Селен (Se), химичен елемент от кислородната група (група 16 [VIa] на периодичната таблица), тясно свързан по химически и физични свойства с елементите сяра и телур. Селенът е рядък и съставлява приблизително 90 части на милиард от земната кора. Понякога се среща некомбиниран, придружаващ местната сяра, но по-често се среща в комбинация с тежки метали (мед, живак, олово или сребро) в няколко минерала. Основният търговски източник на селен е страничен продукт за рафиниране на мед; основната му употреба е в производството на електронно оборудване, в пигменти и при направата на стъкло. Селенът е металоид (елемент междинен по свойства между металите и неметалите). Сивата, метална форма на елемента е най-стабилна при обикновени условия; тази форма има необичайното свойство да се увеличава значително в електропроводимостта при излагане на светлина. Съединенията на селен са токсични за животните; растенията, отглеждани в селезни почви, могат да концентрират елемента и да станат отровни.
Елемент от кислородна група: Естествено възникване и употреба
Елементът селен (символ Se) е много по-рядък от кислорода или сярата, като съдържа приблизително 90 части на милиард от кора на,Свойства на елемента
| атомно число | 34 |
|---|---|
| атомно тегло | 78.96 |
| маси от стабилни изотопи | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| точка на топене | |
| аморфен | 50 ° C (122 ° F) |
| сив | 217 ° C (423 ° F) |
| точка на кипене | 685 ° C (1,265 ° F) |
| плътност | |
| аморфен | 4.28 грама / см 3 |
| сив | 4.79 грама / см 3 |
| окислителни състояния | −2, +4, +6 |
| конфигурация на електрон | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
история
През 1817 г. шведският химик Йонс Яков Берзелиус отбелязва червено вещество, получено от сулфидни руди от рудници на Фалун, Швеция. Когато този червен материал е изследван през следващата година, той се оказва елемент и е кръстен на Луната или Лунната богиня Селен. Руда с необичайно високо съдържание на селен бе открита от Берцелий само дни преди да направи доклада си пред научните общества по света за селена. Чувството му за хумор се вижда в името, което е дал на рудата, евкаирит, което означава „точно навреме“.
Възникване и употреба
Делът на селен в земната кора е около 10 - 5 до 10 - 6 %. Получава се главно от анодните шлици (отлагания и остатъчни материали от анода) при електролитично рафиниране на мед и никел. Други източници са димните прахове в производството на мед и олово и газовете, образувани в перитни пирити. Селенът придружава медта при рафинирането на този метал: около 40 процента от селена, присъстващ в оригиналната руда, може да се концентрира в мед, отложена при електролитични процеси. Около 1,5 килограма селен могат да се получат от тон топена мед.
Когато е включен в малки количества в стъкло, селенът служи като обезцветител; в по-големи количества придава на стъклото прозрачен червен цвят, който е полезен при сигнални светлини. Елементът се използва и при производството на червени емайли за керамика и стоманени изделия, както и за вулканизация на каучук за повишаване устойчивостта на абразия.
Усилията за преработка на селен са най-големи в Германия, Япония, Белгия и Русия.
Алотропия
Алотропията на селена не е толкова обширна като тази на сярата и алотропите не са проучени толкова подробно. Само две кристални разновидности на селен са съставени от циклични Se 8 молекули: обозначени α и β, и двете съществуват като червени моноклинични кристали. Сив алотроп с метални свойства се образува чрез поддържане на която и да е от другите форми при 200-220 ° C и е най-стабилен при обикновени условия.
Аморфна (некристална), червена, прахообразна форма на селен се получава, когато разтвор на селенова киселина или една от неговите соли се обработва със серен диоксид. Ако разтворите са много разредени, изключително фините частици от този сорт дават прозрачна червена колоидна суспензия. Ясното червено стъкло е резултат от подобен процес, който се случва, когато разтопеното стъкло, съдържащо селенити, се обработва с въглерод. Стъклен, почти черен сорт селен се образува чрез бързо охлаждане на други модификации от температури над 200 ° C. Преобразуването на тази стъкловидна форма в червените, кристални алотропи се извършва при нагряването й над 90 ° С или при поддържането й в контакт с органични разтворители, като хлороформ, етанол или бензен.
подготовка
Чистият селен се получава от утайките и утайките, образувани при получаване на сярна киселина. Нечистият червен селен се разтваря в сярна киселина в присъствието на окислител, като калиев нитрат или някои манганови съединения. Както селенозната киселина, H 2 SeO 3, така и селеновата киселина, H 2 SeO 4, се образуват и могат да се излугат от остатъчен неразтворим материал. Други методи използват окисляване с въздух (печене) и нагряването с натриев карбонат до получаване на разтворим натриев селенит, натриев 2 SEO 3 · 5H 2 О и натриев селенат, Na 2 SEO 4. Може да се използва и хлор: неговото действие върху метални селениди произвежда летливи съединения, включително селен дихлорид, SeCl 2; селен тетрахлорид, SeCl 4; diselenium дихлорид, Se 2 Cl 2; и селен оксихлорид, SeOCl 2. В един процес тези съединения на селен се превръщат чрез вода в селенова киселина. Накрая селенът се възстановява чрез обработка на селената киселина със серен диоксид.
Селенът е често срещан компонент на руди, ценен по съдържанието си в сребро или мед; тя се концентрира в отлаганията, отложени при електролитично пречистване на металите. Разработени са методи за отделяне на селен от тези тънкости, които също съдържат малко сребро и мед. Топенето на слузта образува сребърен селенид, Ag 2 Se и меден (I) селенид, Cu 2 Se. Третирането на тези селениди с хипохлорна киселина, HOCl, дава разтворими селенити и селенати, които могат да бъдат намалени със серен диоксид. Окончателното пречистване на селен се осъществява чрез многократна дестилация.
Физико-електрически свойства
Най-забележителното физическо свойство на кристалния селен е неговата фотопроводимост: при осветяване електрическата проводимост се увеличава повече от 1000 пъти. Това явление е резултат от насърчаването или възбуждането на относително свободно държани електрони от светлина към състояния с по-висока енергия (наречени нива на проводимост), което позволява миграция на електроните и по този начин електрическа проводимост. За разлика от тях, електроните на типичните метали вече са в нива на проводимост или ленти, способни да протичат под въздействието на електромоторна сила.
Електрическото съпротивление на селена варира в огромен диапазон, в зависимост от такива променливи като естеството на алотропа, примесите, метода на рафиниране, температура и налягане. Повечето метали са неразтворими в селена, а неметалните примеси увеличават съпротивлението.
Осветеността на кристален селен за 0,001 секунди увеличава неговата проводимост с коефициент от 10 до 15 пъти. Червената светлина е по-ефективна от светлината с по-къса дължина на вълната.
Предимствата на тези фотоелектрични и фоточувствителни свойства на селен се използват при изграждането на различни устройства, които могат да превеждат промените в интензитета на светлината в електрически ток и оттам на визуални, магнитни или механични ефекти. Алармени устройства, устройства за механично отваряне и затваряне, системи за безопасност, телевизия, звукови филми и ксерография зависят от полупроводниковата характеристика и фоточувствителността на селен. Поправянето на променлив електрически ток (превръщане в постоянен ток) от години се извършва от устройства, контролирани със селен. Много приложения за фотоклетки, използващи селен, са заменени от други устройства, използващи материали, по-чувствителни, по-лесно достъпни и по-лесно изработени от селена.
