Селен

34 МышьякСеленБром
Внешний вид простого вещества
Selen 1.jpg
Черные, серые и красные аллотропные модификации
Свойства атома
Имя, символ, номер

Селе́н/ Selenium (Se), 34

Атомная масса
(молярная масса)

78, 96 а. е. м. (г/моль

)
Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 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

6, 4, -2

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

Теплота плавления

5, 23 кДж/моль

Теплота испарения

59, 7 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

25, 4[1] 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

)
34
Селен
Se
78, 96
3d104s24p4

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 (латSelenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма — киноварно-красная). CAS-номер: 7782-49-2

.

Содержание

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[2]

.

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 4·10−4 мг/л[3]

.

Получение

Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра. 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 элементарного селена действием SO2

.

Физические свойства

Монокристаллический селен (99, 9999 %)

Твёрдый селен имеет несколько аллотропных модификаций. Наиболее устойчивой модификацией является серый селен. Красный селен представляет собой менее устойчивую аморфную модификацию

.

При нагревании серого селена[4] 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[5]. 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[6]

.

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

.

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. Эта роль селена постоянно растёт, растёт спрос и цены (отсюда дефицит этого элемента).

В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, Например селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, селениды 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 колоссальным усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).
  • Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве мощного источника гамма-излучения для дефектоскопии.
  • В медицине, а также в сельском хозяйстве используют микродобавки селена к лекарственным средствам, витаминным препаратам, БАД, и т. п.

Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, Ливермор, США

).

Биологическая роль

Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина

.

Микроэлемент, но большинство соединений достаточно токсично (селеноводород, селеновая и селенистая кислота) даже в средних концентрациях

.

Изотопы

В природе существует 6 изотопов селена (74Se, 76Se, 77Se, 78Se, 80Se и 82Se), 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

.

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.

См. также

Примечания

  1. 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
  2. Цитирование по статье http://www.chemistry.narod.ru/tablici/Elementi/se/Se.htm
  3. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  4. Видеозапись нагревания селена
  5. Видеозаписи попыток поджечь селен
  6. Видеозапись реакции селена с натрием

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.