Селен (Selenium) Sе

История открытия селена, его распространение в природе. В Периодической системе Д.И. Менделеева элемент 4-го периода, порядковый номер 34, атомная масса 78,96 ± 0,03. Элемент назван в честь Луны, так как всегда встречается с в рудах с открытым ранее теллуром, названным в честь Земли, название Selenium происходит от греческого σεληυη – луна. Селен Sе был открыт в 1817 году в шламе (продукт, содержащий обычно благородные металлы, отделяющиеся в виде осадка при электролизе меди, свинца, цинка и др. металлов) свинцовых камер (продукционных башен) сернокислотного завода Я. Берцелиусом.

Селен мало распространен в природе; редко входит в состав минералов (науманит Ag2Sе, клаусталит PbSe, тиманит HgSe и др.), также описан самородный Sе. Он содержится в небольших количествах в самородной сере и сульфидных рудах (PbS, FeS2 и др.). В земной коре содержание селена составляет 6*10-5 % от массы, в воде океанов – 10-8 %, в биосфере – 10-6 %. Селен представлен шестью стабильными изотопами: 74Se (0,87%), 76Se (9,02%), 77Se (7,58%), 78Se (23,52%), 80Se (49,82%) и 82Se (9,19%). Искусственно получены многие радиоактивные изотопы.

Физиологическое действие селена. Все соединения селена ядовиты.

Физические свойства селена. Элемент имеет несколько аллотропных модификаций, из которых наиболее известны: серый (металлический) селен и красный (аморфный) селен. Серый селен – хрупкое вещество серого цвета с металлическим блеском, имеющее гексагональную кристаллическую решетку, не растворимое в СS2. Серая форма элемента обладает очень интересным свойством: её электрическое сопротивление резко (в »1000 раз) снижается на свету (по сравнению с электрическим сопротивлением в темноте). На границе селена с металлическим проводником образуется запорный слой – участок цепи, способный пропускать ток только в одном направлении. Ширина запрещенной зоны ~ 15 эв. Эта особенность используется в селеновых фотоэлементах. Расплав серого селена легко образует стеклообразный селен. Красный селен – неметаллический красно-бурый порошок, растворимый в СS2 с образованием желтого раствора. Серый селен является устойчивой формой, а красная модификация – термодинамически неустойчива, при нагревании переходит в серую форму. Серый Sе переходит в красный при растворении в горячей концентрированной серной кислоте и выливании полученного зеленого раствора в большой объем воды.

Химические свойства селена. При обычной температуре Sе устойчив к действию кислорода, воды и разбавленных кислот, растворяется он в щелочах, концентрированной азотной кислоте и смеси HCl и HNO3. При нагревании селен довольно энергично соединяется со многими элементами. Селен на воздухе сгорает голубым пламенем, распространяя характерный запах гнилой редьки. В результате образуется твердый белый SеО2:

Sе + О2 ® SеО2

В парах Sе имеют место равновесия, аналогичные равновесиям в парах серы.

Получение селена. При обжиге FeS2 селен накапливается в пылеочистительных камерах сернокислотных заводов. Эта пыль служит источником получения селена. Также Sе можно выделять из анодного шлама медеэлектролитических установок. С этой целью шлам обрабатывают раствором гидроксида натрия и диоксидом серы:

SеО32- + 2SО2 + 2ОН- ® 2SО42- + Sе + Н2О

Твердый селен отделяют и очищают дистилляцией, затем высушивают.

Применение селена. Наиболее важен искусственный изотоп 75Sе (Т1/2 = 121 день). Селен применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей электрического тока и фотоэлементов с запорным слоем, в стекольной промышленности как краситель, в металлургии – для создания мелкозернистой структуры стали, для вулканизации резины, как катализатор в процессах гидрогенизации-дегидрогенизации, он используется также для синтеза селенидов – полупроводников, применяемых в термоэлементах, фотосопротивлениях и в качестве катодолюминофоров (люминесцентных элементов).

Другое по теме

Антропный космологический принцип
Идеи антропного космологического принципа, развивавшиеся в последнем столетии XX века, представляют большой научный интерес с точки зрения ответа на вопросы происхождения и эволюции окружающего мира. Основная идея этого принципа состоит в том, что фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант ...

Рефракторы XIX столетия
Потребовалось около века, чтобы убедиться в ошибочности утверждения Ньютона о том, что создать ахроматический объектив невозможно. В 1729 г. был изготовлен объектив из двух линз разного стекла, позволивший уменьшить хроматическую аберрацию. А в 1747 г. великий математик Леонард Эйлер рассчитал объектив, состоящий из двух ст ...