Seleniumgeschichte, Eigenschaften, Struktur, erhalten, verwendet, verwendet
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- Tizian Liebich
Er Selen Es handelt. Dieses Element hat Zwischeneigenschaften zwischen Schwefel und Telurio, die Mitglieder derselben Gruppe sind.
Das Selen wurde 1817 von Jörhs J entdeckt. Berzelius und John G. Gahn, der den Pyrit verdampfte, beobachtete einen roten Rückstand (niedrigeres Bild). Zuerst verwirrten sie ihn mit dem Telurio, stellten dann aber fest, dass sie einem neuen Element ausgesetzt waren.
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Berzelius nannte das neue Element als Selen, basierend auf dem Namen "Selene", was "Mondgöttin" bedeutet,. Selen ist eine wesentliche Spur für Pflanzen und Tiere, obwohl es in hohen Konzentrationen ein toxisches Element ist.
Das Selen hat drei wichtigste Allotropformen: Rot, Schwarz und Grau. Letzteres hat die Eigenschaft, seine elektrische Leitfähigkeit basierend auf der Intensität des Lichts zu modifizieren, das es ausstrahlt (Photothereiter), sodass es viele Anwendungen hatte.
Das Selen ist in der Erdkruste weit verbreitet, aber die Mineralien, die es enthalten.
Es wird hauptsächlich als sekundäres Produkt des Raffinerierungsprozesses durch Kupferelektrolyse erhalten. Selen akkumuliert sich im Schleim, der sich an der Anode der Elektrolysezellen befindet.
Menschen haben rund 25 Seleenoproteine, von denen einige eine antioxidative Wirkung erfüllen und die Erzeugung von freien Radikalen kontrollieren. Es gibt auch Selenaminosäuren wie Selenomektion und Selenocystein.
[TOC]
Geschichte
Erste Beobachtung
Der Alchemist Arnold von Villanova könnte das Selen 1230 beobachtet haben. Dies wurde in der Medizin in der Sorbonne von Paris gebildet und war sogar der Doktor von Papst Clemente V.
Villanova in seinem Buch Rosarium philosophorum Beschreiben Sie einen roten Schwefel oder einen "Schwefel -Reboulle", der nach der Verdampfung des Schwefel. Dieser rote Schwefel hätte ein Alotrop des Selens sein können.
Entdeckung
1817 entdeckten Jörhs Jakob Berzelius und John Gottlieb Gahn Selen in einer chemischen Pflanze zur Herstellung von Schwefelsäure in der Nähe von Gripsholm, Schweden. Der Rohstoff für die Ausarbeitung der Säure war Pyrit, das aus einer Falunmine extrahiert wurde.
Berzelius war beeindruckt von der Existenz eines roten Rückstands, der nach dem Brennen des Schwefels im Bleibehälter blieb.
Außerdem beobachteten Berzelius und Gahn, dass der rote Rückstand einen starken Geruch nach würzigem Radieschen hatte, ähnlich dem vom Telurio präsentierten. Vernunft, warum er an seinen Freund Searice schrieb, dass sie glaubten, dass die beobachtete Ablagerung eine Telurio -Verbindung sei.
Blelius analysierte jedoch weiterhin das abgelagerte Material, indem er den Pyrit verbrannte und überdachte, dass Telurio im Falun nicht gefunden worden war. Abgeschlossen im Februar 1818, dass er ein neues Element entdeckt hatte.
Ursprung Ihres Namens
Berzelius wies darauf hin, dass das neue Element eine Kombination aus Schwefel und Telurio war und dass die Ähnlichkeit des Telurio mit dem neuen Element ihm die Gelegenheit gegeben hatte, die neue Seleniumsubstanz zu nennen.
Berzelius erklärte, dass "Tellus" die Göttin der Erde bedeutet. Martin Klaport legte 1799 diesen Namen an Telurio und schrieb: „Kein Element wird nur so genannt. Es musste getan werden!".
Aufgrund der Ähnlichkeit des Telurios mit der neuen Substanz nannte Berzelius es mit dem Wort Selen, das aus dem griechischen Wort "Selene" abgeleitet wurde, was "Göttin des Mondes" bedeutet,.
Entwicklung Ihrer Anwendungen
1873 entdeckte Willoughby Smith, dass die vom Selen vorgestellte elektrische Leitfähigkeit von dem Licht abhing, das es ausstrahlte. Diese Eigenschaft ermöglichte es Selen, zahlreiche Anwendungen zu haben.
Alexander Graham Bell 1979 verwendete Selen in seinem Foto. Selenium erzeugt einen elektrischen Strom proportional zur Intensität des Lichts, das es in Lichtmesser beleuchtet, Sicherheitsmechanismen für das Öffnen und Schließen von Türen usw.
Die Verwendung von Selengleichrichter in der Elektronik begann aus den 1930er Jahren mit zahlreichen kommerziellen Anwendungen. In den 1970er Jahren wurde er in den Gleichrichter für Silizium ersetzt.
1957 wurde entdeckt, dass Selen ein wesentliches Element für die Lebensdauer von Säugetieren war, da es in Enzymen vorhanden war, die vor reaktivem Sauerstoff und freien Radikalen schützen. Darüber hinaus wurde die Existenz von Aminosäuren wie Selenometionin entdeckt.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Aussehen
Es gibt mehrere Alotrope für Selen, ihr physisches Erscheinungsbild variiert. Es wird normalerweise als rotes Feststoff in Form von Staub dargestellt.
Standard Atomgewicht
78.971 u
Atomnummer (z)
3. 4
Schmelzpunkt
221 ºC
Siedepunkt
685 ºC
Dichte
Die Seleniumdichte variiert je nachdem, welche Alotrope oder Polymorph berücksichtigt wird. Einige seiner entschlossenen Dichten bei Raumtemperatur sind:
Grau: 4,819 g/cm3
Alfa: 4,39 g/cm3
Glas: 4,28 g/cm3
Flüssigzustand (Schmelzpunkt): 3,99 g/cm3
Fusionshitze
Grau: 6,69 kJ/mol
Verdampfungswärme
95.48 kJ/mol
Molkalorienkapazität
25.363 j/(mol · k)
Oxidationszahlen
Das Selen kann in seinen Verbindungen verknüpft werden, die die folgenden Zahlen oder Oxidationszustände manifestieren: -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6. Unter ihnen sind die wichtigsten -2 (am wichtigsten () -2 (2-), +4 (ich weiß4+) und +6 (ich weiß ich6+).
Kann Ihnen dienen: Einfaches MikroskopZum Beispiel in SEO2 Das Selen hat eine Oxidationszahl von +4; Das heißt, die Existenz des Kation wird angenommen4+ (ER4+ENTWEDER22-). Ähnlich wie SEO3 Das Selen hat eine Oxidationsnummer +6 (i6+ENTWEDER32-).
In Wasserstoff Seleniuro, H2SE, das Selen hat eine Oxidationszahl von -2; Das heißt wieder, dass die Existenz des Ions oder Anion angenommen wird2- (H2+ER2-). Dies liegt daran, dass Selen elektronegativer ist als Wasserstoff.
Elektronegativität
2.55 auf der Paulingskala.
Ionisationsenergie
-Erstens: 941 kJ/mol.
-Zweitens: 2.045 kJ/mol.
-Dritte: 2.973.7 kJ/mol.
Magnetische Ordnung
Diamagnetisch.
Härte
2.0 auf der MOHS -Skala.
Isotope
Es gibt fünf natürliche und stabile Isotope Selen, die unten mit ihren jeweiligen Häufigkeiten gezeigt werden:
-74SE (0,86%)
-76SE (9,23%)
-77SE (7,6%)
-78SE (23,69%)
-80SE (49,8%)
Allotropie
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Das in chemischen Reaktionen hergestellte Selen ist ein roter amorpher Ziegelpulver, das bei der Einrichtung der Glaskörperschwarzform (überlegenes Bild) ähnlich wie Rosario -Konten (überlegenes Bild) ist. Schwarzes Selen ist ein spröde und glänzende Feststoff.
Darüber hinaus ist schwarzes Selen in Kohlenstoffsulfid leicht löslich. Wenn diese Lösung bei 180 ° C erhitzt wird, fällt das graue Selen aus, das stabilste und dichte alotropste.
Graues Selen ist gegen Oxidation resistent und inert gegen die Wirkung von nicht oxidierenden Säuren. Die Haupteigenschaft dieses Selens ist seine Photokonduktivität. Beleuchtung erhöht seine elektrische Leitfähigkeit um den Faktor von 10 bis 15 Mal.
Reaktivität
Das Selen in seinen Verbindungen existiert in den Oxidationszuständen -2, +4 und +6. Manifestiert eine klare Tendenz, Säuren in höheren Oxidationszuständen zu bilden. Die Verbindungen, die das Selen mit dem Oxidationszustand -2 haben, werden als Seleniuros bezeichnet (2-).
Wasserstoffreaktion
Selen reagiert mit Wasserstoff zu Wasserstoff Seleniuro (H2SE), ein farbloses, brennbares und stinkendes Gas.
Sauerstoffreaktion
Das Selen brennt, indem sie eine blaue Flamme emittiert und Selendioxid bildet:
ER8 (s) + 8 o2 => 8 SEO2 (S)
Selenoxid ist ein Polymer, eine weiße und feste Substanz. Seine Hydratation erzeugt selenous Säure (h)2SEO3). Selenium bildet auch Selenium -Trioxid (SEO3), Analog zu Schwefel (also3).
Reaktion mit Halogenen
Das Selen reagiert mit Fluorid, um das Selenhexafluoruro zu bilden:
ER8 (s) +24 f2 (g) => 8 SEF6 (L)
Das Selen reagiert mit Chlor und Brom zu Dichlorid bzw. Dysilnen -Dibromure:
ER8 (s) +4 cl2 => 4 se2Cl2
ER8 (s) +4 Br2 => 4 se2Br2
Selen kann auch SEF bilden4 und Abgeschiedenheit4.
Andererseits bildet das Selen Verbindungen, in denen ein Atom Selen einen von Halogen und einen anderen Sauerstoff verbindet. Ein wichtiges Beispiel ist Selen Oxychlorid (SEO2Cl2) Mit Selen in Oxidation +6 ein extrem starkes Lösungsmittel.
Reaktion mit Metallen
Selen reagiert mit Metallen zu Aluminium, Cadmium und Natrium -Seleniuros. Die Chemikalie unten entspricht der Bildung des Aluminiums Seleniuro:
3 se8 + 16 al => 8 bis2ER3
Selenitas
Das Selen bildet Salze, die als Selenitas bekannt sind; Zum Beispiel: Silberselenit (Ag2SEO3) und Natriumselenit (Na2SEO3). Dieser Name wurde in einem literarischen Kontext verwendet, um sich auf Bewohner des Mondes zu beziehen: die Selenitas.
Säuren
Die wichtigste Selensäure ist Dichtungssäure (H)2SEO4). Es ist so stark wie Schwefelsäure und ist leichter zu reduzieren.
Elektronische Struktur und Konfiguration
- Das Selen und seine Links
Das Selen verfügt über sechs Elektronen Valencia, weshalb es sich in Gruppe 16 befindet, genauso wie Sauerstoff und Schwefel. Diese sechs Elektronen finden sich in 4S- und 4P -Orbitalen gemäß ihrer elektronischen Konfiguration:
[Ar] 3d10 4s2 4p4
Bilden Sie daher wie Schwefel zwei kovalente Bindungen, um den Oktett von Valencia zu vervollständigen; Obwohl es die Verfügbarkeit seiner 4D -Orbitale hat, um mehr als zwei Atome zu verknüpfen. Somit nähern sich drei Selenatome und bilden zwei kovalente Bindungen: se-se-se.
Selen mit seiner größeren atomaren Masse neigt die natürliche Tendenz, Strukturen zu bilden, die von kovalenten Bindungen bestimmt werden. Anstatt als zweigütige Moleküle angeordnet zu werden2, Se = se, analog zu o2, O = O.
- Ringe oder Ketten
Unter den von Selenatomen angewandten molekularen Strukturen können zwei allgemein erwähnt werden: Ringe oder Ketten. Beachten Sie das im hypothetischen Fall der SE3, Atome werden nach den Enden immer noch benötigt; Daher müssen sie nacheinander nacheinander mit anderen Atomen verbinden, bis die Kette in einem Ring geschlossen werden kann.
Die häufigsten Ringe sind die von acht Mitgliedern oder Selenatomen:8 (Eine Selenitkrone). Warum acht? Weil je kleiner der Ring ist, desto größer wird die Spannung; Das heißt, die Winkel ihrer Verbindungen weicht von den natürlichen Werten ab, die von ihren SP -Hybridisierungen festgelegt wurden3 (Ähnlich wie bei Cycloalcanos).
Kann Ihnen dienen: Pascal -SpritzeEs gibt acht Atome, die Trennung zwischen den SE-Atomen reicht aus, damit ihre Glieder "entspannt" und nicht "gefaltet" sind. Obwohl der Winkel seiner Verbindungen 105,7 und nicht 109,5 beträgt. Andererseits kann es kleinere Ringe geben: ich6 Und7.
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Im oberen Bild sind die Analeres -Einheiten gezeigt8. Beachten Sie die Ähnlichkeit, die sie mit den Schwefelkronen haben; Nur sie sind größer und schwer.
Zusätzlich zu den Ringen können Selenatome auch in helikalen Ketten angeordnet werden (denken Sie an Schneckenstufen):
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An seinen Enden kann es doppelte Anschlussverbindungen (-Se = SE) geben, oder Ringe sind8.
- Alotropes
Unter Berücksichtigung, dass es möglicherweise Selen -Helikringe oder Ketten geben und dass ihre Dimensionen auch von der Anzahl der, die sie enthalten, variieren können, ist es offensichtlich, dass es mehr als einen alotropischen für dieses Element gibt. Dies sind reine Selenfeststoffe, jedoch mit unterschiedlichen molekularen Strukturen.
Rotes Selen
Zu den bekanntesten Alotropen von Selen haben wir Rot, die als amorpher Staub oder als monoklinische und polymorphe Kristalle dargestellt werden können (siehe Bild der Ringe sind8).
Im amorphen roten Selen sind Strukturen ungeordnet, ohne offensichtliche Muster; Während der Linse stellen die Ringe eine monoklinische Struktur auf. Das kristalline rote Selen ist polymorph und hat drei Phasen: α, β und γ, die sich in ihren Dichten unterscheiden.
Schwarzes Selen
Die Struktur des schwarzen Selens besteht auch aus Ringen; Aber nicht acht Mitglieder, aber viele mehr, es gibt bis zu Ringen von tausend Atomen (1000). Es wird dann gesagt, dass seine Struktur komplex ist und aus Polymerringen besteht; einige größer oder klein als andere.
Wenn es Polymerringe unterschiedlicher Größen gibt, ist es schwierig, auf eine strukturelle Ordnung zu warten. Das schwarze Selen ist also ebenfalls amorph, aber im Gegensatz zu dem oben erwähnten rötlichen Staub hat es glasige Kontexturen, obwohl es spröde ist.
Graues Selen
Und schließlich ist von den einfachsten Alotropen des Selengrau, was unter normalen Bedingungen am stabilsten ist und auch ein metallisches Aussehen hat.
Ihre Kristalle können hexagonal oder trigonal sein und von den Londoner Dispersionskräften zwischen ihren polymeren helikalen Ketten (überlegenes Bild) errichtet werden (überlegenes Bild). Der Winkel seiner Glieder beträgt 130,1 º, was auf eine positive Abweichung der tetraedrischen Umgebungen (mit einem Winkel von 109,5 °) hinweist.
Deshalb vermitteln Selen -Helikketten den Eindruck, "offen" zu sein ". Als Erleichterung werden in dieser Struktur die Atome konfrontiert.
Wärme mit zunehmender molekularer Schwingungen schädigt diese Banden, wenn die Ketten ungeordnet sind. Während die Energie eines Photons direkt die Elektronen betrifft, spreizen sie sie und fördern ihre Transaktionen. Aus dieser Vision ist es "einfach", sich die Photokonduktivität für Selengrau vorzustellen.
Wo ist und Produktion
Obwohl es weit verbreitet ist, ist Selen ein seltenes Element. Es befindet sich im nativen Zustand, der mit Schwefel und Mineralien wie Eucairita (Cuagse), Cloustalita (PBSE), Naumanit (AG AG) verbunden ist2SE) und Crookesite [(Cutiag)2ER].
Selen wird als Verunreinigung gefunden, die den Schwefel in einem kleinen Teil von metallschwefeligen Mineralien ersetzt; wie Kupfer, Blei, Silber usw.
Es gibt Böden, in denen Selen in der löslichen Form von Selenat existiert. Diese werden von den Gewässern der Regenfälle auf die Flüsse und von dort in Richtung Ozean getragen.
Einige Pflanzen können Selen aufnehmen und konzentrieren. Beispielsweise enthält eine Tasse Nüsse in Brasilien 544 µg Selen, eine Menge, die 777% der täglichen Menge an Selen entspricht.
In Lebewesen findet sich Selen in einigen Aminosäuren wie Selenometionin, Selenocystein und Methylselenocystein. Selenocystein und Selenit werden auf Wasserstoff Seleniuro reduziert.
Kupferelektrolyse
Es gibt keine Bergbau -Ausbeutung von Selen. Der größte Teil wird als sekundäres Produkt des Verfeinerungsprozesses durch Kupferelektrolyse erhalten, die sich im Schlick befinden, der sich in der Anode ansammelt.
Der erste Schritt besteht aus Selenium -Dioxidproduktion. Dafür wird anodisch schlank mit Natriumcarbonat behandelt, um seine Oxidation zu erzeugen. Dann wird das Selenoxid Wasser zugegeben und zur Bildung der Selensäure angesäuert.
Schließlich ist es die selenöse Säure mit Schwefeldioxid, um ihre Reduktion zu erzeugen und das elementare Selen zu erhalten.
In einer anderen Methode in der Mischung aus Schlick und Schlamm, die bei der Produktion von Schwefelsäure gebildet werden, wird ein unreines rotes Selen erhalten, das sich in Schwefelsäure auflöst.
Selenarsäure und Salensäure werden dann gebildet. Diese selenzielle Säure erhält die gleiche Behandlung wie die vorherige Methode.
Chlor kann auch verwendet werden, das auf Metallseleniuros wirkt, um flüchtige Selenchlorverbindungen zu erzeugen. wie: ich weiß es2Cl2, Abgeschiedenheit4, Abgeschiedenheit2 und Seocl2.
Kann Ihnen dienen: chemischer EbeneDiese Verbindungen werden in einem im Wasser durchgeführten Prozess selenische Säure, die mit Schwefeldioxid behandelt wird, um Selen freizusetzen.
Biologisches Papier
Mangel
Selen ist eine wesentliche Spur für Pflanzen und Tiere, deren Mangel am Menschen schwerwiegende Erkrankungen wie die Keshan -Krankheit verursacht hat. Eine Krankheit, die durch Myokardschäden gekennzeichnet ist.
Darüber hinaus ist der Selenmangel mit männlicher Unfruchtbarkeit verbunden und kann eine Rolle bei der Kashin-Beck-Krankheit spielen, einer Art Arthris, eine Art Osteoarthritis. Ebenso wurde bei rheumatoider Arthritis ein Selenmangel beobachtet.
Enzymatischer Cofaktor
Selen ist ein Bestandteil von Enzymen mit antioxidativer Wirkung wie Glutation Peroxidase und Tioresodoxin -Reduktase, die bei der Eliminierung von Substanzen mit reaktivem Sauerstoff wirken.
Darüber hinaus ist Selen ein Cofaktor von Schilddrüsenhormonen Dessiodinasen. Diese Enzyme sind wichtig für die Regulierung der Funktionsweise von Schilddrüsenhormonen.
Die Verwendung von Selen wurde bei der Behandlung von Hasimoto -Krankheit, einer Autoimmunerkrankung mit der Bildung von Antikörpern gegen Schilddrüsenzellen, angezeigt.
Selen wurde auch verwendet, um die toxischen Wirkungen von Quecksilber zu verringern.
Proteine und Aminosäuren
Der Mann hat etwa 25 Seleenoproteine, die eine antioxidative Wirkung zum Schutz gegen oxidativen Stress ausüben, der durch einen Überschuss an reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (NI) initiiert wird.
Das Vorhandensein von Aminosäuren Selenomethytheocin und Selenocystein beim Menschen wurde festgestellt. Selenectionin wird als Nahrungsergänzungsmittel bei der Behandlung von Selenmangelzuständen verwendet.
Risiken
Eine hohe Selenkörperkonzentration kann zahlreiche schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben, beginnend mit spröden Haaren und spröden Nägeln, auf Hautausschläge, Hitze, Hautödem und starke Schmerzen.
Wenn Sie mit Selen in Kontakt mit den Augen zu tun haben, können Menschen Begeisterung, Reizung und Tränen ausdrücken. In der Zwischenzeit kann eine längere Exposition gegenüber einem Rauch mit hohem Selengehalt Lungenödeme, Knoblauchatem und Bronchitis verursachen.
Darüber hinaus kann die Person Pneumonitis, Übelkeit, Schüttelfrost, Fieber, Halsschmerzen, Durchfall und Hepatomegalie erleben.
Selen kann mit anderen Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln wie Antazida, antineoplastischen Arzneimitteln, Kortikosteroiden, Niacin und Pillen zur Geburtenkontrolle interagieren.
Selen wurde mit einem erhöhten Risiko in Verbindung gebracht, Hautkrebs zu erkranken. In einer Studie des National Cancer Institute wurde darauf hingewiesen, dass Männer mit hoher Selenkörperkonzentration doppelt so wahrscheinlich waren, dass sie an aggressivem Prostatakrebs leiden.
Eine Studie zeigt, dass die tägliche Aufnahme von 200 ug Selen um 50% zunimmt.
Anwendungen
Kosmetika
Selensulfid wird bei der Behandlung von Seborrhoe sowie Fett oder Schuppen verwendet.
Ärzte
Es wird als alternative Medizin zur Behandlung von Hasimoto -Krankheit, einer Autoimmun -Schilddrüsenerkrankung.
Selenium reduziert die Toxizität von Quecksilber, deren toxische Aktivitäten auf Deoxidationsmittelenzymen ausgeübt werden, die das Selen als Cofaktor verwenden.
Manganelektrolyse
Die Verwendung von Selenoxid in der Manganelektrolyse reduziert die Kosten der Technik erheblich, da der elektrische Verbrauch abnimmt.
Pigment
Selen wird als Pigment in Gemälden, Kunststoffen, Keramik und Glas verwendet. Abhängig vom verwendeten Selen variiert die Farbe des Glass von einem tiefroten bis zu einer leichten Orange.
Photokondekt
Aufgrund der Eigenschaft des grauen Selens, seine elektrische Leitfähigkeit abhängig von der Intensität des Lichts, das es ausstrahlt, zu ändern.
Die Verwendung von Selen in Fotokopierern war eine der wichtigsten Selenanwendungen; Das Erscheinungsbild organischer Phototrodukte hat jedoch die Verwendung verringert.
Kristalle
Das Selen wird zur Verfärbung des Glass als Ergebnis des Vorhandenseins von Eisen verwendet, das eine grüne oder gelbe Färbung erzeugt. Darüber hinaus ermöglicht es eine rote Färbung von Glas, je nach Verwendung, die Sie angeben möchten.
Vulkanisation
Diatenio Dietnenium wird als Vulkanisierungsmittel von Gummiprodukten verwendet.
Legierungen
Selen wird in Kombination mit dem Wismut im Messing verwendet, um Blei zu ersetzen. Sehr giftiges Element, das seine Verwendung aufgrund der Empfehlungen von Gesundheitsbehörden verringert hat.
Selen wird zu niedrigen Konzentrationen auf Stahl- und Kupferlegierungen zugesetzt, um die Benutzerfreundlichkeit dieser Metalle zu verbessern.
Gleichrichter
Seleniumgleichrichter wurden 1933 bis in die 1970er Jahre verwendet, als sie durch Silizium mit geringen Kosten und höherer Qualität ersetzt wurden.
Verweise
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