Селен (Se) - малюнок

Селен (Se) — опис, характеристика, властивості



Робота з таблицею Менделєєва починається з вивчення хімічних елементів. Для людства селен все ще є одним з найзагадковіших і багатоликих мінеральних речовин. Його виявили не тільки в природі, але і в тілі людини.

Селен

Історія елемента

Елемент був відкритий Й. Я. Берцеліусом в 1817 році. Шведський хімік і мінералог проводив досліди з сірчаною кислотою разом з Я. Г. Ганом. Вчені виявили в речовині червонувато-коричневий осад з рідкісним запахом, який тоді служив визначенням присутності телуру.

Берцеліус вирішив дослідити осад, сподіваючись виявити новий метал. Після вивчення цього явища він зміг виявити невідому речовину, яка за властивостями нагадувала телур. Оскільки другий елемент був названий на честь землі, хімік назвав новий елемент Selenium (селен), що перекладається з латинської як «місяць».

У 1873 році Віллоубі Сміт довів, що електричний опір елемента залежить від освітленості. Через кілька років були розроблені перші продукти у вигляді комірок на основі селену, які використовували в фотофоні, створеному А. Г. Беллом.

За допомогою селену можна було змінювати електропровідність світлових променів, які відбивалися від дзеркала під впливом звуку. Корисна властивість селену дозволила використовувати його в різних вимірниках освітленості.

У першій половині XX століття почали виробляти випрямлячі на основі цього елемента, які замінили мідно-закисні вироби. Напівпровідникові діоди на основі селену широко використовували до 1970-х років.

Але коли почалися масові отруєння працівників на селенових заводах і тварин, що поїдали траву біля цих підприємств, люди зрозуміли, що хімічний елемент токсичний.

В середині минулого століття вчені розкрили біологічне значення речовини для живих організмів.

Чорний, сірий та червоний селен (зліва на право)
Чорний, сірий та червоний селен (зліва на право)

Знаходження селену в природі та його отримання

Селен в обсязі 500 мг/т міститься в земній корі. Основні риси речовини можна визначити по близькому відношенню іонних радіусів селену і сірки. З “місячним” елементом утворюються 37 мінералів, включаючи:

  • ашаваліт;
  • гуанахуатит;
  • клаусталіт;
  • платиніт;
  • тіманніт;
  • хастіт.

Селен, у вигляді самородків, зустрічається досить рідко. Його мінерали можна знайти частіше, але добувають матеріал, в основному, з сульфідів. У цих сполуках об’єм неметалу варіюється в межах 7-100 г/т. У морській воді концентрація речовини становить 0,4 мкг/л.

Основним джерелом селену виступають шлами свинцевих камер і пил, що утворюється при випалюванні сульфідів з відповідною речовиною.

Сировину обробляють концентрованою сірчаною кислотою з нітратом натрію. В результаті реакції утворюється селенова кислота з формулою H2SeO3 та в невеликому об’ємі селенатна кислота (H2SeO4). Потім селенатну кислоту обробляють сірчистим газом і отримують елементарний селен і сірчану кислоту.

Щоб очистити отриманий осад, його спалюють в кисні, який насичують парами азотної кислоти. В результаті утворюється чистий діоксид селену. У розчин SeO2 додають соляну кислоту, потім через неї пропускають сірчистий газ, після чого потрібний елемент осідає. Отриману речовину переплавляють та фільтрують через склотканинне або активоване вугілля. Остання стадія очищення селену складається з його дистиляції в вакуумі.

Характеристика селена - таблиця

Будова атома і структура

Селен знаходиться в 4-му періоді VI групи хімічних елементів. Неметал має порядковий номер 34, його позначення в таблиці — Se. Атомна маса становить 78,96 а. е. м., електронна формула селена — 1s22s22p63s23p63d104s24p4. Атом селену має ядро з позитивним зарядом +34. У нього входять 34 протони, 45 нейронів та 34 електрони, які рухаються по 3-м орбітам.

Елемент відрізняється цікавою конфігурацією. На зовнішньому енергетичному рівні розташовуються 6 валентних негативно заряджених частинок. Оскільки в атомі селену є два неспарених електрони, це говорить про його ковалентність.

Речовина може бути представлена у двох модифікаціях:

  • кристалічна (моноклінний і гексагональний селен);
  • аморфна.

У другому випадку селен має порошкоподібну, колоїдну або склоподібну форму. Аморфна модифікація нестійка. Червоний порошкоподібний або колоїдний селен утворюється при відновленні з розчину селенатної кислоти. Щоб отримати склоподібну форму чорного кольору, речовину будь-якої модифікації нагрівають до температури 220 °C, а потім відразу ж охолоджують.

Гексагональний селен темно-сірого відтінку стійкий в термодинамічних умовах. Будь-яку форму речовини нагрівають до температури плавлення і потім охолоджують до 180-200°C, витримуючи цей показник певний період.

Селен2

Фізичні особливості

Селен належить до групи халькогенів. Неметал являє собою крихку і непрозору речовину чорного кольору. У нестійкій формі має відтінок кіновар. Володіє металічним блиском.

Основні характеристики селену в гексагональніймодифікації:

  • твердість за шкалою Мооса — 2;
  • густина – 4,8 г/см3;
  • температура плавлення – 217 °C;
  • температура кипіння – 685-688°C;
  • колір риси – червоний.

Гнучкий матеріал належить до діамагнетиків. Він характеризується високим оптичним рельєфом і анізотропією. Колір мінералу в повітрі – білий. У імерсії (мікроскопічне спостереження) відтінок стає темнішим і може бути сірувато-коричневим. Тільки на просвіті хімічний елемент набуває червоного забарвлення.

Селен3

Хімічна властивість

Оскільки селен характеризується двома неспареними електронами, ступінь окислення селену дорівнює +2. Але у речовини є вакантні орбіталі на четвертому рівні 4d-підрівня. Це говорить про те, що елемент може перебувати в збудженому стані, при якому ступінь окислення змінюється на +4.

За хімічними властивостями селен близький до телуру та сірки, займаючи проміжне місце між ними. Однак в з’єднаннях зі ступенем окислення -2 він служить сильним відновником, а з показником +6 — окислювачем.

Проста речовина селен відрізняється меншою активністю, ніж сірка. Елемент здатний самостійно горіти в повітрі. Окислення селену відбувається тільки при нагріванні. Речовина горить синім полум’ям. Бурхливі реакції з селеном спостерігаються при взаємодії з лужними металами.

Хімічний елемент може утворювати з киснем кілька оксидів. SeO2 і SeO3 виступають ангідридами селенистої кислоти, з якої отримують селенат і селеніт. Також неметал може утворювати SeO і SeO5. Діоксид селену (SeO2) являє собою кристалічну речовину. Він добре розчиняється у воді і вважається досить стійким з’єднанням.

Селен4

Заходи безпеки при роботі з селеном

“Місячний” елемент належить до третього класу небезпеки, тому з токсичною речовиною та її сполуками слід працювати обережно. За характером впливу на людський організм селен нагадує миш’як. Він може вражати печінку, нирки і ЦНС. У металевій формі речовина менш токсична. Найбільш небезпечними сполуками вважаються:

  • діоксид селену;
  • селеноводень;
  • селеніти натрію або літію.

Якщо речовина у формі металевого порошку потрапила в організм через рот, тоді у людини виникнуть сильні болі в животі і діарея. Потерпілому не потрібна допомога, якщо об’єм токсичного матеріалу не перевищував 1 г. Через якийсь час симптоми пройдуть самостійно.

При контакті з солями селену можуть виникнути опіки або алергічна реакція у вигляді дерматиту. Діоксид селену викликає різкий біль і оніміння. Сполуки хімічного елемента можуть сильно подразнити слизові оболонки. Також вони викликають почервоніння, а при попаданні в органи зору — ріжучий біль, сльозотеча і кон’юнктивіт.

Сфери застосування селену

Селен, а також його сполуки і сплави, широко використовуються як напівпровідника для випрямлячів змінного струму. У сучасній технології застосовують селеніди вісмуту, олова, свинцю, сурми.

Неметал використовується і в інших областях:

  • Ця речовина необхідно при створенні фототехніки.
  • У вигляді джерела випромінювання для дефектоскопії застосовують радіоактивний ізотоп селен-75.
  • Селен може використовуватися як наповнювач в гумовій промисловості.
  • У металургії елемент необхідний для додання отриманим сплавом дрібнозернистої структури.
  • У скляній промисловості речовина використовується для знебарвлення або фарбування прозорого матеріалу в червоні або рожеві відтінки. Зазвичай для цього вибирають металеву форму елемента або селенистокислий натрій. Селеном пофарбовані рубінові зірки Московського Кремля.
  • Матеріал застосовується і у виробництві керамічних виробів, яким він надає червонуваті відтінки. Також цією речовиною фарбують емалі.

Хоча селен і належить до токсичних речовин, він може використовуватися і у медичній сфері завдяки своїм антиоксидантним властивостям. Він виступає потужним протираковим засобом.

Препарати з селеном застосовують в профілактиці розвитку різних хвороб. У малих концентраціях речовина пригнічує гістамін. Селен має протиалергічний і антидистрофічний ефект. Солі неметалу позбавляють від гіпотонії при шоці і колапсі.

Селен5

Значення для людини

Селен – життєво необхідний для живих організмів мікроелемент. Він міститься в активних центрах деяких білків у вигляді амінокислот селеноцистеїну.

Об’єм селену в людському організмі становить 10-14 мг.

Основна частина знаходиться в печінці, нирках, селезінці, яєчках і насіннєвих канатиках у чоловіків. У невеликих кількостях мікроелемент присутній в:

  • кістковому мозку;
  • серці;
  • легенях;
  • шкірі;
  • волоссі;
  • нігтях.

Речовина взаємодіє з різними вітамінами і ферментами. Селен виявлений у складі понад 30 біологічних сполук. Завдяки вченим вдалося дізнатися про користь і шкоду селену для організму людини:

  • Мікроелемент відновлює роботу нервової та ендокринної системи.
  • Препарати з цією речовиною підсилюють імунітет.
  • Селен покращує функцію судин і перешкоджає розвитку серцево-судинних патологій.
  • Сильний антиоксидант гальмує старіння організму і виводить з нього чужорідні речовини.
  • Неметал знижує можливість розвитку злоякісних пухлин.
  • Він покращує роботу статевих залоз і стимулює репродуктивну функцію.
  • Селен нормалізує процеси обмінів в людському організмі і захищає його від можливої токсичної дії кадмію, ртуті, свинцю, срібла і талію.
  • Речовина зменшує болі при запаленнях.

Селен також бере участь в обміні білків, жирів і вуглеводів. Без нього не обходяться окислювально-відновні процеси.

З цікавих фактів про селену потрібно відзначити, що він контролює весь цикл життя клітини.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *