Селена оксиды

№34 Селен

Cелен открыт в 1817 году Йенсом Якобом Берцелиусом. 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. …

Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. … Я нашел, 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 selhnh (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты «.

Нахождение в природе, получение:

селена в земной коре около 500 мг/т. 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. Изредка встречается самородный селен.

Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 4*10-4 мг/л.

Селен получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства , а также значительные количества получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра.

Применяют несколько способов получения селена из шлама: окислительный обжиг с возгонкой SeO2; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементарного селена действием SO2.

Физические свойства:

Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование селена в разных аллотропных модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллической (моноклинный, a- и b-формы и гексагональный g-форма).

Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный селен получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты, быстрым охлаждением паров селена. Стекловидный (черный) селен получают при нагревании любой модификации селена выше 220°С с последующим быстрым охлаждением.

Он обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) селен. Он получается из других форм селена нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180-210°С и выдержкой при этой температуре.

Решетка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов.

Химические свойства:

При обычной температуре селен устойчив к действию кислорода, воды и разбавленных кислот. При нагревании селен взаимодействует со всеми металлами, образуя селениды. В кислороде при дополнительном нагревании он медленно горит синим пламенем, превращаясь в диоксид SeO2.

С галогенами, за исключением йода, он реагирует при комнатной температуре с образованием соединений SeF6, SeF4, SeCl4, Se2Cl2 , SeBr4, и др.

C хлорной или бромной водой селен реагирует по уравнению:
Se + 3Br2 + 4H2O = H2SeO4 + 6 HBr
Водород взаимодействует с селеном при t >200°С, давая H2Se.
В конц. H2SO4 на холоду селен растворяется , давая зеленый р-р, содержащий полимерные катионы Se82+.

С водой при нагревании и в конц. растворах щелочей селен диспропорционирует:

3Se + 3H2O = 2H2Se + H2SeO3    и    3Se + 6KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O

образуя соединения селена(-2) и селена(+4).

Аналогично сере селен растворяется при нагревании в растворах Na2SO3 или KCN, образуя соответственно Na2SSeO3 (аналог тиосульфата) или KCNSe (аналог роданида).

Важнейшие соединения:

Для селена наиболее характерны степени окисления -2, +4, +6.
Оксид селена(IV) SeO2 — белые блестящие кристаллы с полимерной молекулой (SeOsub>2)sub>n , tпл. 350°С. Пары имеют желтовато-зеленый цвет и обладают запахом гнилой редьки Легко растворяется в воде с образованием H2SeO3.
Селенистая кислота, H2SeO3 — белые ромбические кристаллы.

Обладает большой гигроскопичностью. Хорошо растворима в воде. Неустойчива, при нагревании выше 70°С распадается на воду и оксид селена(IV). Соли — селениты.
Селенит натрия, Na2SeO3 – бесцветные кристаллы, tпл. 711°С. Гигроскопичен, хорошо растворим в воде. При нагревании в инертной атмосфере разлагается на оксиды.

При нагревании на воздухе окисляется до селената: 2Na2SeO3 + O2 = 2Na2SeO4
Оксид селена(VI) SeO3 — — бесцветные кристаллы, tпл. 121°С. Гигроскопичен, с водой реагирует с большим тепловыделением и образованием H2SeO4.

Сильный окислитель, бурно реагирует с органическими веществами
Селеновая кислота, H2SeO4 — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Ядовита, гигроскопична, является сильным окислителем. Селеновая кислота — одно из немногих соединений, при нагревании растворяющих золото, образуя красно-желтый раствор селената золота(III).

2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Селенаты — соли селеновой кислоты. Селенат натрия Na2SeO4 — кристаллы ромбической сингонии; tпл. 730 °С. Получают нейтрализацией кислоты оксидом, гидроксидом или карбонатом натрия или окислением селенита натрия.

[attention type=yellow]

Мало растворим в воде, ниже 32 °С кристаллизуется из водных растворов в виде декагидрата Na2SeO4·10H2O
Селеноводород, H2Se — бесцветный горючий газ с неприятным запахом. Самое токсичное соединение селена. На воздухе легко окисляется при обычной температуре до свободного селена. Также до свободного селена окисляется хлором, бромом и иодом.

[/attention]

При горении в воздухе или кислороде образуется оксид селена(IV) и вода. Более сильная кислота, чем H2S.
Селениды — соединения селена с металлами. Кристаллические вещества, часто с металлическим блеском. Существуют моноселениды состава М2Se, MSe; полиселениды М2Sеn (кроме Li), где n = 2-6; гидроселениды MHSe. Кислородом воздуха окисляются до селена: 2Na2Sen + O2 + 2H2O = 2n Se + 4NaOH

Применение:

Селен используется в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов, электрофотографических копировальных устройств, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п.

Селен широко применяется для обесцвечивания зеленого стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии — для придания стали мелкозернистой структуры, улучшения их механических свойств; в химической промышленности — в качестве катализатора.

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.

Биологическая роль и токсичность:

Селен ходит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Он обладает антиоксидантными свойствами, повышает восприятие света сетчаткой глаза, влияет на многие ферментативные реакции. Потребность человека и животных в селене не превышает 50-100 мкг/кг рациона.

Полковников А.А.
ХФ ТюмГУ, 581 группа. 2011 г.

Источники: Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Селен
Сайт «Справочник химика»: http://www.chem100.ru/elem.php?n=34
Сайт «XuMuk.ru»: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4002.html

Химические свойства. Селен

Селен — что это такое? Химический элемент селен. Применение селена

Что мы знаем о селене? На школьных уроках химии нам рассказывали о том, что селен – химический элемент, мы могли решать различные химические уравнения и наблюдать реакции с его участием. Но элементов в таблице Менделеева так много, что весь объем информации охватить невозможно. Поэтому все изложено довольно кратко.

В этой статье можно подробно ознакомиться с элементом под названием «селен». Что это такое, каковы его свойства, где в природе можно встретить этот элемент и как он используется в индустрии. Помимо этого, немаловажно знать, какое влияние он оказывает на наш организм.

Что такое селен

Селен (элемент Selenium) – это химический элемент, аналог серы, который относится к 16 группе (согласно более ранней классификации – к 6-й) таблицы Менделеева. Атомный номер элемента – 34, а атомная масса составляет 78,96.

Элемент проявляет преимущественно неметаллические свойства. В природе селен – это комплекс, состоящий из шести изотопов, как правило, сопутствует сере. То есть встречается в местах добычи серы.

Итак, загадочный селен — что это такое и чем он так ценен? Он обладает множеством полезных свойств.

Данный химический элемент был открыт шведским химиком и минералогом Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1817 году.

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

Он рассказывает, что в то время он вместе с другим учёным по имени Юхан Готлиб Ган (получившим известность как первооткрыватель марганца и изучившим его свойства) проводил исследования метода производства серной кислоты в городе Грипсхольм.

В ходе лабораторных опытов в серной кислоте были найдены осадки красного с примесью светло-коричневого оттенка вещества.

При взаимодействии с паяльной трубкой от осадочных материалов исходил легкий редечный запах и образовывался свинцовый королёк. Берлинский учёный Мартин Клапрот утверждал, что наличие характерного запаха говорит о наличии теллура.

Коллега Берцелиуса еще отметил, что на рудниках, где добывается данная сера для кислоты (в Фалюне) также чувствуется аналогичный запах.

В надежде найти редкий недавно открытый металл (теллур) в растворе, учёные принялись за более детальное исследование осадка, но всё было тщетно. После Берцелиус собрал все продукты, которые накопились за несколько месяцев получения серной кислоты путем сжигания серы, и также принялся исследовать.

Исследования показали, что новый, ранее неизвестный элемент имеет схожие свойства с теллуром, но таковым не является. Так периодическая таблица получила новый элемент — селен.

Происхождение названия элемента

История происхождения наименования нового элемента довольно интересна. Периодическая таблица Менделеева определяет новый элемент как Selenium (Se). Название своё получил по названию нашего естественного спутника.

Изначально в русских изданиях элемент назывался «селениумом» (в десятых годах XIX столетия). Позднее, после 1835, года было принято наименование «селен».

Свойства селена

Формула селена – Se. Температура плавления вещества – 217 (α-Se) и 170–180 градусов Цельсия (β-Se), а закипает он при температуре 6850.

Степени окисления, что селен проявляет в реакциях: (-2), (+2), (+4), (+6), он устойчив к воздуху, кислороду, воде, соляной кислоте и разбавленной серной кислоте.

Поддается растворению в азотной кислоте высокой концентрации, «царской водке», более длительно растворяется в щелочной среде с окислением.

Формы селена

Существует две модификации селена:

1. Кристаллическая (моноклинный селен a- и b-форм, гексагональный селен g-формы).
2. Аморфная (порошкообразная, коллоидная и стекловидная формы селена).

Модификация аморфный красного цвета селен. Что это такое? Одна из неустойчивых модификаций элемента. Порошкообразная и коллоидная формы селена получаются путем восстановления вещества из раствора селенистой кислоты H2SeO3.

Черный стекловидный селен можно получить путём нагревания элемента любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением.

Гексагональный селен имеет серый цвет. Эту модификацию, наиболее устойчивую термодинамически, можно получить также путем нагревания до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Необходимо некоторое время выдерживать такой температурный режим.

Оксид селена

Есть ряд оксидов, которые образуются путем взаимодействия селена и кислорода: SeO2, SeO3,SeO, Se2O5. При этом SeO2 и SeO3 – это ангидриды селенистой (H2SeO3) и селеновой (H2SeO4) кислот, которые образуют соли селенит и селенат. Оксид селена SeO2 (хорошо растворяется в воде) и является самым устойчивым.

Интересные опыты над селеном

Перед тем, как начинать опыты с этим элементом, стоит помнить, что любые соединения с селеном ядовиты, поэтому необходимо принимать все меры безопасности, к примеру, надевать защитные средства и проводить реакции в вытяжном шкафу.

Цвет селена проявляется в ходе приятной глазу реакции. Если через колбу с селенистой кислотой пропустить сернистый газ, который является хорошим восстановителем, то полученный раствор станет желтым, потом оранжевым и в итоге — кроваво-красным.

Слабый раствор даст возможность получить аморфный коллоидный селен. В случае, если концентрация селенистой кислоты будет высокой, то в ходе реакции будет оседать от красного до тёмно-бордового оттенка порошок. Это будет аморфный порошкообразный селен элементарной формы.

Для того, чтобы привести вещество в стеклообразное состояние, необходимо его нагреть и резко охладить. Цвет изменится на черный, а вот красный оттенок можно будет заметить, только если смотреть на просвет.

Кристаллический моноклинный селен получить будет немного сложнее. Для этого нужно взять небольшое количество красного порошка и перемешать с сероуглеродом.

[attention type=red]

К сосуду со смесью необходимо подключить обратный холодильник и кипятить в течение 2 часов.

[/attention]

Вскоре начнет образовываться светло-оранжевая жидкость с лёгким зеленым оттенком, которую нужно будет медленно испарить в ёмкости под фильтровальной бумагой.

Применение селена

Впервые селен начали применять в керамической и стекольной промышленности. Об этом нам говорит «Справочник по редким металлам» 1965 года издания.

Селен добавляется в стеклянную массу с целью обесцвечивания стекла, устранения зеленоватого оттенка, который даёт примесь соединений железа. Для получения рубинового стекла в стекольной промышленности используется соединение селена и кадмия (кадмоселит CdSe). В производстве керамики кадмоселит придаёт ей красный цвет, а также окрашивает эмали.

Немного селена используется в качестве наполнителя в резиновой промышленности, а также в сталелитейной – для того, чтобы полученные сплавы имели мелкозернистую структуру.

Большинство полупроводниковой техники изготавливается с использованием селена. Это и стало главной причиной роста стоимости такого вещества, как селен. Цена возросла от 3,3 до 33 долларов за 1 килограмм в 1930 и 1956 годах соответственно.

Стоимость селена на мировом рынке в 2015 году составила 68 долларов за 1 кг. Тогда как в 2012 килограмм этого металла стоил около 130 долларов за один килограмм. Спрос на селен (цена тому подтверждение) падает из-за высокого предложения.

Вещество также широко используется при производстве фототехники.

Наличие селена в организме человека

Наш организм содержит приблизительно 10-14 миллиграммов этого вещества, которое сосредоточено в большей степени в таких органах, как печень, почки, сердце, селезенка, яички и семенные канатики у мужчин, а также в ядрах клеток.

Потребность человеческого организма в таком микроэлементе как селен невысока. Всего 55-70 микрограммов для взрослых. Предельной суточной дозой считается 400 микрограммов.

Тем не менее есть болезнь, называемая болезнь Кешана, которая возникает при дефиците этого элемента. Примерно до 60-х годов селен считался ядовитым веществом, которое оказывает негативное воздействие на организм человека.

[attention type=green]

Но после детального исследования были сделаны обратные выводы.

[/attention]

Часто при выявлении патологического содержания селена врачи могут назначать специальные препараты, содержащие комбинацию цинк-селен-магний, вещества, которые в комплексе восполнят недостаточность его в организме. Разумеется, не исключая продукты, которые содержат селен.

Воздействие на организм

Селену принадлежит очень важная роль в процессе жизнедеятельности организма:

• он активирует иммунитет – «стимулирует» лейкоциты на более активное воздействие на вредоносные микроорганизмы (вирусы);
• замедляет процессы старения в организме;
• снижает риски возникновения аритмии, внезапной коронарной смерти или кислородного голодания благодаря замедлению окисления холестерина;
• ускоряет приток крови к мозгу, активируя мыслительную деятельность, снимает симптомы хандры и депрессии (усталость, вялость, подавленность и беспокойность);
• тормозит развитие раковых клеток, обладая антиоксидантными свойствам;
• активно селен борется со свободными радикалами;
• при взаимодействии с витамином Е действует как противовоспалительное средство.

Конечно же, нельзя обойти вниманием такое важное свойство микроэлемента, как помощь в борьбе с опасными вирусами: ВИЧ/СПИД, гепатиты, лихорадка Эбола.

Благодаря наличию селена вирус задерживается внутри клетки; вещество предупреждает распространение вируса по организму. Но если селена недостаточно, то его функция не срабатывает должным образом.

Приём селена в комплексе с йодом поможет остановить прогрессирующее заболевание щитовидной железы (нехватка тироксина), а в некоторых случаях стимулирует регресс болезни (чаще у детей).

Также в медицине селен используется в целях профилактики сахарного диабета, поскольку он ускоряет потребление глюкозы организмом.

Препарат с витаминами может назначаться беременным. Он помогает справиться с симптомами токсикоза, снимет усталость и поднимет настроение.

Дефицит селена

Почему в организме может быть нехватка такого вещества, как селен? Что это такое – «дефицит селена» и как с ним бороться? На самом деле это неприятное заболевание, несмотря на то, что возникает оно довольно редко.

Важно знать, что злейшим врагом этого вещества является, конечно же, углеводы – мучное, сладкое. В сочетании с ними селен очень плохо усваивается организмом и от этого может возникать его недостаток.

Каковы же признаки дефицита? Прежде всего стоит отметить, что при дефиците селена будет снижаться работоспособность и общее настроение.

[attention type=yellow]

Нехватка селена ослабляет иммунитет, вследствие чего организм становится более восприимчивым к различным заболеваниям как психического, так и физического плана.

[/attention]

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

Основными признаками недостатка селена являются: боли в мышцах и суставах, преждевременная усталость, анемия, обостряются болезни почек и поджелудочной железы.

Но если вы почувствовали какой-то из симптомов, ни в коем случае не следует заниматься медикаментозным самолечением.

Обязательно необходимо посетить врача и проконсультироваться по поводу необходимости приёма тех или иных препаратов. Иначе можно самостоятельно вызвать избыток селена, что хуже в некоторых случаях.

К примеру, если человек с онкологическим заболеванием будет бесконтрольно принимать селен, химия (химиотерапия) может не подействовать.

Избыток селена

Перенасыщенность селеном также производит негативный эффект на организм. Основными признаками профицита являются: поражение волос и ногтей, повреждение зубов, усталость и постоянные нервные расстройства, потеря аппетита, появление дерматитов, артритов, а также желтушность и шелушение кожи.

Но если вы не работаете на мощностях по добыче селена, или не живете около мест, где добывают это вещество, то можно не бояться избытка селена в организме.

Продукты богатые селеном

Больше всего селена содержится в мясе и печени – свиной, говяжьей, куриной, утиной или печени индейки. К примеру, в 100 граммах печени индейки содержится 71, а в свиной – 53 микрограмма селена.

В 100 граммах мяса осьминога содержится 44,8 мкг селена.

Также в рацион стоит включить такие продукты, как креветки, красную рыбу, яйца, кукурузу, рис, фасоль, ячневую крупу и чечевицу, пшеницу, горох, капусту брокколи, неактивные хлебопекарские дрожжи (обработанные разогретой до 60 градусов водой). Не стоит забывать об орехах – фисташки, миндаль, грецкий орех и арахис также содержат селен, пусть и в небольших количествах.

Стоит также помнить о том, что при обработке продуктов вещество теряется, консервы и концентраты содержат в два раза меньше селена, чем свежие продукты. Поэтому, по возможности, необходимо употреблять как можно больше свежих продуктов с содержанием селена.