Selen | ||||
---|---|---|---|---|
← Arsen | Brom → | ||||
| ||||
Udseende af et simpelt stof | ||||
Sorte, grå og røde allotrope modifikationer af selen | ||||
Atom egenskaber | ||||
Navn, symbol, nummer | Selen (Se), 34 | |||
Gruppe , punktum , blok |
16 (forældet 6), 4, p-element |
|||
Atommasse ( molær masse ) |
78.96(3) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronisk konfiguration |
[Ar] 4s 2 3d 10 4p 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 |
|||
Atomradius | 140 kl | |||
Kemiske egenskaber | ||||
kovalent radius | 116 kl | |||
Ion radius | (+6e) 42 (-2e) 198 kl | |||
Elektronegativitet | 2,55 (Pauling-skala) | |||
Elektrodepotentiale | 0 | |||
Oxidationstilstande | -2, 0, +4, +6 | |||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
940,4 (9,75) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | ||||
Tæthed ( i.a. ) | 4,79 g/cm³ | |||
Smeltetemperatur | 490K _ | |||
Kogetemperatur | 958.1K _ | |||
Oud. fusionsvarme | 5,23 kJ/mol | |||
Oud. fordampningsvarme | 59,7 kJ/mol | |||
Molær varmekapacitet | (grå): 25,4 [2] J/(K mol) | |||
Molært volumen | 16,5 cm³ / mol | |||
Krystalgitteret af et simpelt stof | ||||
Gitterstruktur | Sekskantet | |||
Gitterparametre | a = 4,364; c = 4,959 Å | |||
c / a -forhold | 1,136 | |||
Debye temperatur | 90K _ | |||
Andre egenskaber | ||||
Varmeledningsevne | (300 K) 0,52 W/(m K) | |||
CAS nummer | 7782-49-2 |
34 | Selen |
Se78,971 | |
3d 10 4s 2 4p 4 |
Selen ( kemisk symbol - Se , fra lat. Selen ) er et kemisk grundstof i den 16. gruppe (ifølge den forældede klassificering - hovedundergruppen af den sjette gruppe, VIA), den fjerde periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 34.
Et simpelt stof selen er et sprødt , ikke-metal af grå farve, skinnende ved en pause (denne farve skyldes en stabil allotrop modifikation, ustabile allotropiske modifikationer giver selen forskellige nuancer af rød ).
Grundstoffet blev opdaget af J. Ya. Berzelius i 1817 .
Historien om Berzelius selv om, hvordan denne opdagelse skete, er blevet bevaret:
Jeg har i samarbejde med Gottlieb Hahn undersøgt metoden til fremstilling af svovlsyre på Gripsholm . Vi fandt et bundfald i svovlsyre, dels rødt, dels lysebrunt. Dette bundfald, testet med et blæserør, udsendte en svag, sjælden lugt og dannede en blyperle. Ifølge Klaproth er denne lugt en indikation af tilstedeværelsen af tellur . Gan bemærkede også, at Falun -minen , hvor svovlet skulle producere syre, også havde en lignende lugt, hvilket indikerer tilstedeværelsen af tellur. Nysgerrighed vakt af håbet om at opdage et nyt sjældent metal i dette brune sediment fik mig til at undersøge sedimentet. Efter at have taget intentionen om at isolere tellur, kunne jeg dog ikke opdage noget tellur i bundfaldet. Derefter samlede jeg alt, hvad der blev dannet under fremstillingen af svovlsyre ved at brænde Falyun-svovl i flere måneder, og udsatte bundfaldet opnået i store mængder for en grundig undersøgelse. Jeg fandt ud af, at massen (dvs. sedimentet) indeholder et hidtil ukendt metal, der i sine egenskaber meget ligner tellur. I overensstemmelse med denne analogi opkaldte jeg det nye legeme selen (Selen) fra det græske σελήνη (måne), da tellur er opkaldt efter Tellus - vores planet [3] .
I 1873 opdagede Willoughby Smith , at den elektriske modstand af gråt selen afhænger af mængden af lys. Denne egenskab blev grundlaget for lysfølsomme celler. Det første kommercielle produkt baseret på selen blev introduceret til markedet i midten af 1870'erne af Werner von Siemens . Selencellen blev brugt i fotofonen , skabt af Alexander Bell i 1879. Den elektriske strøm, der passerer gennem selen, er proportional med mængden af lys, der falder på dens overflade - denne egenskab bruges i forskellige lysmålere ( eksponeringsmålere ). Selens halvlederegenskaber har fundet anvendelse i andre områder af elektronik [4] [5] [6] . I 1930'erne begyndte udviklingen af selen ensrettere , som erstattede kobberoxid ensrettere på grund af deres høje effektivitet [7] [8] [9] . Selen ensrettere blev brugt indtil 1970'erne, hvor de blev erstattet af silicium ensrettere .
For nylig er toksiciteten af selen blevet opdaget. Tilfælde af forgiftning af mennesker, der arbejder i selenindustrien, samt dyr, der spiste planter rige på selen, er blevet rapporteret. I 1954 blev de første tegn på selens biologiske betydning for mikroorganismer [10] [11] opdaget . I 1957 blev selens vigtige rolle i pattedyrs biologi fastslået [12] [13] . I 1970'erne blev tilstedeværelsen af selen i to uafhængige grupper af enzymer vist , og derefter blev selenocystein opdaget i proteiner. I 1980'erne fandt man, at selenocystein var kodet af kodonet UGA . Kodningsmekanismen blev først etableret for bakterier og derefter for pattedyr ( SECIS-element ) [14] .
Navnet kommer fra det græske. σελήνη - Månen . Grundstoffet er navngivet så på grund af det faktum, at det i naturen er en satellit af det kemisk lignende tellur (opkaldt efter Jorden).
Indholdet af selen i jordskorpen er omkring 500 mg/t. Hovedtrækkene i selenets geokemi i jordskorpen bestemmes af dens ionradiuss nærhed til svovlens ioniske radius. Selen danner 37 mineraler, blandt hvilke ashavalit FeSe, claustalit PbSe, timannit HgSe, guanahuatite Bi 2 (Se, S) 3 , hastit CoSe 2 , platin PbBi 2 (S, Se) 3 forbundet med forskellige sulfider bør bemærkes først og fremmest. , og nogle gange også med cassiterit . Sjældent findes naturligt selen . Sulfidaflejringer har den vigtigste industrielle værdi for selen. Indholdet af selen i sulfider varierer fra 7 til 110 g/t . Koncentrationen af selen i havvand er 0,4 µg/l [15] . På det kaukasiske mineralvands territorium er der en kilde med et selenindhold på 110 µg/l [16] .
Fast selen har under normale forhold adskillige allotrope modifikationer med væsentligt forskellige termodynamiske, mekaniske og elektriske egenskaber [2] :
Når gråt selen opvarmes [17] giver det en grå smelte, og ved yderligere opvarmning fordamper det med dannelse af brune dampe. Med en skarp afkøling af dampen kondenserer selen i form af en rød allotrop modifikation.
Ved høje tryk (fra 27 MPa) går selen over i en kubisk modifikation med en cellekant på 0,2982 nm. En metastabil hexagonal modifikation med metalliske egenskaber er også blevet opnået (ved 10-12 MPa, fra amorft og monoklinisk selen) [2] .
Selen er en analog af svovl og udviser oxidationstilstande −2 (H 2 Se), +4 (SeO 2 ) og +6 (H 2 SeO 4 ). Men i modsætning til svovl er selenforbindelser i +6 oxidationstilstand de stærkeste oxidationsmidler, og selenforbindelser (−2) er meget stærkere reduktionsmidler end de tilsvarende svovlforbindelser.
Det simple stof selen er meget mindre kemisk aktivt end svovl. Så i modsætning til svovl er selen ikke i stand til at brænde af sig selv i luften [18] .
Det er kun muligt at oxidere selen med yderligere opvarmning, hvorunder det langsomt brænder med en blå flamme og bliver til SeO 2 dioxid . Med alkalimetaller reagerer selen (meget voldsomt) kun, når det er smeltet [19] .
Danner selenider:
Reagerer med halogener ved stuetemperatur:
Reagerer med alkalier:
Betydelige mængder selen opnås fra slammet fra kobber-elektrolytproduktion, hvori selen er til stede i form af sølvselenid [20] . Anvend flere metoder til opnåelse af: oxidativ ristning med sublimering af SeO 2 ; opvarmning af slammet med koncentreret svovlsyre, oxidation af selenforbindelser til SeO 2 med efterfølgende sublimering; oxidativ sintring med sodavand, omdannelse af den resulterende blanding af selenforbindelser til Se(IV)-forbindelser og deres reduktion til elementært selen ved indvirkning af SO 2 .
Højrent selen kan opnås ved at brænde lavkvalitets kommercielt selen i en iltstrøm ved 500-550 ° C og sublimere den resulterende selendioxid ved 320-350 ° C. Selendioxid opløses i destilleret vand. Og derefter reducere H 2 SeO 3 med svovldioxid:
I den oxidative metode behandles slam med salpetersyre, smeltes sammen med salpeter osv. De resulterende oxider af selen (SeO 2 , nogle gange SeO 3 ) går i opløsning, og efter afdampning af salpetersyre opløses den udfældede tørre rest i koncentreret saltsyre syre, hvorefter SeO 2 reduceres, for eksempel med svovldioxid:
Når det er opløst i natriumsulfit, efterfulgt af adskillelse af selen med syre:
Slam vasket fra svovlsyre med et indhold på for eksempel 2% selen behandles med sodavand, og blysulfat bliver til carbonat:
Det er en del af de aktive centre for nogle proteiner i form af aminosyren selenocystein . Det er et mikroelement , der er nødvendigt for livet , men de fleste forbindelser er ret giftige ( brinteselenid , selensyre og selensyre ) selv i moderate koncentrationer.
Den menneskelige krop indeholder 10-14 mg selen, det meste af det er koncentreret i leveren, nyrerne, milten, hjertet, testiklerne og sædstrengene hos mænd [21] . Selen er til stede i cellekernen.
Det daglige menneskelige behov for selen er 70-100 mcg [22] [23] . Et øget indhold af selen i kroppen kan føre til depression, kvalme, opkastning, diarré, CNS-skader mv.
Selen, som er en kemisk analog af svovl, er inkluderet i sammensætningen af biosubstrater i oxidationstilstanden - 2. Det er blevet fastslået, at det akkumuleres i negle og hår, da de er baseret på de svovlholdige aminosyrer cystein og methionin. [24] Methionin er nødvendigt for syntesen af keratin, hovedproteinet i hårstrået, og cystein er en del af α-keratiner, hovedproteinet i negle, hud og hår (det er kendt, at disse to aminosyrer er metabolisk nært beslægtede; tilsyneladende erstatter selen svovl i disse aminosyrer og omdanner dem til selenocystein og selenomethionin). [25]
Selen i kroppen interagerer med vitaminer, enzymer og biologiske membraner, deltager i reguleringen af stofskiftet, i metabolismen af fedt, proteiner og kulhydrater samt i redoxprocesser. Selen er en integreret bestanddel af mere end 30 vitale biologisk aktive forbindelser i kroppen. Selen er inkluderet i det aktive center af enzymer i kroppens antioxidant-antiradikale forsvarssystem, metabolisme af nukleinsyrer , lipider , hormoner (glutathionperoxidase, iodothyronindeiododinase, thioredoxinreduktase, phosphoselenphosphatase, phospholipid-hydroperoxid-specifikke P-glutathion-hydroperoxider, P-glutathion-hydroperoxid osv. .) [26] .
Selen er en del af proteinerne i muskelvæv, myokardieproteiner. Selen fremmer også dannelsen af triiodothyronin (en biologisk aktiv form for skjoldbruskkirtelhormoner i skjoldbruskkirtlen ) [26] [27] .
Selen er en synergist af vitamin E og jod . Ved selenmangel optages jod dårligt af kroppen [28] .
Tidligere er det gentagne gange blevet foreslået, at selentilskud kan reducere forekomsten af kræft, hvilket dog ikke er blevet bekræftet af undersøgelser. [29]
Selen bruges som et kraftfuldt middel mod kræft, såvel som til forebyggelse af en lang række sygdomme [34] . På grund af dets virkninger på DNA-reparation, apoptose, det endokrine og immunsystem og andre mekanismer, herunder dets antioxidantegenskaber, kan selen spille en rolle i kræftforebyggelse [35] [36] [37] . Ifølge undersøgelser reducerer indtagelse af 200 mikrogram selen om dagen risikoen for tyktarms- og tyktarmskræft med 58 %, prostatatumorer med 63 %, lungekræft med 46 % og reducerer den samlede kræftdødelighed med 39 % [38] [39] [ 40] [41] [42] .
Selentilskud i kombination med coenzym Q10 er blevet forbundet med en 55% reduktion i risikoen for død hos patienter med kronisk hjertesvigt [43] [44] .
Små koncentrationer af selen undertrykker histamin og har dermed en anti-dystrofisk effekt og en anti-allergisk effekt. Selen stimulerer også vævsproliferation, forbedrer funktionen af kønskirtlerne, hjertet, skjoldbruskkirtlen og immunsystemet.
I kombination med jod bruges selen til behandling af jodmangelsygdomme og skjoldbruskkirtelpatologier [45] . Ifølge en Cochrane- gennemgang fra 2014 er beviserne for at understøtte eller tilbagevise effektiviteten af selentilskud hos personer med autoimmun thyroiditis ufuldstændig og upålidelig [46] .
Selensalte bidrager til genopretning af lavt blodtryk under chok og kollaps . [26] .
Der er evidens for, at selentilskud øger risikoen for at udvikle type 2-diabetes [47] .
Selenpræparatet Ebselen [48] [49] med anti-inflammatorisk, antioxidant og cytobeskyttende aktivitet er kendt, som også udviser aktivitet mod COVID-19 [50] [51] [52] [53] [54] [54] .
Selendisulfid ( sulsen ) bruges i dermatologi, som en del af shampoo til behandling af sygdomme i hovedbunden (skæl, seborrhea).
Selen og dets forbindelser er giftige og minder en del om arsen i deres virkning ; har en polytropisk effekt med en primær læsion i leveren , nyrerne og centralnervesystemet . Frit selen er mindre giftigt. Af de uorganiske selenforbindelser er de mest giftige hydrogenselenid , selendioxid (LD 50 = 1,5 mg/kg, rotter, intratrachealt) og natriumselenitter (LD 50 = 2,25 mg/kg, kanin , oralt) og lithium (LD 50 = 8,7 mg/kg, rotter , oralt). Brintselenid er især giftigt, men på grund af dets modbydelige lugt, der mærkes selv i ubetydelige koncentrationer (0,005 mg / l), er det muligt at undgå forgiftning. Organiske selenforbindelser såsom alkyl- eller arylderivater (f.eks. dimethylselen , methylethylselen eller diphenylselen ) er stærke nervegifte med meget stødende lugte; således er perceptionstærsklen for diethylselen 0,0064 µg/L.
Indtagelse af 1 gram selenmetalpulver oralt forårsager mavesmerter i to dage og hyppig afføring; symptomer forsvinder over tid .
Selensalte i direkte kontakt med huden forårsager forbrændinger og dermatitis. Selendioxid i kontakt med huden kan forårsage alvorlig smerte og følelsesløshed. Når det kommer i kontakt med slimhinderne, kan selenforbindelser forårsage irritation og rødme, hvis de kommer i øjnene, skarpe smerter, tåredannelse og conjunctivitis .
Selen består i naturen af 6 isotoper: 74 Se (0,87%), 76 Se (9,02%), 77 Se (7,58%), 78 Se (23,52%), 80 Se (49,82%), 82Se (9,19%). Heraf vides fem at være stabile, og én ( 82 Se) gennemgår et dobbelt beta-henfald med en halveringstid på 9,7⋅10 19 år. Derudover er 24 flere radioaktive isotoper (samt 9 metastabile exciterede tilstande ) blevet kunstigt skabt i intervallet af massetal fra 65 til 94. Af de kunstige isotoper har 75 Se fundet anvendelse som kilde til gammastråling for ikke- destruktiv test af svejsninger og strukturel integritet.
Halveringstiden for nogle radioaktive isotoper af selen er:
Isotop | Prævalens i naturen, % | Halvt liv |
---|---|---|
73 se | — | 7,1 timer. |
74 se | 0,87 | — |
75 se | — | 120,4 dage |
76 se | 9.02 | — |
77 se | 7,58 | — |
77m Se | — | 17,5 sek. |
78 se | 23,52 | — |
79 se | — | 6,5⋅10 4 år |
79m Se | — | 3,91 min. |
80 se | 49,82 | — |
81 se | — | 18,6 min. |
81m Se | — | 62 min. |
82 se | 9.19 | 9.7⋅10 19 år |
83m Se | — | 69 sek. |
83 se | — | 25 min. |
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|