Последние изменения на 18:13 14 декабря 2014

Селен

34 МышьякСеленБром
S

Se

Te
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
34Se
Hexagonal.svg
Electron shell 034 Selenium.svg
Внешний вид простого вещества
Selen 1.jpg
Черные, серые и красные аллотропные модификации
Свойства атома
Название, символ, номер

Селе́н / Selenium (Se), 34

Атомная масса
(молярная масса)

78,96(3)[1] 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

Уд. теплота плавления

5,23 кДж/моль

Уд. теплота испарения

59,7 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

25,4[2] 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)

Номер CAS

7782-49-2

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 (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма — киноварно-красная).

ИсторияПравить

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[3].

Происхождение названияПравить

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 природеПравить

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[4].

ПолучениеПравить

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 свойстваПравить

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[5] 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 свойстваПравить

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[6]. 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[7].

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.

Биологическая рольПравить

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.

Роль селена в организме человекаПравить

В организме человека содержится 10-14 мг селена, большая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин.[8]. Селен присутствует в ядре клетки.

Суточная потребность человека в селене составляет 70-100 мкг.[9]

Согласно данным эпидемиологических исследований более чем у 80 % россиян наблюдается дефицит селена[10]

Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ, в обмене жиров, белков и углеводов, а также в окислительно-восстановительных процессах. Селен является составным компонентом более 30 жизненно важных биологически активных соединений организма. Селен входит в активный центр ферментов системы антиоксидантно-антирадикальной защиты организма, метаболизма нуклеиновых кислот, липидов, гормонов (глутатионпероксидазы, йодотиронин-дейододиназы, тиоредоксинредуктазы, фосфоселенфосфатазы, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидазы, специфических протеинов Р и W и др.).[11]

Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда. Также селен способствует образованию трийодтиронина (гормонов щитовидной железы).[11][12]

Селен является синергистом витамина E и йода. При дефиците селена йод плохо усваивается организмом.[13].

ПрименениеПравить

  • 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.
  • Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, Ливермор, США).
  • Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине 20-го века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия, кремния, селен малочувствителен к радиации, и кроме того селеновый выпрямительный диод обладает уникальным свойством самовосстанавливаться при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.

Применение селена в медицинеПравить

Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний. Согласно исследованиям прием 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки — на 58 %, опухолями простаты на 63 %, раком легких — на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %.[14][15][16][17][18]

Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счет этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.

В комплексе с йодом селен используется для лечения йододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы.[19]

Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе.[11].

ИзотопыПравить

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. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 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.
  3. Цитирование по статье http://www.chemistry.narod.ru/tablici/Elementi/se/Se.htm
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. Видеозапись нагревания селена
  6. Видеозаписи попыток поджечь селен
  7. Видеозапись реакции селена с натрием
  8. Janghorbani, М. The selenite-exchangeable metabolic pool in humans: a new concept for the assessment of selenium status / M. Janghorbani [е.а.] // Amer J. Clin. Nutr, 1990. — V.51. — Р. 670—677
  9. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: МР. 2.3.1.1915-04 / ГУНИИ питания РАМН. — М., 2004. — 36 с.
  10. Golubkina, N.A. The Human Selenium Status in 27 regions of Russia / N.A. Golubkina, G.V. Alfthan // J. Trace elements med. Biol. — 1999 — V. 13, P. 15-20.
  11. 1 2 3 Струев, И. В., Симахов Р. В., 2006. Селен и его влияние на организм использование в медицине // Сб. научн. трудов «Eестествознание и гуманизм», 3(2): 127—136.
  12. Toxic Substances — Selenium. Centers for Disease Control and Prevention
  13. The interactions between selenium and iodine deficiencies in man and animals. Arthur JR, Beckett GJ, Mitchell JH. — Nutrition Research Reviews. 1999 Jun;12(1):55-73
  14. CIS 81-1954. «Toxicology of selenium: A review» / C.G. Wilber // Clinical Toxicology. — New York, 1980 — 17/2 — р. 171—230.
  15. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk of chemical to man. Some aziridines, N-, S- and o- mustards and selenium // Lion, International Agency for Research on Cancer, * Selenium and selenium compounds, 1957 — Vol 9. — 268 p
  16. CIF 80-729. * Selenium.Vocal-Borek, H.USIP report 79-16 (University of Stockholm, Institute of Rhysics, Vanadisvagen 9,Stockholm). — Nov., 1979—220 p.
  17. CIS 77-155. Selenium. // DC, National Academy of Sciens. — Washington, 1976—203 p.
  18. CIS 80-10541. «Selenium and its mineral compound» / C. Morel [е.а.] // Fiche Toxicologique № 150. Institute national de recherche et de securite. Cahiers de notes documentaries — Securite et hygiene du traval. — Paris, 1980 — No 1244-98-80. — р. 181—185.
  19. Прилуцкий, А. С. Селенит натрия в терапии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы / А. С. Прилуцкий. — «Здоровье Украины» № 11, 2012. С.37.

СсылкиПравить