СЕЛЕН: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, ДОБИЈАЊЕ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Селен је неметалних хемијски елемент који припада групи 16. периодног система и који је представљено симбол је. Овај елемент има посредна својства између сумпора и телурума, који су чланови исте групе.

Селен су 1817. године открили Јохс Ј. Берзелиус и Јохн Г. Гахн, који су приликом испаравања пирита приметили црвени остатак (доња слика). У почетку су га збунили са телуријом, али касније су схватили да имају посла са новим елементом.

Бочица са аморфним црвеним селеном, најпознатијим алотропом за овај елемент. Извор: В. Оелен

Берзелиус је нови елемент назвао селеном, заснован на имену „селене“ што значи „богиња месеца“. Селен је битан елемент у траговима за биљке и животиње, мада је у високим концентрацијама токсичан елемент.

Селен има три главна алотропска облика: црвену, црну и сиву. Потоњи има својство да мења своју електричну проводљивост у зависности од интензитета светлости која зрачи (фотопреводник), за што је имао много примена.

Селен је широко распрострањен у земљиној кори, међутим минерала који га садрже није у изобиљу, тако да селен не вади.

Добија се углавном као нуспроизвод процеса рафинирања бакра. Селен се накупља у муљу који се налази на аноди ћелија за електролизу.

Људска бића поседују око 25 селенопротеина, од којих неки делују антиоксидативно и контролишу стварање слободних радикала. Такође, постоје аминокиселине селена, попут селенометионина и селеноцистеина.

Историја

Прво запажање

Алхемичар Арнолд де Вилланова можда је посматрао селен 1230. године. У Паризу је тренирао медицину на Сорбони, а био је чак и лекар папе Клемента В.

Вилланова у својој књизи Росариум Пхилосопхорум описује црвени сумпор или „сумпор ребеум“ који је остављен у пећи након испаравања сумпора. Овај црвени сумпор можда је био алотроп селена.

Откриће

Године 1817. Јохс Јакоб Берзелиус и Јохн Готтлиеб Гахн открили су селен у хемијском постројењу за производњу сумпорне киселине, близу Грипсхолма, Шведска. Сировина за прављење киселине био је пирит, који је издвојен из рудника Фалун.

Берзелиус је био погођен постојањем црвеног остатка који је остао у оловној посуди након сагоревања сумпора.

Такође, Берзелиус и Гахн су приметили да црвени остатак има снажан хреновски мирис, сличан оном на телур. Због тога је свом пријатељу Марецту написао да верују да је посматрано лежиште једињење телуријума.

Међутим, Берселиус је наставио са анализом материјала депонованог када се пирин спалио и преиспитао је да телур није пронађен у руднику Фалун. У фебруару 1818. закључио је да је открио нови елемент.

Име порекла

Берзелиус је истакао да је нови елемент комбинација сумпора и телуруса, а да му је сличност телурума са новим елементом дала могућност да именује нову супстанцу селен.

Берзелиус је објаснио да "Теллус" значи богиња земље. Мартин Клапорт је 1799. године дао ово име телурију и написао: „Нити један елемент се тако не зове. То је морало бити урађено! "

Због сличности телурума са новом супстанцом, Берзелиус га је назвао речју селен, која је изведена од грчке речи "селене" што значи "богиња месеца".

Развој ваших апликација

Виллоугхби Смитх је 1873. открио да електрична проводљивост селена зависи од светлости која га зрачи. Ова некретнина омогућила је да селен има бројне примјене.

Алекандер Грахам Белл је 1979. у свом фотофону користио селен. Селениум производи електричну струју пропорционалну интензитету светлости која га светли, користећи се у мерачима светлости, сигурносним механизмима за отварање и затварање врата итд.

Употреба селенских исправљача у електроници је почела 1930-их, са бројним комерцијалним применама. Седамдесетих година прошлог века замењен је силиконом у исправљачима.

1957. године откривено је да је селен битан елемент за живот сисара, пошто је присутан у ензимима који штите од реактивног кисеоника и слободних радикала. Надаље, откривено је постојање аминокиселина као што је селенометхионин.

Физичка и хемијска својства

Изглед

Како постоји неколико алотропа за селен, његов физички изглед варира. Обично се појављује као црвенкаста чврста супстанца у облику праха.

Стандардна атомска тежина

78.971 у

Атомски број (З)

3. 4

Тачка топљења

221 ° Ц

Тачка кључања

685 ºЦ

Густина

Густина селена варира у зависности од тога који се алотроп или полиморф узима у обзир. Неке од његових густина одређених на собној температури су:

Сива: 4.819 г / цм ³

Алфа: 4,39 г / цм ³

Стакло: 4.28 г / цм ³

Течном стању (тачка топљења): 3.99 г / цм ³

Топлина фузије

Сива: 6,69 кЈ / мол

Топлина испаравања

95,48 кЈ / мол

Моларни калоријски капацитет

25.363 Ј / (мол К)

Оксидациони бројеви

Селен се може везати у својим једињењима манифестујући следеће бројеве или стања оксидације: -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6. Међу свима њима најважније су -2 (Се ^2- ), +4 (Се ⁴⁺ ) и +6 (Се ⁶⁺ ).

На пример, у СЕО _2. , селен има оксидације бројем +4; то јест, претпоставља се постојање Се ⁴⁺ катион (Се ⁴⁺ О ₂ ^2- ). Слично са СЕО ₃ , селен има оксидације број +6 (Се ⁶⁺ О ₃ ^2- ).

У водоник селенид, Х ₂ Се, селен има оксидације бројем -2; то је, онда, постојање јона или ањон Се ^2- (Х ₂ ⁺ Се ^2- ) се претпоставља . То је зато што је селен више негативан од водоника.

Електронегативност

2,55 по Паулинг-овој скали.

Енергија јонизације

-Прво: 941 кЈ / мол.

-Секунда: 2.045 кЈ / мол.

-Треће: 2.973,7 кЈ / мол.

Магнетни ред

Диамагнетиц.

Тврдоћа

2.0 на Мохсовој скали.

Изотопи

Постоји пет природних и стабилних изотопа селена, који су приказани доле са њиховим обиљем:

- ⁷⁴ Се (0.86%)

- ⁷⁶ Се (9.23%)

- ⁷⁷ Се (7,6%)

- ⁷⁸ Се (23.69%)

- ⁸⁰ Се (49,8%)

Алотропија

Флаша са црним селеном пресвучена танким филмом сивог селена. Извор: В. Оелен

Селен припремљен у хемијским реакцијама је аморфан прах од опеке, који се брзо растопи, ствара стакласт црни облик, сличан перлама крунице (горња слика). Црни селен је крхка и сјајна чврста супстанца.

Такође, црни селен је мало растворљив у угљен сулфиду. Када се овај раствор загрева на 180 ° Ц, таложи се сиви селен, његов најстабилнији и најгушћи алотроп.

Сиви селен отпоран је на оксидацију и инертан је на дејство неоксидирујућих киселина. Главно својство овог селена је његова фотопреводљивост. Када је осветљен, његова се електрична проводљивост повећава за фактор 10 до 15 пута.

Реактивност

Селен у својим једињењима постоји у оксидационом стању -2, +4 и +6. Показује јасну тенденцију стварања киселина у вишим оксидационим стањима. Једињења која имају селен са оксидационим стањем -2, називају се селениди (Се ^2- ).

Реакција са водоником

Селен реагује са водоником и формира водоник селенид (Х ₂ Се), безбојни, запаљив и малодушан гас.

Реакција са кисеоником

Селен сагорева и емитује плави пламен и формира селен диоксид:

Се ₈ (с) + 8 О ₂ => 8 СеО ₂ (с)

Селен оксид је чврста, бела, полимерна супстанца. Његова Хидратација производи Селенаста Киселина (Х ₂ Сео ₃ ). Селен такође формира Селен Триоксид (СЕО ₃ ), описаној у сумпор (СО ₃ ).

Реакција са халогенима

Селен реагује са флуором и формира селен хексафлуорид:

Се ₈ (с) + 24 Ф ₂ (г) => 8 СеФ ₆ (л)

Селен реагује са хлором и бромом, да би се формирао дисиленијум дихлорид и дибромид, респективно:

Се ₈ (а) + 4 Цл ₂ => 4 Се ₂ Цл ₂

Се ₈ (с) + 4 Бр ₂ => 4 Се ₂ Бр ₂

Селен такође може да формира СеФ ₄ и СеЦл ₄ .

Са друге стране, селен формира једињења у којима се атом селена спаја са једним халогеном, а другим са кисеоником. Важан пример је Селен Оксидихлорид (СЕО ₂ Цл ₂ ), селеном у +6 оксидационо стање, изузетно моћан растварач.

Реакција са металима

Селен реагује с металима да би формирао селениде алуминијума, кадмијума и натријума. Хемијска једначина доле одговара оној која настаје алуминијумским селенидом:

3 Се ₈ + 16 Ал => 8 Ал ₂ Се ₃

Селенити

Селен формира соли познате као селенити; на пример: силвер селенит (Аг ₂ СЕО ₃ ) и натријум селенит (На ₂ СЕО ₃ ). Ово име се у литерарном контексту користило за означавање становника Месеца: Селенита.

Киселине

Најважнија киселина у селену је селенска киселина (Х ₂ СеО ₄ ). Јака је као и сумпорна киселина, па се лакше редукује.

Структура и електронска конфигурација

- Селен и његове везе

Селен има шест валентних електрона, због чега се налази у групи 16, исто што и кисеоник и сумпор. Ових шест електрона се налазе у орбитама 4с и 4п, према њиховој електронској конфигурацији:

3д ¹⁰ 4с ² 4п ⁴

Стога је потребно, попут сумпора, да формира две ковалентне везе да би довршио свој октет валенције; иако има на располагању своје 4д орбите за везање са више од два атома. Тако се три атома селена спајају и формирају две ковалентне везе: Се-Се-Се.

Селен са највећом атомском масом има природну тенденцију да формира структуре управљане ковалентним везама; уместо да буде уређена као Диатомиц молекула Се ₂ , Се = Се, аналогно О ₂ , О = О.

- Прстенови или ланци

Међу молекуларним структурама које атоми селена усвајају два се могу опћенито поменути: прстенови или ланци. Имајте на уму да у Се ₃ хипотетичком случају , екстремно Се атоми даље захтевају електроне; стога се морају узастопце везати за друге атоме, док се ланац не затвори у прстен.

Најчешћи прстенови су осмочлани прстенови или атоми селена: Се ₈ (селенитска круна). Зашто осам? Јер што је прстен мањи, то ће и већи стрес претрпети; то јест, углови њихових обвезница одступају од природних вредности одређују њихове сп ³ хибридизације (слично као што се дешава са циклоалканима).

Како постоји осам атома, раздвајање између Се-Се атома је довољно да су њихове везе „опуштене“ и не „савијене“; иако је угао његових веза 105,7º, а не 109,5º. С друге стране, могу бити мањи прстенови: Се ₆ и Се ₇ .

Прстенске јединице селена представљене моделом сфера и шипки. Извор: Бењах-бмм27.

Јединице прстена Се ₈ приказане су на горњој слици . Имајте на уму сличност круна сумпора; само што су веће и теже.

Поред прстенова, атоми селена могу се поредити и у спиралним ланцима (мисле спиралним степеницама):

Спирални ланци селена. Извор: Материалсциентист с енглеске Википедије

На њеним крајевима могу постојати крајње двоструке везе (-Се = Се) или Се ₈ прстенови .

- Алотропи

Узимајући у обзир да могу постојати спирални прстенови или ланци селена и да њихове димензије такође могу варирати у зависности од броја атома које садрже, тада је очигледно да за овај елемент постоји више алотропа; то су чисте чисте селена, али са различитим молекуларним структурама.

Црвени селен

Међу најистакнутијим алотропима селена имамо црвени, који се може појавити као аморфан прах, или као моноклински и полиморфни кристали (види слику Се ₈ прстенова ).

У аморфном црвеном селену структуре су неуредне, без видљивих образаца; док у сочивима прстенови успостављају моноклиничку структуру. Црвени кристални селен је полиморфан, има три фазе: α, β и γ, које се разликују по густоћи.

Црни селен

Структура црног селена такође се састоји од прстенова; али не са осам чланова, већ са много више, који досежу до прстенова од хиљаду атома (Се ₁₀₀₀ ). Тада је речено да је његова структура сложена и састоји се од полимерних прстенова; неке веће или мање од осталих.

Пошто постоје полимерни прстенови различитих величина, тешко је очекивати да ће они успоставити структурални редослед; тако да је црни селен такође аморфан, али за разлику од горе поменутог црвенкастог праха, има стаклену текстуру, иако је ломљив.

Сиви селен

И на крају, од најједноставнијих алотропа селена је сива боја, која се истиче изнад осталих, јер је најстабилнија у нормалним условима, а такође има и метални изглед.

Њени кристали могу бити шестерокутни или тригонални, утврђени дисперзионим силама у Лондону између његових полимерних спиралних ланаца (горња слика). Угао њихових веза је 130,1 °, што указује на позитивно одступање од тетраедарске околине (са угловима од 109,5 °).

Зато сенски спирални ланци остављају утисак да су „отворени“. Као појашњење, у овој структури атоми Се су окренути један према другом, тако да у теорији мора постојати веће преклапање њихових орбитала како би се створили траци проводљивости.

Топлина с порастом молекуларних вибрација оштећује ове појасеве када ланци постану неуредни; док енергија фотона директно утиче на електроне, узбуђује их и промовишу њихове трансакције. Са овог становишта, лако је замислити фотопроводност сивог селена.

Где се могу наћи и продуцирати

Иако је широко распрострањен, селен је редак елемент. Налази се у свом изворном стању повезаном са сумпором и минералима попут еукаирита (ЦуАгСе), клаусталита (ПбСе), науманита (Аг ₂ Се) и крокезита.

Селен је пронађен као нечистоћа која у малом делу сумпорних минерала метала замењује сумпор; као што су бакар, олово, сребро итд.

Постоје тла на којима селен постоји у растворљивом облику селената. Кишнице их носе до река и одатле до океана.

Неке биљке су способне да апсорбују и концентришу селен. На пример, шоља бразилског ораха садржи 544 µг селена, количина која је еквивалентна 777% дневне препоручене количине селена.

У живим бићима селен се налази у неким аминокиселинама, као што су: селенометионин, селеноцистеин и метилселеноцистеин. Селеноцистеин и селенит су редуковани до селенида водоника.

Електролиза бакра

Не постоји рударство селена. Већина се добија као нуспроизвод процеса рафинирања бакра, који се налази у муљу који се накупља на аноди.

Први корак је производња селенског диоксида. Због тога се анодни муљ третира натријум-карбонатом да би се добила његова оксидација. Затим се вода дода селен оксиду и закисели да се добије селенска киселина.

Коначно, селена киселина се третира сумпор-диоксидом да би се смањио и добио елементарни селен.

Код другог поступка у смеши муља и муља који настаје при производњи сумпорне киселине, добија се нечисти црвени селен који се раствара у сумпорној киселини.

Тада се формирају селеницна киселина и селенска киселина. Ова селенска киселина добија исти третман као и претходна метода.

Може се користити и хлор, који делује на металне селениде дајући хлапљива хлорована једињења селена; као што су: Се ₂ Цл ₂ , СЕЦЛ ₄ , СЕЦЛ ₂ и СеОЦл _2. .

Ова једињења се, током поступка који се спроводи у води, претварају у селенску киселину, која се третира сумпор-диоксидом да би се ослободио селен.

Биолошка улога

Недостатак

Селен је битан елемент у траговима за биљке и животиње, чији је недостатак код људи проузроковао озбиљне поремећаје попут Кешанове болести; болест окарактерисана оштећењем миокарда.

Поред тога, недостатак селена повезан је са мушком неплодношћу и може играти улогу код Касхин-Бецк-ове болести, врсте остеоартритиса. Такође, примећен је мањак селена код реуматоидног артритиса.

Кофактор ензима

Селен је састојак ензима са антиоксидативним деловањем, као што су глутатион пероксидаза и тиоредоксин редуктаза који делују у елиминацији супстанци са реактивним кисеоником.

Поред тога, селен је кофактор деиодиназа хормона штитњаче. Ови ензими важни су за регулисање функционисања хормона штитне жлезде.

Примећена је употреба селена у лечењу Хасимото-ове болести, аутоимуне болести која ствара антитела против ћелија штитне жлезде.

Селен се такође користио за смањење токсичних ефеката живе, јер се неке његове активности врше на антиоксидансима зависним од селена.

Протеини и аминокиселине

Човек има око 25 селенопротеина који делују антиоксидативно за заштиту од оксидативног стреса, иницираног вишком реактивних врста кисеоника (РОС) и реактивних азотних врста (НОС).

Откривене су аминокиселине селенометиоцин и селеноцистеин. Селенометхионин се користи као додатак исхрани у лечењу стања дефицита селена.

Ризици

Висока телесна концентрација селена може имати бројне штетне ефекте на здравље, почев од ломљиве косе и ломљивих ноктију, до осипа на кожи, врућине, едема коже и јаких болова.

Када третирате селен у контакту са очима, људи могу да доживе пецкање, иритацију и сузење. У међувремену, дуготрајно излагање диму са високим садржајем селена може изазвати плућни едем, дах белог лука и бронхитис.

Поред тога, особа може имати пнеумонитис, мучнину, зимицу, врућицу, грлобољу, пролив и хепатомегалију.

Селен може да комуницира са другим лековима и додацима исхрани, као што су антациди, антинеопластични лекови, кортикостероиди, ниацин и контрацепцијске пилуле.

Селен је повезан са повећаним ризиком за настанак рака коже. Студија Националног института за рак открила је да мушкарци са високим телесним нивоом селена имају двоструко већу вероватноћу да имају агресивни карцином простате.

Студија показује да дневни унос 200 µг селена повећава могућност развоја дијабетеса типа ИИ за 50%.

Апликације

Козметика

Селен сулфид се користи у лечењу себореје, као и код масне или перути.

Лекари

Користи се као алтернативни лек у лечењу Хасимото-ове болести, аутоимуне болести штитне жлезде.

Селен смањује токсичност живе, једно од његових токсичних активности врши се на деоксидационим ензимима, који селен користе као кофактор.

Електролиза мангана

Употреба селеновог оксида у електролизи мангана значајно смањује трошкове технике, јер смањује потрошњу електричне енергије.

Пигмент

Селен се користи као пигмент за боје, пластику, керамику и стакло. Зависно од коришћеног селена, боја чаше варира од дубоке црвене до светло наранџасте.

Фотопроводна

Због својства сиве селене да мења своју електричну проводљивост у зависности од интензитета светлости која га зрачи, селен се користи у фотокопирним фотокопир уређајима, фотоћелијама, фотометрима и соларним ћелијама.

Употреба селена у фотокопирним копирима била је једна од главних примена селена; али појава органских фотокондуктора смањује њихову употребу.

Кристали

Селен се користи за промену боје чаша као резултат присуства гвожђа који ствара зелену или жуту боју. Поред тога, омогућава црвено обојење чаше, зависно од употребе коју желите да му дате.

Вулканизација

Селен диетилдитиокарбонат користи се као вулканизујуће средство за гумене производе.

Легуре

Селен се користи у комбинацији са бизмутом у месингу, како би се заменио олово; Веома токсичан елемент који смањује употребу захваљујући препорукама здравствених организација.

Селен се додаје у малим концентрацијама у челик и легуре бакра како би се побољшала употребљивост ових метала.

Исправљачи

Исправљачи селена почели су да се користе 1933. до 1970-их, када их је заменио силицијум због ниске цене и врхунског квалитета.

Референце

1. Краљевски аустралијски хемијски институт. (2011). Селен. . Опоравак од: раци.орг.ау
2. Википедиа. (2019). Селен. Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Сато Кентаро. (сф) Нови алотропи главних елемената групе. . Опоравак од: тцицхемицалс.цом
4. Др Доугх Стеварт. (2019). Чињенице елемента селена. Цхемицоол. Опоравак од: цхемицоол.цом
5. Роберт Ц. Брастед. (28. августа 2019). Селен. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
6. Маркуес Мигуел. (сф) Селен. Опоравак од: наутилус.фис.уц.пт
7. Хелменстине, др Анне Марие (03. јула 2019.). Чињенице селена. Опоравак од: тхинкцо.цом
8. Леннтецх БВ (2019). Периодна табела: селен. Опоравак од: леннтецх.цом
9. Тингги У. (2008). Селен: његова улога антиоксиданата у људском здрављу. Здравствено и превентивно здравље животне средине, 13 (2), 102–108. дои: 10.1007 / с12199-007-0019-4
10. Уред прехрамбених додатака. (9. јула 2019). Селен: Лист са чињеницама за здравствене раднике. Национални институт за здравље. Опоравак од: одс.од.них.гов