Selen (Se), kemijski element u skupini s kisikom (Skupina 16 [VIa] periodične tablice), usko povezan u kemijskim i fizičkim svojstvima s elementima sumporom i telurijom. Selen je rijedak, sačinjava otprilike 90 dijelova na milijardu Zemljine kore. Povremeno se nalazi u nepovezanom, prateći izvorni sumpor, ali se češće nalazi u kombinaciji s teškim metalima (bakar, živa, olovo ili srebro) u nekoliko minerala. Glavni komercijalni izvor selena je nusproizvod rafiniranja bakra; njegove glavne primjene su u proizvodnji elektroničke opreme, u pigmentima i u proizvodnji stakla. Selen je metaloid (element međuprodukta u svojstvima metala i nemetala). Sivi, metalni oblik elementa najstabilniji je u uobičajenim uvjetima; ovaj oblik ima neobično svojstvo velikog povećanja električne vodljivosti kada je izložen svjetlu. Spojevi selena su toksični za životinje; biljke uzgajane u selenificiranim tlima mogu koncentrirati element i postati otrovne.
element kisikove skupine: Prirodna pojava i upotrebe
Element selena (simbol Se) mnogo je rjeđi od kisika ili sumpora, a sadrži oko 90 dijelova na milijardu kore kore,Svojstva elementa
| atomski broj | 34 |
|---|---|
| atomska težina | 78,96 |
| mase stabilnih izotopa | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| talište | |
| amorfan | 50 ° C (122 ° F) |
| siva | 217 ° C (423 ° F) |
| vrelište | 685 ° C |
| gustoća | |
| amorfan | 4,28 grama / cm 3 |
| siva | 4,79 grama / cm 3 |
| oksidacijska stanja | −2, +4, +6 |
| konfiguracija elektrona | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Povijest
Godine 1817. švedski kemičar Jöns Jacob Berzelius zabilježio je crvenu tvar koja je nastala iz sulfidnih ruda iz rudnika Falun u Švedskoj. Kada se slijedeće godine istraživao ovaj crveni materijal, pokazalo se da je element i ime je dobio po Mjesecu ili Mjesečevoj božici Selene. Rudu neuobičajeno visokog sadržaja selena otkrio je Berzelius samo nekoliko dana prije nego što je podnio svoje izvješće znanstvenim društvima svijeta o selenu. Njegov smisao za humor vidljiv je u imenu koji je dao rudi, eukairit, što znači "upravo na vrijeme".
Pojava i upotrebe
Udio selena u Zemljinoj kori je oko 10-5 do 10-6 posto. Dobiva se uglavnom iz anodnih taloga (taloga i zaostalih materijala iz anode) pri elektrolitičkom rafiniranju bakra i nikla. Ostali su izvori dimna prašina u proizvodnji bakra i olova i plinovi formirani u piritima za prženje. Selen prati bakar u rafiniranju tog metala: oko 40 posto selena koji je prisutan u izvornoj rudi može se koncentrirati u bakru taloženom u elektrolitičkim postupcima. Iz tone topljenog bakra može se dobiti oko 1,5 kilograma selena.
Kada se u malim količinama ugradi u čašu, selen služi kao sredstvo za uklanjanje boje; u većim količinama daje staklu bistru crvenu boju koja je korisna u signalnim svjetlima. Element se također koristi za izradu crvenih emajla za keramiku i čeličnu robu, kao i za vulkanizaciju gume za povećanje otpornosti na abraziju.
Napori na usavršavanju selena najveći su u Njemačkoj, Japanu, Belgiji i Rusiji.
alotropija
Alotropija selena nije tako opsežna kao sumpora, a alotropi nisu proučavani tako temeljito. Samo dvije kristalne sorte selena sačinjene su od cikličkih molekula Se 8: označene s α i β, obje postoje kao crveni monoklinski kristali. Sivi alotrop s metalnim svojstvima nastaje održavanjem bilo kojeg drugog oblika na 200-220 ° C i najstabilniji je u uobičajenim uvjetima.
Amorfni (nekristalni), crveni, praškasti oblik selena nastaje kada se otopina selenicne kiseline ili jedna od njegovih soli obradi sumpornim dioksidom. Ako su otopine vrlo razrijeđene, izuzetno sitne čestice ove sorte daju prozirnu crvenu koloidnu suspenziju. Bistro crveno staklo rezultat je sličnog postupka koji se događa kada se staljeno staklo koje sadrži selenite tretira ugljikom. Staklena, gotovo crna sorta selena nastaje brzim hlađenjem ostalih modifikacija od temperature iznad 200 ° C. Pretvorba ovog staklastog oblika u crvene, kristalne alotrope odvija se zagrijavanjem iznad 90 ° C ili održavanjem u kontaktu s organskim otapalima, kao što su kloroform, etanol ili benzen.
priprema
Čisti selen dobiva se iz taloga i mulja nastalih stvaranjem sumporne kiseline. Nečisti crveni selen je otopljen u sumpornoj kiselini u prisutnosti oksidirajućeg agensa, poput kalijevog nitrata ili nekih spojeva mangana. I selenious kiselina, H 2 SEO 3 i selenic kiselina, H 2 SEO 4, dobiva se i mogu se ispiru iz zaostalog netopljivog materijala. Drugi postupci koriste oksidaciji zrakom (prženja) i grijanjem s natrijevim karbonatom, čime se dobije topljivi natrij selenit, Na 2 SEO 3 · 5H 2 O, i natrij selenat, Na 2 SEO 4. Također se mogu upotrijebiti klora: njegovo djelovanje na metalnim selenidi proizvodi hlapljive sastojke, uključujući selen diklorida, SeCl 2; selen tetraklorid, SeCl 4; diselenium diklorid, Se 2 Cl 2; i selen oksiklorid, SeOCl 2. U jednom procesu, ti spojevi selena se vode pretvaraju u selenicnu kiselinu. Selen se konačno oporavlja obradom selenorne kiseline sumpornim dioksidom.
Selen je uobičajena komponenta ruda cijenjena po sadržaju srebra ili bakra; koncentrira se u talozima taloženim tijekom elektrolitičkog pročišćavanja metala. Metode su razvijene za odvajanje selena od ovih taloga, koji sadrže i nešto srebra i bakra. Taljenjem sluzi nastaje srebro selenid, Ag 2 Se, te bakar (I) selenid, Cu 2 Se. Tretiranje ovih selenida hipoklonskom kiselinom, HOCl, daje topive selenite i selenate, koji se mogu reducirati sumpornim dioksidom. Konačno pročišćavanje selena vrši se ponovljenom destilacijom.
Fizičko-električna svojstva
Najistaknutije fizičko svojstvo kristalnog selena je njegova fotoprevodljivost: pri osvjetljenju električna vodljivost se povećava više od 1.000 puta. Taj je fenomen rezultat promocije ili pobude svjetlosti relativno lagano zadržanih elektrona prema višim energetskim stanjima (koja se nazivaju razinama provođenja), dopuštajući migraciju elektrona i, prema tome, električnu vodljivost. Suprotno tome, elektroni tipičnih metala već su u kondukcijskim razinama ili pojasevima, sposobni da teku pod utjecajem elektromotorne sile.
Električna otpornost selena varira u ogromnom rasponu, ovisno o varijablama kao što su priroda alotropa, nečistoće, način rafiniranja, temperatura i tlak. Većina metala je netopljiva u selenu, a nekovinske nečistoće povećavaju otpornost.
Osvjetljenje kristalnog selena za 0,001 sekundu povećava njegovu vodljivost u faktoru 10 do 15 puta. Crveno svjetlo je učinkovitije od svjetlosti kraće valne duljine.
Prednost se ovih fotoelektričnih i fotoosjetljivih svojstava uzima u konstrukciji različitih uređaja koji mogu prevesti promjene intenziteta svjetlosti u električnu struju i odatle do vizualnih, magnetskih ili mehaničkih učinaka. Uređaji za alarm, uređaji za mehaničko otvaranje i zatvaranje, sigurnosni sustavi, televizija, zvučni filmovi i kserografija ovise o svojstvu poluvodiča i fotoosjetljivosti selena. Ispravljanje izmjenične električne struje (pretvaranje u istosmjernu struju) godinama su vršili uređaji pod kontrolom selena. Mnoge aplikacije za fotocelice koje koriste selen zamijenjene su drugim uređajima koji koriste materijale koji su osjetljiviji, dostupniji i lakši za proizvodnju od selena.
