ИСТОРИЯ

ЗАЙМЕМСЯ
ХИМИЕЙ


Название: Селен (selenium)
Порядковый номер: 34
Группа: vi
Период: 4
Электронное строение: 4s2 4p4
Атомная масса: 78,96
Электроотрицательность: 2,55
Температура плавления: 217?С
Температура кипения: 684,9?С
Плотность (г/см3): 4,79
Характерные степени окисления: -2 +6
Цвет: Серый с металлическим блеском
Кем открыт: Берцелиус
Год открытия: 1818
Страна открытия: Швеция
Кристалическая структура:
гексагональная

Селен (selenium), se, химический элемент vi группы периодической системы Менделеева; атомный номер 34, атомная масса 78, 96; преимущественно неметалл . Природный С. представляет собой смесь шести устойчивых изотопов (%) — 74 se (0,87), 76 se (9,02), 77 se (7,58), 78 se (23,52), 80 se (49,82), 82 se (9,19). Из 16 радиоактивных изотопов наибольшее значение имеет 75 se с периодом полураспада 121 сут. Элемент открыт в 1817 И. Берцелиусом (название дано от греч. selene — Луна).

Распространение в природе. С. — очень редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре (кларк) 5 ? 10 -6 % по массе. История С. в земной коре тесно связана с историей серы . С. обладает способностью к концентрации и, несмотря на низкий кларк, образует 38 самостоятельных минералов — селенидов природных , селенитов, селенатов и др. Характерны изоморфные примеси С. в сульфидах и самородной сере.

В биосфере С. энергично мигрирует. Источником для накопления С. в живых организмах служат изверженные горные породы, вулканические дымы, вулканические термальные воды. Поэтому в районах современного и древнего вулканизма почвы и осадочные породы нередко обогащены С. (в среднем в глинах и сланцах — 6 ? 10 -5 % ) .

Физические и химические свойства. Конфигурация внешней электронной оболочки атома se 4s 2 4p 4 ; у двух р-электронов спины спарены, а у остальных двух — не спарены, поэтому атомы С. способны образовывать молекулы se 2 или цепочки атомов se n . Цепи атомов С. могут замыкаться в кольцевые молекулы se 8 . Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование С. в различных аллотропических модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллический (моноклинный a -и b -формы и гексагональный g -формы). Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный С. (плотность 4,25 г/см 3 при 25 °С) получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты h 2 seo 3 , быстрым охлаждением паров С. и др. способами. Стекловидный (чёрный) С. (плотность 4,28 г/см 3 при 25 °С) получают при нагревании любой модификации С. выше 220 °С с последующим быстрым охлаждением. Стекловидный С. обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) С. Он получается из других форм С. нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180—210 °С и выдержкой при этой температуре. Решётка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов. Атомы внутри цепей связаны ковалентно. Постоянные решётки а = 4,36 a , с = 4,95 a , атомный радиус 1,6 a , ионные радиусы se 2- 1,98 a и se 4+ 0,69 a , плотность 4,807 г/см 3 при 20 °С, t пл 217 °С, t kип 685 °С. Пары С. желтоватого цвета. В парах в равновесии находятся четыре полимерные формы se 8 u se 6 u se 4 u se 2 . Выше 900 °С доминирует se 2 . Удельная теплоёмкость гексагонального С. 0,19—0,32 кдж/ ( кг ? К ) , [0,0463—0,0767 кал/ ( г ? °С)] при —198 — +25 °С и 0,34 кдж/ ( кг ? К ) [0,81 кал/ ( г ? °С )] при 217 °С; коэффициент теплопроводности 2,344 вт/ ( м ? К ) [0,0056 кал/ ( см ? сек ? °С )] , температурный коэффициент линейного расширения при 20 °С: гексагонального монокристаллического С. вдоль с -оси 17,88 ? 10 -6 , перпендикулярно с -оси 74,09 ? 10 -6 , поликристаллического 49,27 ? 10 -6 ; изотермическая сжимаемость b 0 =11,3 ? 10 -3 кбар -1 , коэффициент электрического сопротивления в темноте при 20 °С 10 2 10 12 ом см. Все модификации С. обладают фотоэлектрическими свойствами. Гексагональный С. вплоть до температуры плавления — примесный полупроводник с дырочной проводимостью. С. — диамагнетик (пары его парамагнитны). На воздухе С. устойчив; кислород, вода, соляная и разбавленная серная кислоты на него не действуют, хорошо растворим в концентрированной азотной кислоте и царской водке, в щелочах растворяется с окислением. С. в соединениях имеет степени окисления —2, +2, +4, +6. Энергия ионизации se 0 ® se 1+ ® se 2+ ® s 3+ соответственно 0,75; 21,5; 32 эв.

С кислородом С. образует ряд окислов: seo, se 2 o 5 , seo 2 , seo 3 . Два последних являются ангидридами селенистой h 2 seo 3 и селеновой h 2 seo 4 к-т (соли — селениты и селенаты). Наиболее устойчив seo 2 . С галогенами С. даёт соединения sef 6 , sef 4 , secl 4 , sebr 4 , se 2 cl 2 и др. Сера и теллур образуют непрерывный ряд твёрдых растворов с С. С азотом С. даёт se 4 n 4 , с углеродом — cse 2 . Известны соединения с фосфором p 2 se 3 , p 4 se 3 , p 2 se 5 . Водород взаимодействует с С. при t ? 200 °С , образуя h 2 se; раствор h 2 se в воде называется селеноводородной кислотой. При взаимодействии с металлами С. образует селениды . Получены многочисленные комплексные соединения С. Все соединения С. ядовиты.

Получение и применение. С. получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства и анодных шламов электролитического рафинирования меди. В шламах С. присутствует вместе с серой, теллуром, тяжёлыми и благородными металлами. Для извлечения С. шламы фильтруют и подвергают либо окислительному обжигу (около 700 °С), либо нагреванию с концентрированной серной кислотой. Образующийся летучий seo 2 улавливают в скрубберах и электрофильтрах. Из растворов технический С. осаждают сернистым газом. Применяют также спекание шлама с содой с последующим выщелачиванием селената натрия водой и выделением из раствора С. Для получения С. высокой чистоты, используемого в качестве полупроводникового материала, черновой С. рафинируют методами перегонки в вакууме, перекристаллизации и др.

Благодаря дешевизне и надёжности С. используется в преобразовательной технике в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов (гексагональный), электрофотографических копировальных устройств (аморфный С.), синтеза различных селенидов, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п. С. широко применяется для обесцвечивания зелёного стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии — для придания литой стали мелкозернистой структуры, улучшения механических свойств нержавеющих сталей; в химической промышленности — в качестве катализатора; используется С. также в фармацевтической промышленности и других отраслях.

Г. Б. Абдуллаев.

С. в организме. Большинство живых существ содержит в тканях от 0,01 до 1 мг/кг С. Концентрируют его некоторые микроорганизмы, грибы, морские организмы и растения. Известны бобовые (например, астрагал, нептуния, акация), крестоцветные, мареновые, сложноцветные, накапливающие С. до 1000 мг/кг (на сухую массу); для некоторых растений С. — необходимый элемент. В растениях-концентраторах обнаружены различные селеноорганические соединения, главным образом селеновые аналоги серусодержащих аминокислот — селенцистатионин, селенгомоцистеин, метилселенметионин. Важную роль в биогенной миграции С. играют микроорганизмы, восстанавливающие селениты до металлического С. и окисляющие селениды. Существуют биогеохимические провинции С .

Потребность человека и животных в С. не превышает 50—100 мкг/кг рациона. Он обладает антиоксидантными свойствами, повышает восприятие света сетчаткой глаза, влияет на многие ферментативные реакции. При содержании С. в рационе более 2 мг/кг у животных возникают острые и хронические формы отравлений. Высокие концентрации С. ингибируют окислительно-восстановительные ферменты, нарушают синтез метионина и рост опорно-покровных тканей, вызывают анемию. С недостатком С. в кормах связывают появление т. н. беломышечной болезни животных, некротической дегенерации печени, экссудативного диатеза; для предупреждения этих заболеваний используют селенит натрия.

В. В. Ермаков.

Лит.: Синдеева Н. Д., Минералогия, типы месторождений и основные черты геохимии селена и теллура, М., 1959; Кудрявцев А. А., Химия и технология селена и теллура, 2 изд., М., 1968; Чижиков Д. М., Счастливый В. ГГ., Селен и селениды, М., 1964; Абдуллаjeв Ћ . Б., Селендэ вэ селен дузлэндиоичилэ риндз физики просеслэрин тэдгиги, Бакы, 1959; Селен и зрение, Баку, 1972; Абдуллаев Г. Б., Абдинов Д. Ш., Физика селена, Баку, 1975; Букетов Е. А., Малышев В. П., Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных шламов, А.-А., 1969; recent advances in selenium physics, oxf. — [a. o.], [1965]; the physics of selenium and tellurium, oxf. — [a. o.], [1969]; Ермаков В. В., Ковальский В. В., Биологическое значение селена, М., 1974; rosenfeld i., beath o. a., selenium, n. y. — l., 1964.

cкачать реферат по теме: "Селен".

Назад



(С) Дистанционный творческий конкурс-проект "Моя Веб-страница", 2005
(С) Хмелев Алексей, 2005
http://www.eidos.ru/project/all/web/index.htm