Selen (Se), chemický prvek ve skupině kyslíku (skupina 16 [VIa] periodické tabulky), úzce spjatý s chemickými a fyzikálními vlastnostmi s prvky síra a tellur. Selen je vzácný a skládá přibližně 90 dílů na miliardu zemské kůry. To je občas nalezené nekombinované, doprovázející přirozenou síru, ale častěji se vyskytuje v kombinaci s těžkými kovy (měď, rtuť, olovo nebo stříbro) v několika minerálech. Hlavním komerčním zdrojem selenu je vedlejší produkt rafinace mědi; jeho hlavní použití jsou ve výrobě elektronických zařízení, v pigmentech a ve výrobě skla. Selen je metaloid (prvek ve vlastnostech mezi kovy a nekovy). Šedá, kovová forma prvku je nejstabilnější za běžných podmínek; tato forma má neobvyklou vlastnost značného zvýšení elektrické vodivosti, když je vystavena světlu. Sloučeniny selenu jsou pro zvířata toxické; rostliny pěstované na seleniferních půdách mohou prvek koncentrovat a stát se jedovatými.
prvek kyslíkové skupiny: Přirozený výskyt a použití
Prvek selen (symbol Se) je mnohem vzácnější než kyslík nebo síra a zahrnuje přibližně 90 dílů na miliardu krustě
.Vlastnosti prvku
| protonové číslo | 34 |
|---|---|
| atomová hmotnost | 78,96 |
| masy stabilních izotopů | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| bod tání | |
| amorfní | 50 ° C (122 ° F) |
| šedá | 217 ° C (423 ° F) |
| bod varu | 685 ° C (1 265 ° F) |
| hustota | |
| amorfní | 4,28 g / cm 3 |
| šedá | 4,79 g / cm 3 |
| oxidační stavy | -2, +4, +6 |
| elektronová konfigurace | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Dějiny
V roce 1817 si švédský chemik Jöns Jacob Berzelius všiml červené látky vznikající ze sulfidických rud z dolů Falun ve Švédsku. Když byl tento červený materiál v následujícím roce zkoumán, ukázalo se, že je prvkem a byl pojmenován po Měsíci nebo Měsíční bohyni Selene. Rudu s neobvykle vysokým obsahem selenu objevil Berzelius jen několik dní předtím, než podal zprávu o selenu v vědeckých společnostech světa. Jeho smysl pro humor je zřejmý ve jménu, který dal rudě, eukalitu, což znamená „právě včas“.
Výskyt a použití
Podíl selenu v zemské kůře je asi 10–5 až 10–6 procent. Bylo získáno hlavně z anodových bahen (usazenin a zbytkových materiálů z anody) při elektrolytické rafinaci mědi a niklu. Dalšími zdroji jsou spaliny při výrobě mědi a olova a plyny vznikající v pražících pyritech. Selen doprovází měď při rafinaci tohoto kovu: asi 40 procent selenu přítomného v původní rudě se může koncentrovat v mědi uložené v elektrolytických procesech. Z tuny tavené mědi lze získat asi 1,5 kilogramu selenu.
Když je selen začleněn do skla, slouží jako odbarvovač; ve větších množstvích propůjčuje prosklení jasně červené barvy, která je užitečná v signálních světlech. Tento prvek se také používá při výrobě červených emailů pro keramiku a ocel, jakož i pro vulkanizaci pryže pro zvýšení odolnosti vůči oděru.
Snahy o zdokonalení selenu jsou největší v Německu, Japonsku, Belgii a Rusku.
Allotropy
Alotrie selenu není tak rozsáhlá jako síra a allotropy nebyly studovány tak důkladně. Pouze dvě krystalické odrůdy selenu jsou složeny z cyklických molekul Se 8: označené a a p, obě existují jako červené monoklinické krystaly. Šedý allotrop s kovovými vlastnostmi se vytvoří udržováním kterékoli z ostatních forem při 200–220 ° C a za běžných podmínek je nejstabilnější.
Amorfní (nekrystalická) červená, prášková forma selenu vzniká, když je roztok selenózní kyseliny nebo její soli ošetřen oxidem siřičitým. Pokud jsou roztoky velmi zředěné, poskytují velmi jemné částice této odrůdy průhlednou červenou koloidní suspenzi. Čiré červené sklo je výsledkem podobného procesu, ke kterému dochází, když je roztavené sklo obsahující selenity ošetřeno uhlíkem. Rychlým ochlazením dalších modifikací z teplot nad 200 ° C se vytvoří sklovitá, téměř černá odrůda selenu. K přeměně této sklovité formy na červenou krystalickou allotropu dochází její zahříváním nad 90 ° C nebo jejím udržováním v kontaktu s organickými rozpouštědly, jako je chloroform, ethanol nebo benzen.
Příprava
Čistý selen se získává z kalů a kalů vznikajících při výrobě kyseliny sírové. Znečištěný červený selen je rozpuštěn v kyselině sírové v přítomnosti oxidačního činidla, jako je dusičnan draselný nebo určité sloučeniny manganu. Jak kyselina seleničité, H 2 SeO 3, a kyselina selenová, H 2 SeO 4, jsou vytvořeny a mohou být vyluhovány z zbytkového nerozpustného materiálu. Jiné metody využívají oxidaci vzduchem (pražení) a zahříváním s uhličitanem sodným, čímž se získá rozpustný seleničitan sodný, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O, a selenan sodný, Na 2 SeO 4. Chlor může být také použity: jeho účinek na kovové selenidů produkuje těkavé sloučeniny včetně selenu dichloridu, SeCl 2; selen chlorid, SeCl 4; diselenium dichlorid, Se 2 Cl 2; a oxychlorid selenu, SeOCI 2. V jednom procesu se tyto sloučeniny selenu převádějí vodou na seleničitou kyselinu. Selen se nakonec získá zpracováním selenické kyseliny s oxidem siřičitým.
Selen je běžná složka rud oceňovaných pro obsah stříbra nebo mědi; koncentruje se v kalech uložených během elektrolytického čištění kovů. Byly vyvinuty metody pro oddělení selenu od těchto slizů, které také obsahují určité stříbro a měď. Roztavení sliz formy stříbrný selenid, Ag 2 SE a měď (I) selenid, Cu 2 Se. Zpracováním těchto selenidů kyselinou chlornou, HOCl, se získají rozpustné selenity a selenáty, které lze redukovat oxidem siřičitým. Konečné čištění selenu se provádí opakovanou destilací.
Fyzikálně-elektrické vlastnosti
Nejvýraznější fyzickou vlastností krystalického selenu je jeho fotovodivost: při osvětlení se elektrická vodivost zvyšuje více než 1 000krát. Tento jev je výsledkem podpory nebo excitace relativně volně držených elektronů světlem do vyšších energetických stavů (nazývaných úrovně vodivosti), umožňující migraci elektronů a tím i elektrickou vodivost. Naproti tomu elektrony typických kovů jsou již ve vodivých úrovních nebo pásmech, schopných proudění pod vlivem elektromotorické síly.
Elektrický odpor selenu se mění v obrovském rozmezí v závislosti na takových proměnných, jako je povaha allotropu, nečistoty, způsob rafinace, teplota a tlak. Většina kovů je nerozpustných ve selenu a nekovové nečistoty zvyšují odpor.
Osvětlení krystalického selenu po dobu 0,001 sekundy zvyšuje jeho vodivost 10 až 15krát. Červené světlo je účinnější než světlo s kratší vlnovou délkou.
Tyto fotoelektrické a fotosenzitivní vlastnosti selenu se využívají při konstrukci různých zařízení, která mohou převádět změny intenzity světla na elektrický proud a odtud na vizuální, magnetické nebo mechanické účinky. Poplachová zařízení, mechanická otevírací a uzavírací zařízení, bezpečnostní systémy, televize, zvukové filmy a xerografie závisí na polovodičové vlastnosti a fotocitlivosti selenu. Rektifikace střídavého elektrického proudu (přeměna na stejnosměrný proud) byla po celá léta prováděna pomocí zařízení řízených selenem. Mnoho aplikací fotobuněk využívajících selen bylo nahrazeno jinými zařízeními používajícími materiály citlivější, dostupnější a snáze vyrobitelné než selen.
