь селен.
  20. ↑ Видеозапись реакции селена с натрием.
  21. ↑ Janghorbani, М. The selenite-exchangeable metabolic pool in humans: a new concept for the assessment of selenium status / M. Janghorbani [е.а.] // Amer J. Clin. Nutr, 1990. — V.51. — Р. 670—677
  22. ↑ Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: МР. 2.3.1.1915-04 / ГУНИИ питания РАМН. — М., 2004. — 36 с.
  23. ↑ Методические рекомендации 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. doc Архивировано 19 февраля 2016 года.. 4.2.2.2.2.6. Селен
  24. ↑ Golubkina, N.A. The Human Selenium Status in 27 regions of Russia / N.A. Golubkina, G.V. Alfthan // J. Trace elements med. Biol. — 1999 — V. 13, P. 15-20. PMID 10445213
  25. 1 2 3 Струев И. В., Симахов Р. В. Селен, его влияние на организм и использование в медицине // Сб. научн. трудов «Еестествознание и гуманизм»/ Под ред. проф., д.б.н. Н. Н. Ильинских. 3(2). — 2006. — С. 127—136.
  26. ↑ Toxic Substances — Selenium. Centers for Disease Control and Prevention
  27. ↑ The interactions between selenium and iodine deficiencies in man and animals. Arthur JR, Beckett GJ, Mitchell JH. — Nutrition Research Reviews. 1999 Jun; 12(1):55-73
  28. ↑ Селен — функции в организме, причины и симптомы дефицита и многое другое. BuilBody.
  29. Валентина Сыцко, Лариса Целикова, Мария Михалко, Валентина Колесникова. Производственные технологии. Практикум. — Litres, 2017-09-05. — 257 с. — ISBN 9785040209422.
  30. Давид Михайлович Чижиков, Виктор Петрович Счастливый. Селен и селениды. — Наука, 1964. — 330 с.
  31. Иван Балабанов, Виктор Балабанов. Нанотехнологии. Правда и вымысел. — Litres, 2017-09-05. — 458 с. — ISBN 9785457052109.
  32. Михаил Орлов. Настольная книга для изобретательного мышления. Азбука современной ТРИЗ. Базовый практический курс Академии Модерн ТРИЗ. — Litres, 2017-09-05. — 498 с. — ISBN 9785040540051.
  33. ↑ Современные лекарственные средства. — ОЛМА Медиа Групп. — 904 с. — ISBN 9785373003216.
  34. ↑ Selenium and human health.. PubMed.
  35. ↑ Новейшая энциклопедия здорового питания. — ОЛМА Медиа Групп. — 384 с. — ISBN 9785765435588.
  36. Юрий Захаров. Как вылечить рак. Руководство для пациентов. — Litres, 2017-11-09. — 798 с. — ISBN 9785040901968.
  37. ↑ CIS 81-1954. «Toxicology of selenium: A review» / C.G. Wilber // Clinical Toxicology. — New York, 1980 — 17/2 — р. 171—230.
  38. ↑ IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk of chemical to man. Some aziridines, N-, S- and o- mustards and selenium // Lion, International Agency for Research on Cancer, * Selenium and selenium compounds, 1957 — Vol 9. — 268 p
  39. ↑ CIF 80-729. * Selenium.Vocal-Borek, H.USIP report 79-16 (University of Stockholm, Institute of Rhysics, Vanadisvagen 9,Stockholm). — Nov., 1979—220 p.
  40. ↑ CIS 77-155. Selenium. // DC, National Academy of Sciens. — Washington, 1976—203 p.
  41. ↑ CIS 80-10541. «Selenium and its mineral compound» / C. Morel [е.а.] // Fiche Toxicologique № 150. Institute national de recherche et de securite. Cahiers de notes documentaries — Securite et hygiene du traval. — Paris, 1980 — No 1244-98-80. — р. 181—185.
  42. ↑ Прилуцкий, А. С. Селенит натрия в терапии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы / А. С. Прилуцкий. — «Здоровье Украины» № 11, 2012. С.37.
  43. ↑ Источники ионизирующего излучения (ИИИ)

Ссылки

Селен — Википедия

Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Название, символ, номер Селе́н / Selenium (Se), 34
Атомная масса
(молярная масса)
78,96(3)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ar] 4s2 3d10 4p4
Радиус атома 140 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 116 пм
Радиус иона (+6e) 42 (-2e) 191 пм
Электроотрицательность 2,55 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления -2, 0, +4, +6
Энергия ионизации
(первый электрон)
 940,4 (9,75) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 4,79 г/см³
Температура плавления 490 K
Температура кипения 958,1 K
Уд. теплота плавления 5,23 кДж/моль
Уд. теплота испарения 59,7 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,4[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 16,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=4,364; c=4,959 Å
Отношение c/a 1,136
Температура Дебая 90 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 0,52 Вт/(м·К)
Номер CAS 7782-49-2

Селе́н — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 4-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма — киноварно-красная). Относится к халькогенам.

История

Элемент открыт Й. Я. Берцелиусом в 1817.

Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие:

Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королёк. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалуне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал всё, что образовалось при получении серной кислоты путём сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашёл, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого σελήνη (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты[3].

В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что электрическое сопротивление серого селена зависит от освещённости. Это свойство стало основой для чувствительных к свету ячеек. Первый коммерческий продукт на основе селена был представлен на рынке в середине 1870-х годов Вернером фон Сименсом. Селеновая ячейка использовалась в фотофоне, созданном Александром Беллом в 1879 году. Электрический ток, проходящий через селен, пропорционален количеству света, падающему на его поверхность, — это свойство использовано в различных измерителях освещённости (экспонометрах). Полупроводниковые свойства селена нашли применение в других областях электроники[4][5][6] В 1930-е годы началось развитие селеновых выпрямителей, которые пришли на смену медно-закисным выпрямителям благодаря высокой эффективности[7][8][9] Селеновые выпрямители использовались до 1970-х годов, когда им на смену пришли кремниевые выпрямители.

В более позднее время была обнаружена токсичность селена. Были зарегистрированы случаи отравления людей, работавших на селеновых производствах, а также животных, поедавших богатые селеном растения. В 1954 году были обнаружены первые признаки биологического значения селена для микроорганизмов[10][11]. В 1957 году была установлена важная роль селена в биологии млекопитающих[12][13]. В 1970-е годы было показано наличие селена в двух независимых группах энзимов, а затем обнаружен селеноцистеин в белках. В 1980-е годы было установлено, что селеноцистеин кодируется кодоном UGA. Механизм кодирования был установлен сначала для бактерий, а затем для млекопитающих (SECIS-элемент)[14].

Видео по теме

Происхождение названия

Название происходит от греч. σελήνη — Луна. Элемент назван так в связи с тем, что в природе он является спутником химически сходного с ним теллура (названного в честь Земли).

Нахождение в природе

Натуральный селен

Содержание селена в земной коре — около 500 мг/т. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi2(Se, S)3, хастит CoSe2, платинит PbBi2(S, Se)3, ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 0,4 мкг/л[15]. На территории Кавказских Минеральных Вод есть источник с содержанием биогенного Se более 50 мкг/л[источник не указан 208 дней][16].

Получение

Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра[17]. Применяют несколько способов получения: окислительный обжиг с возгонкой SeO2; нагревание шлама с концентрированной серной кислотой, окисление соединений селена до SeO2 с его последующей возгонкой; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементного селена действием SO2.

Физические свойства

Монокристаллический селен (99,9999 %)

Твёрдый селен имеет несколько аллотропных модификаций:

  • Серый селен (γ-Se, «металлический селен») — наиболее устойчивая модификация с гексагональной кристаллической решёткой;
  • Красный кристаллический селен — три моноклинные модификации: оранжево-красный α-Se, тёмно-красный β-Se, красный γ-Se;
  • Красный аморфный селен;
  • Чёрный стекловидный селен.

При нагревании серого селена[18] он даёт серый же расплав, а при дальнейшем нагревании испаряется с образованием коричневых паров. При резком охлаждении паров селен конденсируется в виде красной аллотропной модификации.

Химические свойства

Селен — аналог серы и проявляет степени окисления −2 (H2Se), +4 (SeO2) и +6 (H2SeO4). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 — сильнейшие окислители, а соединения селена (−2) — гораздо более сильные восстановители, чем соответствующие соединения серы.

Простое вещество селен гораздо менее активно химически, чем сера. Так, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно[19]. Окислить селен удаётся только при дополнительном нагревании, при котором он медленно горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO2. Со щелочными металлами селен реагирует (весьма бурно), только будучи расплавленным[20].

В отличие от SO2, SeO2 — не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Получить селенистую кислоту (SeO2 + H2O → H2SeO3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на неё сильным окислителем (например, HClO3), получают селеновую кислоту H2SeO4, почти такую же сильную, как серная.

Биологическая роль

Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Является необходимым для жизни микроэлементом, но большинство соединений достаточно токсичны (селеноводород, селеновая и селенистая кислота) даже в средних концентрациях.

Роль селена в организме человека

В организме человека содержится 10—14 мг селена, бо́льшая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин[21]. Селен присутствует в ядре клетки.

Суточная потребность человека в селене составляет 70-100 мкг[22][23]. Повышенное содержание селена в организме может приводить к депрессии, тошноте, рвоте, диареи, поражению ЦНС и др.

Согласно данным эпидемиологических исследований 1990-х годов[24], более чем у 80 % россиян наблюдается дефицит селена[источник не указан 1137 дней].

Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ, в обмене жиров, белков и углеводов, а также в окислительно-восстановительных процессах. Селен является составным компонентом более 30 жизненно важных биологически активных соединений организма. Селен входит в активный центр ферментов системы антиоксидантно-антирадикальной защиты организма, метаболизма нуклеиновых кислот, липидов, гормонов (глутатионпероксидазы, йодотиронин-дейододиназы, тиоредоксинредуктазы, фосфоселенфосфатазы, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидазы, специфических протеинов Р и W и др.)[25].

Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда. Также селен способствует образованию трийодтиронина (гормонов щитовидной железы)[25][26].

Селен является синергистом витамина E и иода. При дефиците селена иод плохо усваивается организмом[27]. Согласно исследованиям, селен необходим для нормального функционирования иммунной системы. Он задействован в механизмах противодействия вирусным инфекциям, включая ВИЧ. Было доказано, что у пациентов, уже заразившихся ВИЧ, он замедляет переход заболевания в СПИД.[28]

Применение

  • Одним из важнейших направлений его технологии, добычи и потребления являются полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), их сплавов с другими элементами, в которых селен стал играть ключевую роль. В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, например, селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, лантаноидов. Особенно важны свойства фотоэлектрические и термоэлектрические как самого селена, так и селенидов.
  • Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с высоким усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).[источник не указан 36 дней]
  • Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве источника гамма-излучения для дефектоскопии.
  • Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл).
  • Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине 20-го века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия и кремния, селен малочувствителен к радиации, и, кроме того, селеновый выпрямительный диод самовосстанавливается при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.
  • Соединения селена применяются для окрашивания стекла в красный и розовый цвет. Обычно используют металлический селен и селенистокислый натрий Na2SeO3. Красные стекла, окрашенные селеном, называют селеновым рубином[29][30]. Селен применялся при производстве стекла рубиновых звёзд Московского Кремля[31][32].

Применение селена в медицине

Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний[33]. Из-за его влияния на репарацию ДНК, апоптоз, эндокринную и иммунную системы, а также другие механизмы, включая его антиоксидантные свойства, селен может играть роль в профилактике рака[34][35][36]. Согласно исследованиям, прием 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки на 58 %, опухолями простаты — на 63 %, раком легких — на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %[37][38][39][40][41].

Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счет этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.

В комплексе с йодом селен используется для лечения иододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы[42].

Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе.[25].

Токсичность

Общий характер воздействия селена и его соединений

Селен и его соединения ядовиты, по характеру действия несколько напоминает мышьяк; обладает политропным действием с преимущественным поражением печени, почек и ЦНС. Металлический селен менее ядовит. Из неорганических соединений селена наиболее токсичными являются селеноводород, диоксид селена (ЛД50 = 1,5 мг/кг, крысы, интратрахеально) и селениты натрия (ЛД50 = 2,25 мг/кг, кролик, перорально) и лития (ЛД50 = 8,7 мг/кг, крысы, перорально). Особенно токсичен селеноводород, однако, ввиду его отвратительного запаха, ощущаемого даже в ничтожных концентрациях (0,005 мг/л), удаётся избежать отравлений. Органические соединения селена, такие как алкил- или арил-производные (например, диметилселен, метилэтилселен или дифенилселен), являются сильнейшими нервными ядами, с очень отвратительными запахами; так, порог восприятия для диэтилселена составляет 0,0064 мкг/л.

Отравление

При попадании металлического порошкового селена в количестве 1 грамма перорально вызывает боль в животе в течение двух суток и учащённый стул, со временем симптомы проходят[источник не указан 1349 дней].

Действие на кожу

Соли селена при непосредственном соприкосновении с кожей вызывают ожоги и дерматиты. Диоксид селена при контакте с кожей способен вызывать резкую боль и онемение. При попадании на слизистые оболочки соединения селена могут вызывать раздражение и покраснение, при попадании в глаза резкую боль, слезотечение и конъюктивит.

Изотопы

Селен в природе состоит из 6 изотопов: 74Se (0,87 %), 76Se (9,02 %), 77Se (7,58 %), 78Se (23,52 %), 80Se (49,82 %), 82Se (9,19 %). Из них пять, насколько это известно, стабильны, а один (82Se) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 9,7·1019 лет. Кроме того, искусственно созданы ещё 24 радиоактивных изотопа (а также 9 метастабильных возбуждённых состояний) в диапазоне массовых чисел от 65 до 94. Из искусственных изотопов применение нашел 75Se как источник гамма-излучения для неразрушающего контроля сварных швов и целостности конструкций.[43]

Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов селена:

Изотоп Распространённость в природе, % Период полураспада
73Se 7,1 час.
74Se 0,87
75Se 120,4 сут.
76Se 9,02
77Se 7,58
77mSe 17,5 сек.
78Se 23,52
79Se 6,5·104 лет
79mSe 3,91 мин.
80Se 49,82
81Se 18,6 мин.
81mSe 62 мин.
82Se 9,19 9,7·1019 лет
83mSe 69 сек.
83Se 25 мин.

Примечания

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 311. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  3. ↑ Цитирование по статье http://www.chemistry.narod.ru/tablici/Elementi/se/Se.htm
  4. ↑ Action of light on selenium : [англ.] // Popular Science. — 1876. — Vol. 10, № 1. — P. 116.
  5. Levinshtein, M. E.; Simin, G. S. Getting to Know Semiconductors. — World Scientific, 1992. — P. 77—79. — 174 p. — ISBN 978-981-02-3516-1.
  6. Winston, Brian. Media Technology and Society: A History : From the Telegraph to the Internet. — Psychology Press, 1998. — P. 89. — 374 p. — ISBN 978-0-415-14229-8.
  7. Morris, Peter Robin. A History of the World Semiconductor Industry. — IET, 1990. — P. 18. — 171 p. — ISBN 978-0-86341-227-1.
  8. Bergmann, L. Über eine neue Selen-Sperrschicht-Photozelle (нем.) // Physik. Z.. — 1931. — Vol. 32. — P. 286—288.
  9. (1942) «Industrial Utilization of Selenium and Tellurium». Industrial & Engineering Chemistry 34 (8). DOI:10.1021/ie50392a002.
  10. Pinsent, Jane (1954). «The need for selenite and molybdate in the formation of formic dehydrogenase by members of the Coli-aerogenes group of bacteria». Biochem J. 57 (1): 10–16. PMID 13159942.
  11. (2002) «Trace Elements in Man and Animals 10». DOI:10.1007/0-306-47466-2_267.
  12. (1957) «Selenium as an Integral Part of Factor 3 Against Dietary Necrotic Liver Degeneration». Journal of the American Chemical Society 79 (12): 3292–3293. DOI:10.1021/ja01569a087.
  13. (2006) «Selenium». DOI:10.1007/0-387-33827-6_1.
  14. (2002) «How Selenium Has Altered Our Understanding of the Genetic Code». Molecular and Cellular Biology 22 (11): 3565–3576. DOI:10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002. PMID 11997494.
  15. Riley J.P., Skirrow G. Chemical Oceanography. Vol. I, 1965.
  16. ↑ http://светоносная.рф/index_htm_files/protocol.pdf Протокол химического состава воды выдан Федеральным государственным бюджетным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт им. Н.М.Федоровского» http://vims-geo.ru/ob-inmtitute/
  17. Евней Букетов, Виталий Павлович Малышев. Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных шламов. — Наука,, 1969. — 216 с.
  18. ↑ Видеозапись нагревания селена.
  19. ↑ Видеозаписи попыток поджечь селен.
  20. ↑ Видеозапись реакции селена с натрием.
  21. ↑ Janghorbani, М. The selenite-exchangeable metabolic pool in humans: a new concept for the assessment of selenium status / M. Janghorbani [е.а.] // Amer J. Clin. Nutr, 1990. — V.51. — Р. 670—677
  22. ↑ Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: МР. 2.3.1.1915-04 / ГУНИИ питания РАМН. — М., 2004. — 36 с.
  23. ↑ Методические рекомендации 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. doc Архивировано 19 февраля 2016 года.. 4.2.2.2.2.6. Селен
  24. ↑ Golubkina, N.A. The Human Selenium Status in 27 regions of Russia / N.A. Golubkina, G.V. Alfthan // J. Trace elements med. Biol. — 1999 — V. 13, P. 15-20. PMID 10445213
  25. 1 2 3 Струев И. В., Симахов Р. В. Селен, его влияние на организм и использование в медицине // Сб. научн. трудов «Еестествознание и гуманизм»/ Под ред. проф., д.б.н. Н. Н. Ильинских. 3(2). — 2006. — С. 127—136.
  26. ↑ Toxic Substances — Selenium. Centers for Disease Control and Prevention
  27. ↑ The interactions between selenium and iodine deficiencies in man and animals. Arthur JR, Beckett GJ, Mitchell JH. — Nutrition Research Reviews. 1999 Jun; 12(1):55-73
  28. ↑ Селен — функции в организме, причины и симптомы дефицита и многое другое. BuilBody.
  29. Валентина Сыцко, Лариса Целикова, Мария Михалко, Валентина Колесникова. Производственные технологии. Практикум. — Litres, 2017-09-05. — 257 с. — ISBN 9785040209422.
  30. Давид Михайлович Чижиков, Виктор Петрович Счастливый. Селен и селениды. — Наука, 1964. — 330 с.
  31. Иван Балабанов, Виктор Балабанов. Нанотехнологии. Правда и вымысел. — Litres, 2017-09-05. — 458 с. — ISBN 9785457052109.
  32. Михаил Орлов. Настольная книга для изобретательного мышления. Азбука современной ТРИЗ. Базовый практический курс Академии Модерн ТРИЗ. — Litres, 2017-09-05. — 498 с. — ISBN 9785040540051.
  33. ↑ Современные лекарственные средства. — ОЛМА Медиа Групп. — 904 с. — ISBN 9785373003216.
  34. ↑ Selenium and human health.. PubMed.
  35. ↑ Новейшая энциклопедия здорового питания. — ОЛМА Медиа Групп. — 384 с. — ISBN 9785765435588.
  36. Юрий Захаров. Как вылечить рак. Руководство для пациентов. — Litres, 2017-11-09. — 798 с. — ISBN 9785040901968.
  37. ↑ CIS 81-1954. «Toxicology of selenium: A review» / C.G. Wilber // Clinical Toxicology. — New York, 1980 — 17/2 — р. 171—230.
  38. ↑ IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk of chemical to man. Some aziridines, N-, S- and o- mustards and selenium // Lion, International Agency for Research on Cancer, * Selenium and selenium compounds, 1957 — Vol 9. — 268 p
  39. ↑ CIF 80-729. * Selenium.Vocal-Borek, H.USIP report 79-16 (University of Stockholm, Institute of Rhysics, Vanadisvagen 9,Stockholm). — Nov., 1979—220 p.
  40. ↑ CIS 77-155. Selenium. // DC, National Academy of Sciens. — Washington, 1976—203 p.
  41. ↑ CIS 80-10541. «Selenium and its mineral compound» / C. Morel [е.а.] // Fiche Toxicologique № 150. Institute national de recherche et de securite. Cahiers de notes documentaries — Securite et hygiene du traval. — Paris, 1980 — No 1244-98-80. — р. 181—185.
  42. ↑ Прилуцкий, А. С. Селенит натрия в терапии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы / А. С. Прилуцкий. — «Здоровье Украины» № 11, 2012. С.37.
  43. ↑ Источники ионизирующего излучения (ИИИ)

Ссылки

№34 Селен

Таблица
  ^   =>>
v


Йёнс Якоб Берцелиус (1779-1848)



Красный, серый и черный селен

Источник:
http://de.wikipedia.org/ wiki/Bild:Selen_1.jpg

См. также:
Селен в заданиях
олимпиад 9-4 >>

Поделиться в

История открытия:

Cелен открыт в 1817 году Йенсом Якобом Берцелиусом. Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие: » Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. … Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. … Я нашел, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого selhnh (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты «.

Нахождение в природе, получение:

Содержание селена в земной коре около 500 мг/т. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi2(Se,S)3, хастит CoSe2, платинит PbBi2(S,Se)3. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 4*10-4 мг/л.
Селен получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства , а также значительные количества получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра. Применяют несколько способов получения селена из шлама: окислительный обжиг с возгонкой SeO2; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементарного селена действием SO2.

Физические свойства:

Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование селена в разных аллотропных модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллической (моноклинный, a— и b-формы и гексагональный g-форма). Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный селен получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты, быстрым охлаждением паров селена. Стекловидный (черный) селен получают при нагревании любой модификации селена выше 220°С с последующим быстрым охлаждением. Он обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) селен. Он получается из других форм селена нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180-210°С и выдержкой при этой температуре. Решетка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов.

Химические свойства:

При обычной температуре селен устойчив к действию кислорода, воды и разбавленных кислот. При нагревании селен взаимодействует со всеми металлами, образуя селениды. В кислороде при дополнительном нагревании он медленно горит синим пламенем, превращаясь в диоксид SeO2.
С галогенами, за исключением йода, он реагирует при комнатной температуре с образованием соединений SeF6, SeF4, SeCl4, Se2Cl2 , SeBr4, и др. C хлорной или бромной водой селен реагирует по уравнению:
Se + 3Br2 + 4H2O = H2SeO4 + 6 HBr
Водород взаимодействует с селеном при t >200°С, давая H2Se.
В конц. H2SO4 на холоду селен растворяется , давая зеленый р-р, содержащий полимерные катионы Se82+.
С водой при нагревании и в конц. растворах щелочей селен диспропорционирует:
3Se + 3H2O = 2H2Se + H2SeO3    и    3Se + 6KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O
образуя соединения селена(-2) и селена(+4).
Аналогично сере селен растворяется при нагревании в растворах Na2SO3 или KCN, образуя соответственно Na2SSeO3 (аналог тиосульфата) или KCNSe (аналог роданида).

Важнейшие соединения:

Для селена наиболее характерны степени окисления -2, +4, +6.
Оксид селена(IV) SeO2 — белые блестящие кристаллы с полимерной молекулой (SeOsub>2)sub>n , tпл. 350°С. Пары имеют желтовато-зеленый цвет и обладают запахом гнилой редьки Легко растворяется в воде с образованием H2SeO3.
Селенистая кислота, H2SeO3 — белые ромбические кристаллы.Обладает большой гигроскопичностью. Хорошо растворима в воде. Неустойчива, при нагревании выше 70°С распадается на воду и оксид селена(IV). Соли — селениты.
Селенит натрия, Na2SeO3 – бесцветные кристаллы, tпл. 711°С. Гигроскопичен, хорошо растворим в воде. При нагревании в инертной атмосфере разлагается на оксиды. При нагревании на воздухе окисляется до селената: 2Na2SeO3 + O2 = 2Na2SeO4
Оксид селена(VI) SeO3 — — бесцветные кристаллы, tпл. 121°С. Гигроскопичен, с водой реагирует с большим тепловыделением и образованием H2SeO4. Сильный окислитель, бурно реагирует с органическими веществами
Селеновая кислота, H2SeO4 — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Ядовита, гигроскопична, является сильным окислителем. Селеновая кислота — одно из немногих соединений, при нагревании растворяющих золото, образуя красно-желтый раствор селената золота(III).
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Селенаты — соли селеновой кислоты. Селенат натрия Na2SeO4 — кристаллы ромбической сингонии; tпл. 730 °С. Получают нейтрализацией кислоты оксидом, гидроксидом или карбонатом натрия или окислением селенита натрия. Мало растворим в воде, ниже 32 °С кристаллизуется из водных растворов в виде декагидрата Na2SeO4·10H2O
Селеноводород, H2Se — бесцветный горючий газ с неприятным запахом. Самое токсичное соединение селена. На воздухе легко окисляется при обычной температуре до свободного селена. Также до свободного селена окисляется хлором, бромом и иодом. При горении в воздухе или кислороде образуется оксид селена(IV) и вода. Более сильная кислота, чем H2S.
Селениды — соединения селена с металлами. Кристаллические вещества, часто с металлическим блеском. Существуют моноселениды состава М2Se, MSe; полиселениды М2n (кроме Li), где n = 2-6; гидроселениды MHSe. Кислородом воздуха окисляются до селена: 2Na2Sen + O2 + 2H2O = 2n Se + 4NaOH

Применение:

Селен используется в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов, электрофотографических копировальных устройств, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п. Селен широко применяется для обесцвечивания зеленого стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии — для придания стали мелкозернистой структуры, улучшения их механических свойств; в химической промышленности — в качестве катализатора.
Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с колоссальным усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).
Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве мощного источника гамма-излучения для дефектоскопии.

Биологическая роль и токсичность:

Селен ходит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Он обладает антиоксидантными свойствами, повышает восприятие света сетчаткой глаза, влияет на многие ферментативные реакции. Потребность человека и животных в селене не превышает 50-100 мкг/кг рациона.

Полковников А.А.
ХФ ТюмГУ, 581 группа. 2011 г.


Источники: Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Селен
Сайт «Справочник химика»: http://www.chem100.ru/elem.php?n=34
Сайт «XuMuk.ru»: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4002.html

Диоксид селена — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июня 2019; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июня 2019; проверки требуют 6 правок.
Диоксид селена
Selenium dioxide Structural Formula.svg
({{{картинка}}})
Selenium-dioxide-chain-3D-balls.png({{{картинка3D}}})
Selenium dioxide.jpg({{{изображение}}})
Систематическое
наименование
Диоксид селена
Традиционные названия Окись селена; оксид селена(IV), двуокись селена, доунеит, селенолит
Хим. формула SeO2
Рац. формула SeO2
Состояние бесцветные кристаллы
Молярная масса 110,96 г/моль
Плотность 3,954 г/см³
Температура
 • плавления под давл. 340; 389 °C
 • кипения субл. 315 °C
Мол. теплоёмк. 58,3 Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования -225 кДж/моль
Растворимость
 • в воде 264 г/100 мл
 • в этаноле 6,7 г/100 мл
Показатель преломления 1,76
Рег. номер CAS 7446-08-4
PubChem 24007
Рег. номер EINECS 231-194-7
SMILES
InChI
RTECS VS8575000
Номер ООН 3283
ChemSpider 22440
Предельная концентрация 0,1 мг/м³
ЛД50 1,5 мг/кг (крысы, интратрахеально)
Токсичность Чрезвычайно ядовит
NFPA 704 NFPA 704 four-colored diamond
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Диокси́д селе́на (оксид селена(IV)) — бинарное неорганическое соединение селена и кислорода с формулой SeO2{\displaystyle {\ce {SeO2}}}, бледно розовые кристаллы, пары́ имеют желтовато-зелёный цвет и запах гнилой редьки, реагирует с водой (ангидрид селенистой кислоты).

  • Окисление селена:
Se+O2 →NO2250oC SeO2{\displaystyle {\mathsf {Se+O_{2}\ {\xrightarrow[{NO_{2}}]{250^{o}C}}\ SeO_{2}}}}
  • Действие перегретого пара на селен:
Se+2h3O →150oC SeO2+2h3{\displaystyle {\mathsf {Se+2H_{2}O\ {\xrightarrow {150^{o}C}}\ SeO_{2}+2H_{2}}}}
Se+2h3SO4 →100oC SeO2+2SO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Se+2H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ SeO_{2}+2SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}
5Se+4HIO3 →200oC 5SeO2+2I2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {5Se+4HIO_{3}\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ 5SeO_{2}+2I_{2}+2H_{2}O}}}
Se+2h3SeO4 →100oC 3SeO2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Se+2H_{2}SeO_{4}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ 3SeO_{2}+2H_{2}O}}}
2SeO3 →185oC 2SeO2+O2{\displaystyle {\mathsf {2SeO_{3}\ {\xrightarrow {185^{o}C}}\ 2SeO_{2}+O_{2}}}}
2Se2O5 →260oC 4SeO2+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2Se_{2}O_{5}\ {\xrightarrow {260^{o}C}}\ 4SeO_{2}+O_{2}\uparrow }}}
h3SeO3 →70oC SeO2+h3O{\displaystyle {\mathsf {H_{2}SeO_{3}\ {\xrightarrow {70^{o}C}}\ SeO_{2}+H_{2}O}}}
Th3Se5+7O2 →T 2ThO2+5SeO2{\displaystyle {\mathsf {Th_{2}Se_{5}+7O_{2}\ {\xrightarrow {T}}\ 2ThO_{2}+5SeO_{2}}}}

Диоксид селена образует бесцветные кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа P4/mbc, параметры ячейки a = 0,8353 нм, c = 0,5051 нм, Z = 8.

В твёрдом состоянии диоксид селена является полимером. Газовая фаза состоит из нелинейных мономеров (по геометрии похожих на диоксид серы).

При возгонке образует пары́ желтовато-зелёного цвета и с запахом гнилой редьки.

Легко растворяется в воде, вступая в реакцию с ней, растворяется в этаноле, уксусной и серной кислотах. Мало растворим в бензоле, не растворим в ацетоне.

С безводным хлористым водородом образует аддукты вида SeO2⋅4HCl{\displaystyle {\ce {SeO2.4HCl}}}.

SeO2+h3O → h3SeO3{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}SeO_{3}}}}
  • Реагирует с гидроксидами металлов, образуя селениты:
SeO2+2NaOH → Na2SeO3+h3O{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+2NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na_{2}SeO_{3}+H_{2}O}}}
  • Обратимо разлагается при сильном нагревании:
2SeO2 →1000oC 2SeO+O2{\displaystyle {\mathsf {2SeO_{2}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2SeO+O_{2}}}}
  • Реагирует с галогеноводородами:
SeO2+2HCl → h3[SeO2Cl2]{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+2HCl\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}[SeO_{2}Cl_{2}]}}}
SeO2+2HCl → SeCl2O+h3O{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+2HCl\ {\xrightarrow {}}\ SeCl_{2}O+H_{2}O}}}
SeO2+2SCl2O →75−90oC SeCl4+2SO2{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+2SCl_{2}O\ {\xrightarrow {75-90^{o}C}}\ SeCl_{4}+2SO_{2}}}}
SeO2+h3O2 →90oC h3SeO4{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+H_{2}O_{2}\ {\xrightarrow {90^{o}C}}\ H_{2}SeO_{4}}}}
SeO2+2h3S → Se+2S+2h3O{\displaystyle {\mathsf {SeO_{2}+2H_{2}S\ {\xrightarrow {}}\ Se+2S+2H_{2}O}}}
  • Окисляет органические вещества с активированной метиленовой группой до кетонов (реакция Райли):
R1Ch3C(O)R2→SeO2R1C(O)C(O)R2{\displaystyle {\mathsf {R^{1}CH_{2}C(O)R^{2}{\xrightarrow[{}]{SeO_{2}}}R^{1}C(O)C(O)R^{2}}}}

Физиологическое действие и токсичность[править | править код]

  • Как и многие другие соединения селена, оксид селена(IV) SeO2чрезвычайно токсичен для человека. Сильнейший неорганический яд.
  • Диоксид селена является мощным окислителем, опасно реагирует с водой.
  • При контакте с кожей диоксид селена способен вызывать резкую боль и онемение.
  • ЛД50 = 1,5 мг/кг (крысы, интратрахеально).
  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
  • Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.

Селен история — Знаешь как

Содержание статьи

История открытия элемента № 34 небогата событиями. Диспутов и столкновений это открытие не вызвало, и не мудрено: селен открыт в 1817 г. авторитетнейшим химиком своего времени Йенсом Якобом Берцелиусом. Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие.

 

«Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королек.

Согласно Клапроту, такой запах служит указанием па присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалюне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал все, что образовалось при получении серной кислоты путем сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашел, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном   (Selenium)   от греческого (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты.

Как Луна — спутник Земли, так и селен — спутник теллура.

 

Первые применения селена

«Из всех областей применения селена самой старой и, несомненно, самой обширной является стекольная и керамическая промышленность».

Эти слова взяты из «Справочника по редким металлам», выпущенного в 1965 г. Первая половина этого утверждения бесспорна, вторая вызывает сомнения. Что значит «самой обширной»? Вряд ли эти слова можно отнести к масштабам потребления селена той или иной отраслью. Вот уже на протяжении многих лет главный потребитель селена — полупроводниковая техника. Тем не менее роль селена в стеклоделии достаточно велика и сейчас. Селен, как и марганец, добавляют в стеклянную массу, чтобы обесцветить стекло, устранить зеленоватый оттенок, вызванный примесью соединений железа. Соединение селена с кадмием — основной краситель при получении рубинового стекла; этим же веществом придают красный цвет керамике и эмалям.

В сравнительно небольших количествах селен используют в резиновой промышленности — как наполнитель, и в сталелитейной — для получения сплавов мелкозернистой структуры. Но не эти применения элемента № 34 главные, не они вызывали резкое увеличение спроса на селен в начале 50-х годов. Сравните цену селена в 1930 и 1956 г.: 3,3 доллара за килограмм и 33 соответственно. Большинство редких элементов за это время стали дешевле, селен же подорожал в 10 раз! Причина в том, что как раз в 50-е годы стали широко использоваться полупроводниковые свойства селена.

Выпрямитель, фотоэлемент, солнечная батарея

Обычный серый селен обладает полупроводниковыми свойствами, это полупроводник р-типа, т. е. проводимость в нем создается главным образом не электронами, а «дырками». И что очень важно, полупроводниковые свойства селена ярко проявляются не только в идеальных монокристаллах, но и в поликристаллических структурах.

Но, как известно, с помощью полупроводника только одного типа (неважно какого) электрический ток нельзя ни усилить, ни выпрямить. Переменный ток превращается в постоянный на границе полупроводников р- и n-типов, когда осуществляется так называемый р—n-переход. Поэтому в селеновом выпрямителе вместе с селеном часто работает сульфид кадмия — полупроводник n-типа. А делают селеновые выпрямители так.

На никелированную железную пластинку наносят топкий, 0,5—0,75-миллиметровый, слой селена. После термообработки сверху наносят еще и «барьерный слой» сульфида кадмия. Теперь этот «сэндвич» может пропускать поток электронов практически лишь в одном направлении: от железной пластины к «барьеру» и через «барьер» па уравновешивающий электрод. Обычно эти «сэндвичи» делают в виде дисков, из которых собирают собственно выпрямитель. Селеновые выпрямители способны преобразовать ток в тысячи ампер.

Другое практически очень важное свойство селена-полупроводника — его способность резко увеличивать электропроводность под действием света. На этом свойстве основано действие селеновых фотоэлементов и многих других приборов.

Следует иметь в виду, что принципы действия селеновых и цезиевых фотоэлементов различны. Цезий под действием фотонов света выбрасывает дополнительные электроны. Это явление внешнего фотоэффекта. В селене же под действием света растет число дырок, его собственная электропроводность увеличивается. Это внутренний фотоэффект.

Влияние света на электрические свойства селена двояко. Первое — это уменьшение его сопротивления на свету. Второе, не менее важное — фотогальванический эффект, т. е. непосредственное преобразование энергии света в электроэнергию в селеновом приборе. Чтобы вызвать фотогальванический эффект, нужно, чтобы энергия фотонов была больше некоей пороговой, минимальной для данного фотоэлемента, величины.

Простейший прибор, в котором используется именно этот эффект,— экспонометр, которым мы пользуемся при фотосъемке, чтобы определить диафрагму и выдержку. Прибор реагирует на освещенность объекта съемки, а все прочее за нас уже сделали (пересчитали) те, кто конструировал экспонометр. Селеновые экспонометры распространены весьма широко — ими пользуются и любители и профессионалы.

Более сложные устройства того же типа — солнечные батареи, работающие на Земле и в космосе. Принцип действия их тот же, что у экспонометра. Только в одном случае образующийся ток лишь отклоняет тоненькую стрелку, а в другом питает целый комплекс бортовой аппаратуры искусственного спутника Земли.

 

Копию снимает селеновый барабан

В 1938 г. американский инженер Карлсон запатентовал метод «селеновой фотографии», который сейчас называют ксерографией, или электрографией. Это, пожалуй, самый быстрый способ получения высококачественных черно-белых копий с любого оригинала — будь то чертеж, гравюра или оттиск журнальной статьи. Важно, что этим способом можно получать (и получать быстро) десятки и сотни копий, а если оригинал бледен, копии можно сделать намного более контрастными. И не нужно специальной бумаги — ксерографическую копию можно сделать даже на бумажной салфетке.

Электрографические машины сейчас выпускают во многих странах, принцип их действия повсюду один и тот же. В основе их действия — уже упоминавшийся внутренний фотоэффект, присущий селену. Главная деталь электрографической машины — металлический барабан, очень гладкий, обработанный по высшему 14-му классу чистоты и сверху покрытый слоем селена, осажденного в вакууме.

Действует эта машина таким образом. Оригинал, с которого предстоит снять копию, вставляют в приемное окно. Подвижные валики переносят его под яркий свет люминесцентных ламп, а система, состоящая из зеркал и фотообъектива, передает изображение на селеновый барабан. Тот уже подготовлен к приему: рядом с барабаном установлен  коротрон — устройство, создающее сильное электрическое поле. Попадая в зону действия коротрона, часть селенового барабана заряжается статическим электричеством определенного знака. Но вот на селен спроектировали изображение, и освещенные отраженные светом участки сразу разрядились — электропроводность выросла и заряды ушли. Но не отовсюду. В тех местах, которые остались в тени благодаря темным линиям и знакам, заряд сохранился. Этот заряд в процессе «проявления» притянет частицы тонкодисперсного красителя, тоже уже подготовленного.

Перемешиваясь в сосуде со стеклянным бисером, частички красителя тоже, как и барабан, приобрели заряды статического электричества. Но их заряды противоположного знака; обычно барабан получает положительные заряды, а краситель — отрицательные. Положительный же заряд, но более сильный, чем на барабане, получает и бумага, на которую нужно перенести изображение.

Когда ее плотно прижмут к барабану (разумеется, это делается не вручную, до барабана вообще нельзя дотрагиваться), более сильный заряд перетянет к себе частички красителя, и электрические силы будут удерживать краситель на бумаге. Конечно, рассчитывать на то, что эти силы будут действовать вечно или по крайней мере достаточно долго, не приходится. Поэтому последняя стадия получения электрографических копий — термообработка, происходящая тут же, в машине.

Применяемый краситель способен плавиться и впитываться бумагой. После термообработки он надежно закрепляется на листе (его трудно стереть резинкой). Весь процесс занимает не больше 1,5 минуты. А пока шла термообработка, селеновый барабан успел повернуться вокруг своей оси и специальные щетки сняли с него остатки старого красителя. Поверхность барабана готова к приему нового изображения.

 

Статья на тему Селен история

Теллур — Википедия

Теллур
← Сурьма | Иод →
Серебристый блестящий неметалл
Tellurium crystal.jpg

Образец теллура

Название, символ, номер Теллу́р / Tellurium (Te), 52
Атомная масса
(молярная масса)
127,60(3)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2 5p4
Радиус атома 160 пм
Ковалентный радиус 136 пм
Радиус иона (+6e) 56 211 (−2e) пм
Электроотрицательность 2,1[2] (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления +6, +4, +2, −2[3]
Энергия ионизации
(первый электрон)
 869,0 (9,01) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 6,24 г/см³
Температура плавления 722,7 K
Температура кипения 1263 K
Уд. теплота плавления 17,91 кДж/моль
Уд. теплота испарения 49,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,8[4] Дж/(K·моль)
Молярный объём 20,5 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=4,457 c=5,929[5]
Отношение c/a 1,330
Теплопроводность (300 K) 14,3 Вт/(м·К)
Номер CAS 13494-80-9
52

Теллур

4d105s25p4

Теллу́р — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы, халькогены), 5-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов.

Впервые был найден в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францем Йозефом Мюллером (впоследствии барон фон Райхенштейн), на территории Австро-Венгрии. В 1798 году Мартин Генрих Клапрот выделил теллур и определил важнейшие его свойства.

От латинского tellus, родительный падеж telluris, Земля (название предложил Мартин Клапрот)[6][7].

Содержание в земной коре 1⋅10−6% по массе[8]. Известно около 100 минералов теллура. Наиболее часты теллуриды меди, свинца, цинка, серебра и золота. Изоморфная примесь теллура наблюдается во многих сульфидах, однако изоморфизм Te — S выражен хуже, чем в ряду Se — S, и в сульфиды входит ограниченная примесь теллура. Среди минералов теллура особое значение имеют алтаит (PbTe), сильванит (AgAuTe4), калаверит (AuTe2), гессит (Ag2Te), креннерит [(Au, Ag)Te], петцит (Ag3AuTe2), мутманнит [(Ag, Au)Te], монбрейит (Au2Te3), нагиагит ([Pb5Au(Te, Sb)]4S5), тетрадимит (Bi2Te2S). Встречаются кислородные соединения теллура, например, ТеО2 — теллуровая охра.

Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se).

Типы месторождений[править | править код]

Большая часть упомянутых минералов развита в низкотемпературных золото-серебряных месторождениях, где они обычно выделяются после основной массы сульфидов совместно с самородным золотом, сульфосолями серебра, свинца, а также с минералами висмута. Несмотря на развитие большого числа теллуровых минералов, главная масса теллура, извлекаемого промышленностью, входит в состав сульфидов других металлов. В частности, теллур в несколько меньшей степени, чем селен, входит в состав халькопирита медно-никелевых месторождений магматического происхождения, а также халькопирита, развитого в медноколчеданных гидротермальных месторождениях. Теллур находится также в составе пирита, халькопирита, молибденита и галенита месторождений порфировых медных руд, полиметаллических месторождений алтайского типа, галенита свинцово-цинковых месторождений, связанных со скарнами, сульфидно-кобальтовых, сурьмяно-ртутных и некоторых других. Содержание теллура в молибдените колеблется в пределах 8—53 г/т, в халькопирите 9—31 г/т, в пирите — до 70 г/т.

Основной источник — шламы электролитического рафинирования меди и свинца. Шламы подвергают обжигу, теллур остается в огарке, который промывают соляной кислотой. Из полученного солянокислого раствора теллур выделяют, пропуская через него сернистый газ SO2.

Для разделения селена и теллура добавляют серную кислоту. При этом выпадает диоксид теллура ТеО2, а H2SeO3 остается в растворе.

Из оксида ТеО2 теллур восстанавливают углём.

Для очистки теллура от серы и селена используют его способность под действием восстановителя (Al, Zn) в щелочной среде переходить в растворимый дителлурид динатрия Na2Te2:

6Te+2Al+8NaOH→3Na2Te2+2Na[Al(OH)4]{\displaystyle {\mathsf {6Te+2Al+8NaOH\rightarrow 3Na_{2}Te_{2}+2Na[Al(OH)_{4}]}}}

Для осаждения теллура через раствор пропускают воздух или кислород:

2Na2Te2+2h3O+O2→4Te+4NaOH{\displaystyle {\mathsf {2Na_{2}Te_{2}+2H_{2}O+O_{2}\rightarrow 4Te+4NaOH}}}

Для получения теллура особой чистоты его хлорируют

Te+2Cl2→TeCl4{\displaystyle {\mathsf {Te+2Cl_{2}\rightarrow TeCl_{4}}}}

Образующийся тетрахлорид очищают дистилляцией или ректификацией. Затем тетрахлорид гидролизуют водой:

TeCl4+2h3O→TeO2+4HCl{\displaystyle {\mathsf {TeCl_{4}+2H_{2}O\rightarrow TeO_{2}+4HCl}}},

а образовавшийся ТеО2 восстанавливают водородом:

TeO2+2h3→Te+2h3O{\displaystyle {\mathsf {TeO_{2}+2H_{2}\rightarrow Te+2H_{2}O}}}

Цены[править | править код]

Теллур — редкий элемент, и значительный спрос при малом объёме добычи определяет высокую его цену (около $200–300 за кг в зависимости от чистоты), но, несмотря на это, диапазон областей его применения постоянно расширяется.

Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый. При нагревании приобретает пластичность. Кристаллическая решётка — гексагональная. Коэффициент теплового расширения — 1,68·10−5 K−1. Диамагнетик. Полупроводник с шириной запрещённой зоны 0,34 эВ, тип проводимости — p в нормальных условиях и при повышенной температуре, n — при пониженной температуре (граница перехода — от −80 °C до −100 °C в зависимости от чистоты)[9].

Изотопы[править | править код]

Известны 38 нуклидов и 18 ядерных изомеров теллура с атомными числами от 105 до 142[10]. Теллур — самый лёгкий элемент, чьи известные изотопы подвержены альфа-распаду (изотопы от 106Te до 110Te). Атомная масса теллура (127,60 г/моль) превышает атомную массу следующего за ним элемента — иода (126,90 г/моль).

В природе встречается восемь изотопов теллура. Шесть из них, 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te и 126Te — стабильны[10][11]. Остальные два — 128Te и 130Te — радиоактивны, оба они испытывают двойной бета-распад, превращаясь в изотопы ксенона 128Xe и 130Xe, соответственно. Стабильные изотопы составляют лишь 33,3 % от общего количества теллура, встречающегося в природе, что является возможным благодаря чрезвычайно долгим периодам полураспада природных радиоактивных изотопов. Они составляют от 7,9⋅1020 до 2,2⋅1024 лет. Изотоп 128Te имеет самый долгий подтверждённый период полураспада из всех радионуклидов — 2,2⋅1024 лет или 2,2 септиллиона[12] лет, что примерно в 160 триллионов раз больше оценочного возраста Вселенной.

В химических соединениях теллур проявляет степени окисления −2; +2; +4; +6. Является аналогом серы и селена, но химически менее активен, чем сера. Растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100 °C[9].

С кислородом образует соединения TeO, TeO2, TeO3. В виде порошка окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид TeO2. При нагреве на воздухе сгорает, образуя TeO2 — прочное соединение, обладающее меньшей летучестью, чем сам теллур. Это свойство используется для очистки теллура от оксидов, которые восстанавливают проточным водородом при температуре 500—600 °C. Диоксид теллура плохо растворим в воде, хорошо — в кислых и щелочных растворах[9].

В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.

Теллур образует соединение с водородом при нагревании, легко реагирует с галогенами, взаимодействует с серой, фосфором и металлами. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой образует сульфит. Образует слабые кислоты: теллурводородную (H2Te), теллуристую (H2TeO3) и теллуровую (H6TeO6), большинство солей которых плохо растворимы в воде[9].

Сплавы[править | править код]

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей). При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Также важно то обстоятельство, что легированный теллуром свинец при обработке пластической деформацией не разупрочняется, и это позволяет вести технологию изготовления токоотводов аккумуляторных пластин методом холодной высечки и значительно увеличить срок службы и удельные характеристики аккумулятора.

В составе сплава CZT (теллурид кадмия-цинка, CdZnTe) применяется в производстве детекторов рентгеновского и гамма- излучений, которые работают при комнатной температуре.

Термоэлектрические материалы[править | править код]

Монокристалл теллурида висмута

Также велика его роль в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия. Очень важное значение в ближайшие годы приобретёт производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72—78 %) КПД, что позволит применить их в энергетике и в автомобильной промышленности.

Так, например, недавно обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов, что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах, но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура, висмута и цезия, который позволил получить рекордное охлаждение до −237 °C. В то же время, как термоэлектрический материал, перспективен сплав теллур-селен (70 % селена), который имеет коэффициент термо-ЭДС около 1200 мкВ/К.

Узкозонные полупроводники[править | править код]

Совершенно исключительное значение также получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками для обнаружения излучения от стартов ракет и наблюдения за противником из космоса через атмосферные окна (не имеет значения облачность). КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности.

Высокотемпературная сверхпроводимость[править | править код]

Ряд систем, имеющих в своем составе теллур, недавно обнаружили существование в них трёх (возможно, четырёх) фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого азота.

Производство резины[править | править код]

Отдельной областью применения теллура является его использование в процессе вулканизации каучука.

Производство халькогенидных стёкол[править | править код]

Теллур используется при варке специальных марок стекла (где он применяется в виде диоксида), специальные стёкла, легированные редкоземельными металлами, применяются в качестве активных тел оптических квантовых генераторов.

Кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являются полупроводниками, это свойство находит применение в электронике.

Специальные сорта теллурового стекла (достоинство таких стёкол — прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), применяются в конструировании специальной химической аппаратуры (реакторов).

Источники света[править | править код]

Ограниченное применение теллур находит для производства ламп с его парами — они имеют спектр, очень близкий к солнечному.

CD-RW[править | править код]

Сплав теллура применяется в перезаписываемых компакт-дисках (в частности, фирмы Mitsubishi Chemical Corporation марки «Verbatim») для создания деформируемого отражающего слоя.

Микроколичества теллура всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена[источник не указан 2055 дней].

Физиологическое действие[править | править код]

Теллур и его летучие соединения токсичны. Попадание в организм вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию. ПДК в воздухе колеблется для различных соединений 0,007—0,01 мг/м³, в воде 0,001—0,01 мг/л. Канцерогенность теллура не подтверждена[13].

В целом соединения теллура менее токсичны, чем соединения селена[источник не указан 2055 дней].

При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих летучих теллурорганических соединений — алкилтеллуридов, в основном диметилтеллурида (CH3)2Te. Их запах напоминает запах чеснока, поэтому при попадании в организм даже малых количеств теллура выдыхаемый человеком воздух приобретает этот запах, что является важным симптомом отравления теллуром[14][15][16].

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. ↑ Tellurium: electronegativities (англ.). WebElements. Дата обращения 5 августа 2010.
  3. ↑ Leddicotte, G. W. (1961), The radiochemistry of tellurium, Nuclear science series, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council, с. 5, <http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?rc000049.pdf> 
  4. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 514. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  5. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Tellurium | crystal structures
  6. Илья Леенсон. Язык химии. Этимология химических названий. — Litres, 2017-09-05. — 433 с. — ISBN 9785040301225.
  7. Николай Александрович Фигуровский. Открытие химических элементов и происхождение их названий. — Наука, 1970. — 218 с.
  8. Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: «Химия», 1977, переработанное. — С. 395. — 720 с.
  9. 1 2 3 4 Теллур — статья из Большой советской энциклопедии.
  10. 1 2 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
  11. ↑ Изотоп теллур-123 считался радиоактивным (β-активным с периодом полураспада 6⋅1014 лет), однако после дополнительных измерений он был признан стабильным в пределах чувствительности эксперимента.
  12. ↑ 2,2 квадриллиона лет — по длинной шкале.
  13. ↑ Tellurium (неопр.). International Programme on Chemical Safety (28 января 1998). Дата обращения 12 января 2007. Архивировано 4 августа 2012 года.
  14. Wright, PL; B. Comparative metabolism of selenium and tellurium in sheep and swine (англ.) // AJP – Legacy : journal. — 1966. — Vol. 211, no. 1. — P. 6—10. — PMID 5911055.
  15. Müller, R.; Zschiesche, W.; Steffen, H. M.; Schaller, K. H. Tellurium-intoxication (англ.) // Klinische Wochenschrift (англ.)русск. : journal. — 1989. — Vol. 67, no. 22. — P. 1152—1155. — DOI:10.1007/BF01726117. — PMID 2586020.
  16. Taylor, Andrew. Biochemistry of tellurium (англ.) // Biological Trace Element Research (англ.)русск.. — Springer, 1996. — Vol. 55, no. 3. — P. 231—239. — DOI:10.1007/BF02785282. — PMID 9096851.

Селен и живые организмы — Знаешь как

В одной из научно-технических книг, выпущенных в 60-х годах, было такое утверждение: «Селен —один из наиболее сложных и наименее изученных полупроводников». Сейчас так бы уже не написали. Предметом дискуссий остается биологическая роль элемента № 34.Уже упоминалось, что все соединения селена ядовиты. Если предельно допустимая концентрация аморфного селена в воздухе рабочих помещений 2 мг/м3, то большинства его соединений 5 0,2 мг/м3 в пересчете на селен. И в то же время в тканях большинства живых существ есть селен — от 0,01 до 1 мг/кг.

Избыток селена в почве — причина известного заболевания скота, так называемого алколоиза. У домашних животных, пораженных этим заболеванием, начинает выпадать шерсть, деформируются, принимая уродливые формы, рога и копыта. Однако еще в 1967 г. было доказано, что одно из соединений элемента № 34 — селенит натрия Na2SeО3 может быть очень полезным в ветеринарии и животноводстве. Микродозы этой соли избавляли цыплят от эксудативного диатеза; в опытах с крысами, которым давали специальный корм, что со временем должно было привести к развитию у них некроза печени, эта соль оказалась надежнейшим профилактическим средством против болезни.

 

А вскоре биологи выяснили еще более важный факт: недостаток селена в организме (недостаток, а не избыток!) вызывает те же изменения, что и недостаток витамина Е. Но и это еще не все. Как это ни странно, но одну из самых важных ролей селена в живом организме установил не биолог, не химик даже, а физик.

В 1952 г. молодой советский физик Г. А. Абдуллаев, впоследствии президент Академии наук Азербайджанской ССР, заметил, что спектральные чувствительности человеческого глаза и элементного селена, применяемого в фотоэлементах, практически совпадают. На этом совпадении можно было строить предположение о том, что селен и в живом организме занимается преобразованием световой энергии в электрическую, а точнее — в энергию электрического потенциала сетчатки глаза. И это — начало нашего зрительного восприятия окружающего.

 

Довольно долго это предположение оставалось лишь предположением, а потом медики обнаружили селен в сетчатке. У человека его оказалось немного — около 7 мкг, зато у зоркого орла — в 100 с лишним раз больше, 780 мкг. Позже в опытах с живыми кроликами была установлена прямая зависимость между остротой зрения и содержанием селена в глазах.

Установлены также влияние селена на многие ферментативные реакции и защитные свойства некоторых соединений этого элемента при лучевом поражении. И теперь уже в энциклопедиях пишут о потребности человека и животных в селене. Правда, она не велика по количеству — 50—100 мкг на килограмм рациона.

 

А большие дозы селена вредны. В больших дозах он замедляет окислительно-восстановительные реакции в организме, нарушает синтез незаменимой аминокислоты метионина, недостаток которой приводит к тяжелым функциональным расстройствам.

Биологическая роль селена оказалась намного значительнее, чем считали прежде. Но она, эта роль, как и прежде, неодиоплановая: на одной и той же «сцене» — в живом организме — элемент № 34 может выступать и как «герой» и как «злодей».

 

В СЕЛЕНИТЕ НЕТ СЕЛЕНА. Селен принадлежит к числу довольно редких элементов. Распространенность его в земной коре — 5-10~6%. Иногда, крайне редко, он встречается в виде самородков. Редки и его собственные минералы: науманнит Ag2Se, клау-сталит PbSe, берцелианит Cu2Se (названный так в честь первооткрывателя селена). А известный минерал селенит, название которого, казалось бы, явно указывает на то, что этот минерал селенсодержащий, вообще лишен селена. Селенит — разновидность гипса, минерал кальция, селена же в нем не больше, чем любого другого рассеянного элемента. Источником получения селена служат шламы медеэлектролитных заводов, сернокислотного и целлюлозно-бумажного производств.

 

КАК ПОЛУЧАЮТ СЕЛЕН? Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно, видимо, напомнить, что такое шлам. Прежде всего, шлам это не хлам, а ценное сырье, из которого извлекают не только селен и теллур, а, между прочим, и золото. А физически шлам — это взвесь различных веществ, оседающая на дно электролитических   ванн   и   варочных   котлов.   Если  хотите,  шлам — это грязь, но грязь драгоценная: в шламе медеэлектролитных заводов селен, как правило, присутствует в виде селенида серебра — этот элемент взаимодействует с благородными металлами. Расскажем коротко, как получают селен именно из такого шлама. Методов несколько. Окислительный обжиг с отгонкой образующейся двуокиси селена SeO2; это вещество в отличие от двуокиси теллура, не говоря уже о содержащихся в шламе тяжелых металлах, довольно легко возгоняется. Другой способ — нагревание шлама с концентрированной серной кислотой и последующая отгонка той же двуокиси. Применяют также метод окислительного спекания Шлама с содой. В этом случае образуются растворимые в воде соли селенистой и селеновой кислот. Раствор этих солей упаривают, подкисляют и кипятят. При кипячении шестивалеитный селен переходпт в четырехвалентный. Из этих соединений и восстанавливают элементный селен, действуя па них сернистым газом.

 

ИЗОТОПЫ СЕЛЕНА. Природный селен состоит из шести изотопов с массовыми числами 74, 76, 77, 78, 80 (самый распространенный) и 82. Среди многочисленных радиоактивных изотопов этого элемента практически важен (как радиоизотопный индикатор) селен-75 с периодом полураспада 127 дней. Всего сейчас известно 17 изотопов элемента № 34.

 

СЕЛЕНИДЫ. Эти соединения селена с металлами по составу аналогичны сульфидам. Некоторые селениды, как и сам селен, нашли применение в нелинейной оптике, полупроводниковой и лазерной технике.

НЕ ТАК УЖ МАЛО. В 1975 г., по оценкам американских специалистов, в мире производилось около 10 тыс. т селена.

СЕЛЕН В АСТРАХ. Некоторые растения способны концентрировать селен, извлекая его из почвы. Среди них — широко известный осенний цветок астра.

 

ТЕРМОПАРА ИЗ ДВУХ СЕЛЕНИДОВ. О том, что на искусственных спутниках Земли работают источники энергии с изотопами плутоний-238 и полоний-210, в печати сообщалось не раз. Сообщалось также, что тепловая энергия радиоактивного распада преобразуется в электрическую. Но как это делается, с помощью каких материалов, печать, во всяком случае массовая, до поры до времени умалчивала. Лишь в 1976 г. появились сообщения, что на американских спутниках связи энергия излучения плутония преобразуется в электричество термопарами из селенида меди и селенида редкоземельного элемента гадолиния.

Примерно в то же время в печать просочились сообщения о том, что обтекатели некоторых зарубежных сверхзвуковых истребителей покрывают эрозионностойкой пленкой селенида цинка.

Статья на тему Селен и живые организмы

Author: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о