Селен в таблице Менделеева: свойства химического элемента

История элемента

Элемент был открыт Дж. Я. Берцелиусом в 1817 году. Шведский химик и минералог проводил опыты с серной кислотой вместе с Я. Г. Ган. Ученые обнаружили в веществе красновато-коричневый осадок с редким запахом, который затем был использован для определения наличия теллура. Берцелиус решил исследовать отложения, надеясь найти новый металл. Изучив это явление, он смог идентифицировать неизвестное вещество, которое по своим свойствам напоминало теллур. Поскольку второй элемент был назван в честь Земли, химик назвал новый элемент Selenium (селен), что в переводе с латыни означает «луна».

В 1873 году Уиллоуби Смит продемонстрировал, что электрическое сопротивление клетки зависит от света. Несколько лет спустя были разработаны первые клеточные продукты на основе селена, которые использовались в фотографическом фоне, разработанном AG Bell. С помощью химического элемента можно было изменять электропроводность световых лучей, которые отражались от зеркала под действием звука. Полезное свойство селена позволило использовать его в разных люксметрах.

В первой половине ХХ века начали выпускаться выпрямители на основе этого элемента, пришедшие на смену изделиям на основе меди. Полупроводниковые диоды широко использовались до 1970-х годов.

Когда начали происходить массовые отравления рабочих на селеновых заводах и животных, поедающих траву возле этих заводов, люди поняли, что химический элемент токсичен. В середине прошлого века ученые открыли биологическое значение вещества для живых организмов.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Вид	одноосный (+)
Показатели преломления	nω = 3.000 nε = 4.040
Максимальное двулучепреломление	= 1,040
Оптический обзор	очень высоко
Оптическая анизотропия	очень сильный
Цвет в отраженном свете	белый на воздухе, от темно-белого до серовато-коричневого в погружении, красный с просветом
Плеохроизм	видимый от кремово-белого до коричневого
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении	нефлуоресцентный

Нахождение в природе и получение

Неметалл в количестве 500 мг / т содержится в земной коре. Основные характеристики вещества можно определить по тесной взаимосвязи ионных лучей селена и серы. 37 минералов образуются с «лунным» элементом, включая ашавалит, гуанахуатит, клаусталит, платину, тиманнит и гастит. Селен в виде самородков встречается довольно редко. Его минералы встречаются чаще всего, но в основном материал добывается из сульфидов. В этих соединениях объем неметалла колеблется в пределах 7-100 г / т. В морской воде концентрация вещества составляет 0,4 мкг / л.

Основным источником неметаллов является шлам из свинцовых камер и пыль, образующаяся при варке сульфидов с соответствующим веществом. Сырье обрабатывают концентрированной серной кислотой с нитратом натрия. В результате реакции образуется селеновая кислота формулы H2SeO3 и, в небольшом объеме, селеновая кислота (H2SeO4). Затем селеновую кислоту обрабатывают диоксидом серы и получают элементарный селен и серную кислоту.

Для очистки образовавшегося осадка его сжигают в кислороде, насыщенном парами азотной кислоты. В результате получается чистый диоксид селена. К раствору SeO2 добавляют соляную кислоту, затем через него пропускают диоксид серы, осаждая желаемый элемент. Полученное вещество перерабатывают, фильтруют через стеклоткань или активированный уголь. Последний этап очистки элемента включает перегонку в вакууме.

Дополнительная информация

• Категория: Соединения селена
• Селеновая кислота

Происхождение названия элемента

История происхождения названия нового элемента довольно интересна. В периодической таблице Менделеева новый элемент определяется как селен (Se). Свое название он получил от названия нашего естественного спутника.

Первоначально в русскоязычных публикациях элемент назывался «селен» (в 10-х годах 19 века). Впоследствии, после 1835 года, было принято название «селен».

Строение атома и структура

Селен находится в 4-м периоде VI группы химических элементов. Неметалл имеет порядковый номер 34, его обозначение в таблице — Se. Атомная масса 78,96 а.е.м., электронная формула селена 1s22s22p63s23p63d104s24p4. У атома химического элемента есть ядро ​​с положительным зарядом +34. Он состоит из 34 протонов, 45 нейронов и 34 электронов, которые движутся по 3 орбитам.

Элемент имеет интересную конфигурацию. На внешнем энергетическом уровне имеется 6 отрицательно заряженных валентных частиц. Поскольку в атоме селена два неспаренных электрона, это указывает на его ковалентность.

Вещество может быть представлено в двух модификациях:

• кристаллический (моноклинный и гексагональный селен);
• аморфный.

Во втором случае неметалл имеет порошкообразную, коллоидную или стекловидную форму. Аморфная модификация нестабильна. Порошкообразный или коллоидный красный селен образуется путем восстановления из раствора селенозной кислоты. Для получения черной стекловидной формы вещество любой модификации нагревают до температуры 220 ° С, а затем сразу охлаждают.

Гексагональный селен темно-серого оттенка устойчив в термодинамических условиях. Любую форму вещества нагревают до температуры плавления, а затем охлаждают до 180-200 ° С, поддерживая этот показатель в течение определенного времени.

Кристаллическая решётка селена:

500	Кристаллическая решетка
511	Кристаллическая решетка # 1	γ-селен (серый кристаллический селен, металлический селен)
512	Ретикулярная структура	Шестиугольный
513	Параметры решетки	а = 4,364, с = 4,959
514	C / a отчет	1,136
515	Температура Дебая	90 К
516	Название группы пространств симметрии	P121 / c1
517	Номер пространственной группы симметрии	14

Физические особенности

Селен относится к группе халькогенов. Неметалл — хрупкое, матово-черное вещество. В нестабильном виде имеет киноварный оттенок. Имеет металлический блеск.

Основные характеристики селена в гексагональной модификации:

• твердость по шкале Мооса — 2;
• плотность — 4,8 г / см3;
• температура плавления — 217 ° С;
• температура кипения — 685-688 ° С;
• цвет линии красный.

Гибкий материал относится к диамагнетикам. Он отличается высоким оптическим рельефом и анизотропией. Цвет минерала в воздухе белый. При погружении (наблюдение под микроскопом) оттенок становится темнее и может быть серовато-коричневым. Только под воздействием света химический элемент приобретает красный цвет.

Химические свойства

Поскольку неметалл имеет два неспаренных электрона, степень окисления селена составляет +2. Но у вещества есть пустые орбитали на четвертом уровне 4-го подуровня. Это говорит о том, что элемент может находиться в возбужденном состоянии, когда степень окисления меняется на +4.

По химическим свойствам неметалл близок к теллуру и сере, занимая между ними промежуточное место. Однако в соединениях со степенью окисления -2 он действует как сильный восстановитель, а с индексом +6 как окислитель. Простое вещество селен менее активен, чем сера. Стихия способна сама гореть в воздухе. Окисление неметаллов происходит только при нагревании. Вещество горит синим пламенем. Бурные реакции с селеном наблюдаются при взаимодействии с щелочными металлами.

Химический элемент может образовывать с кислородом несколько оксидов. SeO2 и SeO3 действуют как ангидриды селеновой и селенозной кислот, с которыми получаются селенат и селенит. Кроме того, неметалл может образовывать SeO и SeO5. Диоксид селена (SeO2) — кристаллическое вещество. Он хорошо растворяется в воде и считается довольно стабильным соединением.

Меры безопасности

«Лунная» стихия относится к третьему классу опасности, поэтому следует осторожно работать с ядовитым веществом и его соединениями. По характеру воздействия на организм человека селен напоминает мышьяк. Это может повлиять на печень, почки и центральную нервную систему. В металлической форме вещество менее токсично. Наиболее опасными соединениями считаются диоксид селена, селенид водорода и селениты натрия или лития.

Если вещество в виде металлического порошка попадает в организм через рот, человек испытывает сильную боль в животе и диарею. Пострадавшему не потребуется помощь, если объем ядовитого материала не превышает 1 г. Через некоторое время симптомы исчезнут сами по себе.

При контакте с неметаллическими солями на коже могут возникнуть ожоги или аллергическая реакция в виде дерматита. Двуокись селена вызывает сильную боль и онемение. Соединения химического элемента могут сильно раздражать слизистые оболочки. Они также вызывают покраснение и при попадании в органы зрения режущие боли, слезотечение и конъюнктивит.

Формы селена

Существует две модификации селена:

1. Кристаллический (a и b формы моноклинного селена, гексагональная форма селена g).
2. Аморфный (порошкообразная, коллоидная и стекловидная формы селена).

Модификация — аморфный красный селен. Что это? Одна из модификаций нестабильного элемента. Порошкообразная и коллоидная формы селена получают восстановлением вещества из раствора селеновой кислоты H2SeO3.

Черный стекловидный селен можно получить, нагревая элемент любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением.

Шестиугольный селен серого цвета. Эта модификация, наиболее термодинамически стабильная, также может быть получена нагреванием до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Некоторое время необходимо выдерживать такой температурный режим.

Оксид селена

При взаимодействии селена и кислорода образуются многочисленные оксиды: SeO2, SeO3, SeO, Se2O5. В этом случае SeO2 и SeO3 представляют собой ангидриды селенозной (H2SeO3) и селеновой (H2SeO4) кислот, которые образуют селенитные и селенатные соли. Оксид селена SeO2 (легко растворим в воде) и является наиболее стабильным.

Сферы применения

Селен, его соединения и сплавы широко используются в качестве полупроводника в выпрямителях переменного тока. Селениды висмута, олова, свинца, сурьмы используются в современной технике.

Неметалл используется и в других сферах:

• Это вещество необходимо для создания фотоаппаратуры.
• Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве источника излучения для обнаружения дефектов.
• Селен можно использовать в качестве наполнителя в резиновой промышленности.
• В металлургии элемент необходим для придания получаемым сплавам мелкозернистой структуры.
• В стекольной промышленности это вещество используется для обесцвечивания или окрашивания прозрачного материала в красный или розовый оттенки. Обычно для этого выбирают металлическую форму элемента или селенит натрия. Рубиновые звезды Московского Кремля окрашены селеном.
• Материал также используется при производстве керамики, которой он придает красноватые оттенки. Этим веществом окрашиваются и глазури.

Хотя селен является токсичным веществом, его также можно использовать в медицине из-за его антиоксидантных свойств. Неметалл — мощное противораковое средство. Препараты селена используются для предотвращения развития различных заболеваний. В низких концентрациях вещество угнетает гистамин. Селен обладает противоаллергическим и антидистрофическим действием. Неметаллические соли снимают гипотонию при шоке и коллапсе.

Свойства атома селена :

200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	78,96 (3) а.е.м. (г / моль)
202	Электронная конфигурация	1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 3d10 4с2 4п4
203	Электронная оболочка	K2 L8 M18 N6 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (рассчитанный)	103 вечера
205	Эмпирический радиус атома*	115 вечера
206	Ковалентный радиус*	120 часов
207	Ионный радиус (кристаллический)	Se2- 184 (18) вечера, Se4+ 64 (18) вечера, Se6+ 56 (6) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	190 вечера
209	Электроны, протоны, нейтроны	34 электрона, 34 протона, 45 нейтронов
210	Семья (блок)	член семьи p
211	Период в периодической таблице	4
212	Группа по периодической таблице	16 группа (по старой классификации — основная подгруппа 6 группы)
213	Спектр излучения

Воздействие на организм

Селен играет очень важную роль в жизни организма:

• активирует иммунную систему — «стимулирует» лейкоциты для более активного воздействия на вредоносные микроорганизмы (вирусы);
• замедляет процессы старения в организме;
• снижает риск аритмии, внезапной коронарной смерти или кислородного голодания за счет замедления окисления холестерина;
• ускоряет приток крови к мозгу, активизирует умственную деятельность, снимает симптомы хандры и депрессии (утомляемость, вялость, депрессию и тревогу);
• подавляет развитие раковых клеток, обладая антиоксидантными свойствами;
• селен активно борется со свободными радикалами;
• когда он взаимодействует с витамином Е, он действует как противовоспалительное средство.

Конечно, нельзя игнорировать такое важное свойство микроэлемента, как помощь в борьбе с опасными вирусами: ВИЧ / СПИД, гепатит, Эбола.

Благодаря наличию селена вирус задерживается внутри клетки; вещество предотвращает распространение вируса по организму. Но если селена недостаточно, его функция не будет работать должным образом.

Прием селена в сочетании с йодом поможет остановить прогрессирующее заболевание щитовидной железы (недостаток тироксина) и в некоторых случаях стимулировать регресс заболевания (чаще у детей).

В медицине селен также используется для предотвращения сахарного диабета, поскольку он ускоряет потребление глюкозы организмом.

Препарат с витаминами можно назначать беременным. Помогает справиться с симптомами токсикоза, снять усталость и поднять настроение.

Значение для человека

Селен — жизненно важный микроэлемент для живых организмов. Он находится в активных центрах некоторых белков в виде аминокислот селеноцистеина. Объем вещества в организме человека составляет 10-14 мг. Основная часть находится в печени, почках, селезенке, семенниках и семенных канатиках у мужчин. Микроэлемент в небольших количествах присутствует в костном мозге, сердце, легких, коже, волосах и ногтях.

Вещество взаимодействует с различными витаминами и ферментами. Он содержится в более чем 30 биологических соединениях. Благодаря ученым удалось узнать о пользе и вреде селена для человеческого организма:

• Микроэлемент восстанавливает работу нервной и эндокринной систем.
• Препараты с этим веществом повышают иммунитет.
• Селен улучшает функцию сосудов и предотвращает развитие сердечно-сосудистых заболеваний.
• Мощный антиоксидант тормозит старение организма и выводит из него инородные вещества.
• Неметалл снижает вероятность развития злокачественных опухолей.
• Он улучшает работу половых желез и стимулирует репродуктивную функцию.
• Селен нормализует обменные процессы в организме человека и защищает его от возможного токсического воздействия кадмия, ртути, свинца, серебра и таллия.
• Вещество уменьшает боль при воспалении.

Микроэлемент также участвует в метаболизме белков, жиров и углеводов. Без него не могут обойтись окислительно-восстановительные процессы. Из интересных фактов о селене следует отметить, что он контролирует весь жизненный цикл клетки.

Полезные продукты

Для человека суточная доза селена составляет 70-110 мкг. Объем зависит от возраста и пола человека. Для взрослых мужчин максимальное количество вещества в сутки — 140 мкг.

Селен богат продуктами как животного, так и растительного происхождения:

• хлопья;
• оливковое масло;
• арахис;
• помидоры;
• оливки;
• чеснок;
• грибы;
• рыба и другие морепродукты;
• говяжьи почки и печень;
• морская соль;
• ржаной хлеб;
• куриные яйца.

Повышение содержания микроэлемента в организме человека может вызвать тошноту, рвоту или диарею. В некоторых случаях развивается депрессия. На избыток вещества указывают такие симптомы, как пожелтение и шелушение кожи, разрушение ногтей, выпадение волос, отсутствие аппетита, постоянная утомляемость и нарушения центральной нервной системы. Если количество ртути, меди или сульфатов в организме увеличивается, значит, не хватает селена. Использование лекарств от малярии может привести к дефициту этого элемента.

Селен играет важную роль не только в различных сферах жизни человека, но и в его организме. При правильной диете удастся сохранить объем вещества на нужном уровне.

Изотопы

В природе существует 6 изотопов селена (74Se, 76Se, 77Se, 78Se, 80Se и 82Se), пять из которых известны как стабильные, а один (82Se) подвергается двойному бета-распаду с периодом полураспада 9,7 × 1019 лет. Кроме того, еще 24 радиоактивных изотопа (а также 9 метастабильных возбужденных состояний) были искусственно созданы в диапазоне массовых чисел от 65 до 94.

Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов селена:

Содержание изотопов в природе,% Период полураспада

73 Если	—	7,1 часов
74 Если	0,87	—
75 Если	—	120.4 дней
76 Если	9.02	—
77 Если	7,58	—
77 мс	—	17,5 секунды
78 Если	23,52	—
79 Если	—	6,5104 года
79 мс	—	3.91 мин
80 Если	49,82	—
81 Если	—	18,6 мин
81 мс	—	62 мин
82 Если	9,19	—
83 мс	—	69 сек.
83 Если	—	25 минут

Общие сведения:

100	Общий*
101	Имя	Селен
102	Прежнее название
103	Латинское название	Селен
104	Английское имя	Селен
105	Условное обозначение	Понимаете
106	Атомный номер (номер в таблице)	34
107	Вид	Неметалл
108	Группа	Халькоген
109	Открытым	Джонс Якоб Берцелиус, Иоганн Готлиб Хан, Швеция, 1817 г
110	Год открытия	1817 гр.
111	Внешний вид и др.	Хрупкий неметаллический серый цвет или различные оттенки красного или черного, блестящий при изломе
112	Источник	Натуральный материал
113	Изменения
114	Аллотропные модификации	Несколько аллотропных модификаций селена, в том числе.: — γ-селен, серый кристаллический селен, металлический селен (наиболее стабильная форма)
115	Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	2D материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по весу)	0 %
119	Содержится в земной коре (по массе)	5,0 10-6 %
120	Содержится в морях и океанах (по массе)	4,5 10-8 %
121	Содержится во вселенной и пространстве (по массе)	3,0 10-6 %
122	Содержание в Солнце (по массе)
123	Содержание метеорита (по массе)	0,0013 %
124	Содержание в организме человека (по весу)	5,0 10-6 %

Биологическая роль

Он входит в состав активных центров некоторых белков в виде аминокислоты селеноцистеина.

Микроэлемент, но большинство соединений довольно токсичны (селеноводород, селеновая кислота и селеноза) даже в умеренных концентрациях.

Наличие селена в организме человека

В нашем организме содержится около 10-14 миллиграммов этого вещества, которое в большей степени сконцентрировано в таких органах, как печень, почки, сердце, селезенка, яички и семенной канатик у мужчин, а также в ядрах клеток.

Потребность человеческого организма в микроэлементе, таком как селен, невысока. Всего 55-70 мкг для взрослых. Максимальная суточная доза — 400 мкг. Однако существует заболевание, называемое болезнью Кешана, которое возникает при недостатке этого элемента. До 1960-х годов селен считался ядовитым веществом, негативно влияющим на организм человека. Но после детального изучения были сделаны противоположные выводы.

Часто при обнаружении патологического содержания селена врачи могут назначить специальные препараты, содержащие комбинацию цинк-селен-магний, вещества, которые в сочетании восполнят его дефицит в организме. Конечно, не исключены продукты, содержащие селен.

Интересные опыты над селеном

Перед тем, как начинать эксперименты с этим элементом, стоит помнить, что любое соединение с селеном ядовито, поэтому необходимо принять все меры безопасности, например, носить средства защиты и проводить реакции в вытяжном шкафу.

Цвет селена появляется в результате приятной на вид реакции. Если диоксид серы, который является хорошим восстановителем, пропустить через колбу с селенозной кислотой, полученный раствор станет желтым, затем оранжевым и, в конечном итоге, кроваво-красным.

Слабый раствор позволит получить аморфный коллоидный селен. Если концентрация селенозной кислоты высока, во время реакции цвет порошка осядет от красного до темно-бордового. Это будет элементарный селен в аморфном порошке.

Чтобы привести вещество в стеклообразное состояние, необходимо его резко нагреть и остудить. Цвет изменится на черный, но красный оттенок можно будет увидеть, только посмотрев на свет.

Кристаллический моноклинный селен получить немного сложнее. Для этого нужно взять небольшое количество красного порошка и смешать его с сероуглеродом. К сосуду со смесью необходимо подключить обратный конденсатор и кипятить 2 часа. Вскоре начнет образовываться светло-оранжевая жидкость с легким зеленым оттенком, которую нужно будет медленно упарить в емкость под фильтровальной бумагой.

Избыток селена

Негативное влияние на организм оказывает и перегрузка селеном. Основными признаками избытка являются: повреждение волос и ногтей, повреждение зубов, стойкая утомляемость и нервные расстройства, потеря аппетита, появление дерматита, артрита, а также пожелтение и шелушение кожи.

Но если вы не работаете на объектах по добыче селена или не живете вблизи мест, где это вещество добывается, то вам можно не опасаться избытка селена в организме.

История открытия селена

Этот химический элемент был открыт шведским химиком и минералогом Йенсом Якобом Берцелиусом в 1817 году.

В научной литературе есть история открытия минерала, рассказанная самим ученым.

Он говорит, что в то время он вместе с другим ученым по имени Йохан Готлиб Ган (который прославился как первооткрыватель марганца и изучил его свойства) проводил исследования метода производства серной кислоты в городе Грипсхольм.

В ходе лабораторных опытов с серной кислотой были обнаружены осадки красного вещества со смесью светло-коричневого оттенка. При взаимодействии с паяльной трубой от осадочных материалов исходил слабый редкий запах, который образовывал свинцовые шарики. Берлинский ученый Мартин Клапрот утверждал, что наличие характерного запаха указывает на присутствие теллура. Коллега Берцелиуса также отметил, что на шахтах, где эта сера добывается кислотой (в Фалуне), также слышен похожий запах.

Надеясь найти в растворе недавно обнаруженный редкий металл (теллур), ученые начали более детальное изучение осадка, но все тщетно. После того, как Берцелиус собрал все продукты, накопившиеся за несколько месяцев получения серной кислоты путем сжигания серы, также начались исследования.

Исследования показали, что ранее неизвестный новый элемент имеет свойства, подобные теллуру, но это не так. Так в периодической таблице появился новый элемент — селен.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Селен

Поскольку селен смешан с серой, элемент извлекается из сульфата железа. Для этого даже не нужно делать ничего особенного. 34-й металл накапливается в камерах пылеочистки сернокислотных заводов. Селен также берется из установок электролиза меди. После этого остается анодный шлам. Именно от него выделяется 34-й элемент. Достаточно обработать ил растворами гидроксида натрия и диоксида серы. Полученный селен необходимо очистить. Для этого используется метод перегонки. Впоследствии металл сушат.

Дефицит селена

Почему в организме не хватает такого вещества, как селен? Что такое «дефицит селена» и как с этим бороться? На самом деле это неприятное заболевание, несмотря на то, что встречается довольно редко.

важно знать, что злейший враг этого вещества — это, конечно, углеводы: мучное, сладкое. В сочетании с ними селен очень плохо усваивается организмом, и это может привести к его дефициту.

Каковы признаки дефицита? В первую очередь следует отметить, что при дефиците селена работоспособность и общее настроение снизятся.

Недостаток селена ослабляет иммунную систему, в результате чего организм становится более восприимчивым к различным заболеваниям, как психическим, так и физическим.

Также при дефиците этого вещества в организме нарушается процесс усвоения витамина Е.

Основными признаками дефицита селена являются: боли в мышцах и суставах, преждевременное утомление, анемия, обострение заболеваний почек и поджелудочной железы.

Но если вы почувствовали какой-либо из симптомов, ни в коем случае нельзя заниматься самолечением. Обязательно нужно посетить врача и проконсультироваться о необходимости приема определенных лекарств. В противном случае вы можете сами вызвать избыток селена, что в некоторых случаях еще хуже. Например, если человек, больной раком, бесконтрольно принимает селен, химиотерапия (химиотерапия) может не сработать.

Читайте также: Все о сердолике: описание камня