Oxid seleničitý 6 čo oxid. Selén - čo to je? Selén chemický prvok
Čo vieme o seléne? Na školských hodinách chémie nám hovorili, že selén je chemický prvok, mohli by sme vyriešiť rôzne chemické rovnice a pozorovať reakcie s jeho účasťou. Ale v periodickej tabuľke je toľko prvkov, že je nemožné pokryť celé množstvo informácií. Preto je všetko vysvetlené dosť stručne.
V tomto článku sa dozviete viac o prvku zvanom „selén“. Čo to je, aké sú jeho vlastnosti, kde sa tento prvok v prírode nachádza a ako sa používa v priemysle. Okrem toho je dôležité vedieť, aký vplyv má na náš organizmus.
Čo je selén
Čierny sklovitý selén je možné získať zahriatím prvku akejkoľvek úpravy na teplotu 220 stupňov Celzia s rýchlym ochladením.
Šesťhranný selén je šedej farby. Túto modifikáciu, najstabilnejšiu termodynamicky, je možné získať aj zahriatím na teplotu topenia s ďalším ochladením na teplotu 180 - 210 stupňov Celzia. Je potrebné určitý čas udržiavať takýto teplotný režim.
Oxid selénu
Existuje množstvo oxidov, ktoré vznikajú interakciou selénu a kyslíka: SeO 2, SeO 3, SeO, Se 2 O 5. V tomto prípade sú Se02 a Se03 anhydridy selénových (H2Se03) a selénových (H2SeO4) kyselín, ktoré tvoria seleničitany a seleničitany. Oxid seleničitý SeO 2 (ľahko rozpustný vo vode) a je najstabilnejší.
Pred začatím experimentov s týmto prvkom je potrebné pripomenúť, že akékoľvek zlúčeniny so selénom sú jedovaté, preto je potrebné prijať všetky bezpečnostné opatrenia, napríklad nasadiť ochranné prostriedky a vykonať reakcie v
Farba selénu sa objaví v priebehu príjemne vyzerajúcej reakcie. Ak sa oxid siričitý, ktorý je dobrým redukčným činidlom, nechá prejsť cez banku s kyselinou selénovou, výsledný roztok zožltne, potom oranžovo a nakoniec - krvavo červený.
Slabé riešenie umožní získať amorfný koloidný selén. Ak je koncentrácia kyseliny selénovej vysoká, potom sa počas reakcie prášok usadí z červeného na tmavý vínový odtieň. Bude to amorfný práškový elementárny selén.
Na to, aby sa látka dostala do sklovitého stavu, je potrebné ju prudko zahriať a ochladiť. Farba sa zmení na čiernu, ale červený odtieň je viditeľný iba pri pohľade na svetlo.
Získanie kryštalického monoklinického selénu bude o niečo ťažšie. Aby ste to dosiahli, musíte si vziať malé množstvo červeného prášku a zmiešať so sírouhlíkom. K nádobe so zmesou musí byť pripojený spätný chladič a varený 2 hodiny. Čoskoro sa začne vytvárať svetlooranžová kvapalina so slabo zeleným odtieňom, ktorú bude treba pomaly odparovať v nádobe pod
Použitie selénu
Po prvýkrát sa selén začal používať v keramickom a sklárskom priemysle. To nám hovorí edícia „Rare Metals Handbook“ z roku 1965.
Do sklenej hmoty sa pridáva selén, aby sa odfarbilo sklo, aby sa eliminoval nazelenalý odtieň, ktorý dáva prímesi zlúčenín železa. Na výrobu v sklárskom priemysle sa používa zlúčenina selénu a kadmia (kadmoselit CdSe). Pri výrobe keramiky mu kadmoselit dodáva červenú farbu a tiež farbí sklovinu.
Časť selénu sa používa ako plnivo v gumárenskom priemysle, ako aj v oceliarskom priemysle, takže výsledné zliatiny majú jemnozrnnú štruktúru.
Väčšina polovodičových technológií sa vyrába pomocou selénu. To bol hlavný dôvod rastu nákladov na takúto látku, ako je selén. Cena sa zvýšila z 3,3 na 33 dolárov za kilogram v roku 1930, respektíve 1956.
Náklady na selén na svetovom trhu v roku 2015 boli 68 dolárov za kg. Zatiaľ čo v roku 2012 stál kilogram tohto kovu asi 130 dolárov za kilogram. Dopyt po seléne (cena je toho dôkazom) klesá kvôli vysokej ponuke.
Táto látka sa tiež široko používa pri výrobe fotografických prístrojov.
Prítomnosť selénu v ľudskom tele
Naše telo obsahuje približne 10 - 14 miligramov tejto látky, ktorá je koncentrovaná vo väčšej miere v orgánoch, ako sú pečeň, obličky, srdce, slezina, semenníky a semenná šnúra u mužov, ako aj v jadrách buniek.
Potreba ľudského stopového prvku ako selénu v ľudskom tele je nízka. Spolu 55 - 70 mikrogramov pre dospelých. Maximálna denná dávka je 400 mikrogramov. Existuje však choroba zvaná Keshanova choroba, ktorá sa vyskytuje pri nedostatku tohto prvku. Asi do 60. rokov sa selén považoval za jedovatú látku, ktorá má negatívny vplyv na ľudský organizmus. Po podrobnej štúdii však došlo k opačným záverom.
Pri zisťovaní patologického obsahu selénu môžu lekári často predpisovať špeciálne prípravky obsahujúce kombináciu zinok-selén-horčík, látky, ktoré v kombinácii vyrovnávajú jeho nedostatok v tele. Samozrejme nevynímajúc potraviny, ktoré obsahujú selén.
Účinky na telo
Selén hrá v živote tela veľmi dôležitú úlohu:
- aktivuje imunitný systém - „stimuluje“ leukocyty pre aktívnejší účinok na škodlivé mikroorganizmy (vírusy);
- spomaľuje proces starnutia v tele;
- znižuje riziko arytmie, náhlej koronárnej smrti alebo nedostatku kyslíka spomalením oxidácie cholesterolu;
- urýchľuje prietok krvi do mozgu, aktivuje duševnú činnosť, zmierňuje príznaky blues a depresie (únava, letargia, depresia a úzkosť);
- inhibuje vývoj rakovinových buniek, ktoré majú antioxidačné vlastnosti;
- selén aktívne bojuje proti voľným radikálom;
- pri interakcii s vitamínom E pôsobí ako protizápalový prostriedok.
Samozrejme nemožno ignorovať takú dôležitú vlastnosť stopového prvku, ako je pomoc v boji proti nebezpečným vírusom: HIV / AIDS, hepatitída, ebola.
Vďaka prítomnosti selénu sa vírus zadržiava vo vnútri bunky; látka bráni šíreniu vírusu v tele. Ak ale nie je dostatok selénu, potom jeho funkcia nefunguje správne.
Užívanie selénu v kombinácii s jódom pomôže zastaviť progresívne ochorenie štítnej žľazy (nedostatok tyroxínu) a v niektorých prípadoch stimuluje ústup choroby (častejšie u detí).
Aj v medicíne sa selén používa na prevenciu diabetes mellitus, pretože urýchľuje spotrebu glukózy v tele.
Tehotným ženám možno predpísať prípravok s vitamínmi. Pomáha zvládať príznaky toxikózy, zmierňovať únavu a rozveseliť.
Nedostatok selénu
Prečo v tele chýba látka ako selén? Čo je „nedostatok selénu“ a ako s ním zaobchádzať? V skutočnosti ide o nepríjemné ochorenie, napriek tomu, že sa vyskytuje pomerne zriedka.
Je dôležité vedieť, že najhorším nepriateľom tejto látky sú samozrejme sacharidy - múka, sladké. V kombinácii s nimi je selén organizmom veľmi zle absorbovaný, čo môže viesť k jeho nedostatku.
Aké sú príznaky nedostatku? Najskôr je potrebné poznamenať, že s nedostatkom selénu klesá výkonnosť a celková nálada.
Nedostatok selénu oslabuje imunitný systém, v dôsledku čoho je telo náchylnejšie na rôzne choroby psychické aj fyzické.
Tiež s nedostatkom tejto látky v tele je narušený proces asimilácie vitamínu E.
Hlavné príznaky nedostatku selénu sú: bolesti svalov a kĺbov, predčasná únava, anémia a zhoršené ochorenia obličiek a pankreasu.
Ale ak pocítite niektorý z príznakov, v žiadnom prípade by ste nemali robiť samoliečbu. Je bezpodmienečne potrebné navštíviť lekára a poradiť sa o potrebe užívania určitých liekov. V opačnom prípade si môžete nadbytok selénu spôsobiť sami, čo je v niektorých prípadoch horšie. Napríklad, ak človek s rakovinou nekontrolovateľne užíva selén, chemoterapia (chemoterapia) nemusí fungovať.
Nadbytok selénu
Preťaženie selénom má tiež negatívny vplyv na organizmus. Hlavnými znakmi prebytku sú: poškodenie vlasov a nechtov, poškodenie zubov, únava a pretrvávajúce nervové poruchy, strata chuti do jedla, výskyt dermatitídy, artritída, ako aj žltnutie a odlupovanie kože.
Ale ak nepracujete v závode na výrobu selénu alebo nebývate v blízkosti miest, kde sa táto látka ťaží, potom sa nemôžete obávať prebytku selénu v tele.
Potraviny bohaté na selén
Najviac selénu sa nachádza v mäse a pečeni - bravčovej, hovädzej, kuracej, kačacej alebo morčacej pečeni. Napríklad 100 gramov morčacej pečene obsahuje 71 mikrogramov a bravčová pečeň obsahuje 53 mikrogramov selénu.
100 gramov mäsa chobotnice obsahuje 44,8 mikrogramov selénu. Strava by mala obsahovať aj potraviny, ako sú krevety, červené ryby, vajcia, kukurica, ryža, fazuľa, jačmeň a šošovica, pšenica, hrášok, brokolica, neaktívne pekárske droždie (spracované vodou ohrievanou na 60 stupňov). Nezabudnite na orechy - pistácie, mandle, orech a arašidy tiež obsahujú selén, aj keď v malom množstve.
Je tiež potrebné pripomenúť, že pri spracovaní potravín sa látka stratí, konzervy a koncentráty obsahujú o polovicu viac selénu ako čerstvé potraviny. Preto je potrebné, kedykoľvek je to možné, skonzumovať čo najviac čerstvého selénu.
DEFINÍCIA
Selén nachádza sa vo štvrtom období skupiny VI hlavnej podskupiny (A) Periodická tabuľka... Nekovové. Označenie - Se. Sériové číslo je 34.
Vo voľnom stave selén vytvára niekoľko alotropických modifikácií, z ktorých najstabilnejší je amorfný selén, čo je červeno-hnedý prášok, a sivý selén, tvoriace krehké kryštály s kovovým leskom. Selén je polovodič.
Valencia selénu v zlúčeninách
Selén je tridsiaty štvrtý prvok D.I. Mendelejev. Je v štvrtej tretine v skupine VIA. Jadro atómu selénu obsahuje 34 protónov a 45 neutrónov (hmotnostné číslo je 79). Atóm selénu má štyri energetické úrovne s 34 elektrónmi (obr. 1).
Obrázok: 1. Štruktúra atómu selénu.
Elektronický vzorec atómu selénu v základnom stave je nasledovný:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 .
A energetický diagram (je skonštruovaný iba pre elektróny úrovne vonkajšej energie, ktoré sa inak nazývajú valencia):
Prítomnosť dvoch nepárových elektrónov naznačuje, že selén je schopný vo svojich zlúčeninách (H 2 Se) vykazovať valenciu II (najnižšia valencia).
Atóm selénu je charakterizovaný prítomnosťou niekoľkých excitovaných stavov v dôsledku skutočnosti, že orbitaly 4 d- podúrovne sú voľné (na štvrtej energetickej vrstve je okrem podúrovní 4s a 4p aj 4d podúrovňa). Najskôr sa elektróny odparia 4 p -sub-level a sú obsadené zadarmo d-orbitály a dodatočné elektróny 4 s- podúrovňa:
Prítomnosť štyroch a šiestich nepárových elektrónov v excitovanom stave naznačuje, že selén prejavuje vo svojich zlúčeninách valencie IV (SeO 2) a VI (H 2 SeO 4) (najvyššia valencia).
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
PRÍKLAD 2
| Úloha | Aké množstvo oxidu seleničitého by sa malo pridať do 100 g 15% roztoku kyseliny selenovej, aby sa zdvojnásobil jeho hmotnostný zlomok? |
| Rozhodnutie | Napíšme reakčnú rovnicu: Se03 + H20 \u003d H2 SeO4. Nájdite množstvo kyseliny selenovej v pôvodnom roztoku: ω \u003d m rozpustená látka / m roztok × 100%. m rozpustená látka \u003d ω / 100% × m roztok; m rozpustená látka (H2S04) \u003d ω (H2S04) / 100% x m roztok (H2S04); m rozpustená látka (H2S04) \u003d 15/100% × 100 \u003d 15 g. Nech počet mólov oxidu seleničitého (VI), ktorý sa musí pridať do roztoku kyseliny selénovej, aby sa zvýšil jej hmotnostný zlomok o polovicu, je rovný x mol. Potom sa hmotnosť oxidu seleničitého (VI) (molárna hmotnosť - 127 g / mol) rovná: m (Se03) \u003d n (Se03) x M (Se03); m (SeO3) \u003d x × 127 \u003d 127x. Podľa reakčnej rovnice n (SeO 3): n (H 2 SeO 4) \u003d 1: 1, t.j. n (Se03) \u003d n (H2SeO4) \u003d x mol. Potom bude hmotnosť kyseliny selenovej vytvorenej po pridaní oxidu seleničitého rovnaká (molárna hmotnosť - 145 g / mol): m2 (H2Se04) \u003d n (H2Se04) x M (H2Se04); m 2 (H 2 SeO 4) \u003d x × 145 \u003d 145x. Nájdeme hmotnosť nového roztoku a hmotnosť kyseliny selenovej v ňom: m 'roztok (H2S04) \u003d m roztok (H2S04) + m (Se03) \u003d 100 + 127x; m3 (H2S04) \u003d m rozpustená látka (H2S04) + m2 (H2S04) \u003d 15 + 145x. Vypočítajme hmotnosť oxidu seleničitého, ktorý sa musí pridať do roztoku 15% kyseliny selénovej, aby sa zdvojnásobil jej hmotnostný zlomok: co '(H2S04) \u003d m3 (H2S04) / m' roztok (H2S04) x 100%; 0,3 \u003d 15 + 145x / 100 + 127x; x \u003d 0,14, t.j. n (Se03) \u003d 0,14 mol; m (Se03) \u003d 0,14 × 127 \u003d 17,8 g. |
| Odpoveď | Hmotnosť oxidu seleničitého je 17,8 g. |
Selén objavil v roku 1817 Jens Jakob Berzelius. Príbeh samotného Berzeliusa o tom, ako sa tento objav stal, prežil: "Skúmal som v spolupráci s Gottliebom Hahnom metódu, ktorá sa používa na výrobu kyseliny sírovej v Gripsholme. Našli sme zrazeninu v kyseline sírovej, čiastočne červenú, čiastočne svetlohnedú. ... Zvedavosť dúfanie, že v tomto hnedom sedimente nájdem nový vzácny kov, ma prinútilo preskúmať sediment ... Zistil som, že hmota (tj. Sediment) obsahuje doteraz neznámy kov, ktorý sa svojimi vlastnosťami veľmi podobá telúru. Nové telo som pomenoval selén (selén) z gréčtiny selhnh (mesiac), pretože telúr je pomenovaný podľa Tellusa - našej planéty. “
Byť v prírode a dostať:
Obsah selénu v zemskej kôre je asi 500 mg / t. Selén tvorí 37 minerálov, medzi ktorými treba najskôr spomenúť ashavalit FeSe, klaustalit PbSe, tymannit HgSe, guanahuatit Bi 2 (Se, S) 3, chastit CoSe 2, platinu PbBi 2 (S, Se) 3. Natívny selén sa vyskytuje zriedka. Sulfidové usadeniny majú pre selén hlavný priemyselný význam. Obsah selénu v sulfidoch sa pohybuje od 7 do 110 g / t. Koncentrácia selénu v morskej vode je 4 * 10 -4 mg / l.
Selén sa získava z odpadu z výroby kyseliny sírovej, celulózy a papiera a významné množstvá sa získavajú aj z kalu z výroby medi a elektrolytu, v ktorom je selén prítomný vo forme selenidu strieborného. Na získanie selénu z kalu sa používa niekoľko metód: oxidačné praženie so sublimáciou SeO 2; oxidačné spekanie so sódou, premena výslednej zmesi zlúčenín selénu na zlúčeniny Se (IV) a ich redukcia na elementárny selén pôsobením SO 2.
Fyzikálne vlastnosti:
Rozmanitosť molekulárnej štruktúry určuje existenciu selénu v rôznych alotropických modifikáciách: amorfných (práškových, koloidných, sklovitých) a kryštalických (monoklinických, a- a b- tvary a šesťhranné g-formulár). Amorfný (červený) práškový a koloidný selén sa získava redukciou z roztoku kyseliny selénovej rýchlym ochladením pár selénu. Sklovitý (čierny) selén sa získa zahriatím akejkoľvek úpravy selénu nad 220 ° C, po ktorej nasleduje rýchle ochladenie. Má sklovitý lesk a je krehký. Termodynamicky najstabilnejší je šesťuholníkový (sivý) selén. Získava sa z iných foriem selénu zahrievaním na roztavenie za pomalého ochladenia na 180 - 210 ° C a udržiavaním na tejto teplote. Jeho mriežka je postavená z paralelných špirálovitých reťazcov atómov.
Chemické vlastnosti:
Selén je odolný voči kyslíku, vode a zriedeným kyselinám pri izbovej teplote. Po zahriatí selén reaguje so všetkými kovmi za vzniku selenidov. V kyslíku po dodatočnom zahriatí pomaly horí modrým plameňom a prevádza sa na oxid SeO 2.
S halogénmi, s výnimkou jódu, reaguje pri izbovej teplote za tvorby zlúčenín SeF 6, SeF 4, SeCl 4, Se 2 Cl 2, SeBr 4 atď. Selén reaguje s chlórom alebo brómovou vodou podľa rovnice:
Se + 3Br2 + 4H20 \u003d H2 SeO4 + 6 HBr
Vodík reaguje so selénom pri t\u003e 200 ° C, čím sa získa H2S.
Nakoniec. H 2 SO 4 v chlade, selén sa rozpúšťa a dáva zelená rrobsahujúce polymérne katióny Se 8 2+.
S vodou pri zahriatí a v konc. alkalické roztoky, disproporcionáty selénu:
3Se + 3H 2O \u003d 2H 2 Se + H 2 SeO 3 a 3Se + 6KOH \u003d K 2 SeO 3 + 2K 2 Se + 3H 2 O
tvoriace zlúčeniny selénu (-2) a selénu (+4).
Podobne sa selén rozpúšťa pri zahrievaní v Na2S03 alebo KCN roztokoch, pričom vzniká Na2SSeO3 (analóg tiosíranu) alebo KCNSe (analóg tiosíranu).
Najdôležitejšie spojenia:
Pre selén sú najbežnejšie oxidačné stavy -2, +4, +6.
Oxid seleničitý SeO 2 - biele lesklé kryštály s molekulou polyméru (SeOsub\u003e 2) sub\u003e n, tavenina. 350 ° C Výpary sú žltozelenej farby a majú zápach hnilého reďkovky. Ľahko sa rozpúšťajú vo vode za vzniku H 2 SeO 3.
Kyselina Selenová, H2SeO3 - biele kosoštvorcové kryštály s vysokou hygroskopickosťou. Dobre rozpustný vo vode. Je nestabilný, pri zahriatí nad 70 ° C sa rozkladá na vodu a oxid seleničitý. Soli sú selenity.
Seleničitan sodný, Na 2 SeO 3 - bezfarebné kryštály, tpl. 711 ° C Je hygroskopický, dobre rozpustný vo vode. Pri zahrievaní v inertnej atmosfére sa rozkladá na oxidy. Pri zahrievaní na vzduchu oxiduje na seleničitan: 2Na 2 SeO 3 + O 2 \u003d 2 Naa 2 SeO 4
Oxid seleničitý SeO 3 - - bezfarebné kryštály, tpl. 121 ° C Je hygroskopický, reaguje s vodou s veľkým uvoľňovaním tepla a tvorbou H2S04. Silné oxidačné činidlo, prudko reaguje s organickými látkami
Kyselina selénová, H2S04 - bezfarebná kryštalická látka, ľahko rozpustná vo vode. Jedovatý, hygroskopický, je to silné oxidačné činidlo. Kyselina selenová je jednou z mála zlúčenín, ktorá pri zahrievaní rozpúšťa zlato a vytvára červeno-žltý roztok seleničitanu zlata.
2Au + 6H 2 SeO 4 \u003d Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
Selenáty - soli kyseliny selenovej. Selénan sodný Na 2 SeO 4 - kryštály kosoštvorcového systému; roztaviť. 730 ° C Získava sa neutralizáciou kyseliny oxidom, hydroxidom alebo uhličitanom sodným alebo oxidáciou seleničitanu sodného. Mierne rozpustný vo vode, pri teplote nižšej ako 32 ° C, kryštalizuje z vodných roztokov vo forme dekahydrátu Na 2 SeO 4 10 H 2 O.
Selenid vodíka, H2S - bezfarebný horľavý plyn s nepríjemným zápachom. Najtoxickejšia zlúčenina selénu. Ľahko oxiduje na vzduchu pri izbovej teplote, aby uvoľnil selén. Taktiež sa oxiduje na voľný selén pomocou chlóru, brómu a jódu. Pri horení na vzduchu alebo v kyslíku vzniká oxid seleničitý a voda. Viac silná kyselinaako H 2 S.
Selenides - zlúčeniny selénu s kovmi. Kryštalické látky, často s kovovým leskom. Existujú monoselenidy kompozície M 2 Se, MSe; polyselenidy M 2 Se n (okrem Li), kde n \u003d 2-6; hydroselenidy MHSe. Vzduchový kyslík sa oxiduje na selén: 2Na 2 Se n + O 2 + 2 H 2 O \u003d 2 n Se + 4 Na NaOH
Prihláška:
Selén sa používa v polovodičových diódach usmerňovača, ako aj pre fotoelektrické zariadenia, elektrofotografické kopírky, ako fosfory v televízii, optické a signalizačné zariadenia, termistory atď. Selén sa často používa na odfarbovanie zeleného skla a na výrobu rubínových skiel; v metalurgii - dať oceli jemnozrnnú štruktúru, zlepšiť jej mechanické vlastnosti; v chemickom priemysle - ako katalyzátor.
Stabilný izotop selén-74 umožnil na svojej báze vytvoriť plazmový laser s kolosálnou amplifikáciou v ultrafialovej oblasti (asi miliónkrát).
Rádioaktívny izotop selén-75 sa používa ako silný zdroj gama žiarenia na detekciu chýb.
Biologická úloha a toxicita:
Selén je súčasťou aktívnych centier niektorých proteínov vo forme aminokyseliny selenocysteínu. Má antioxidačné vlastnosti, zvyšuje vnímanie sietnice svetlom a ovplyvňuje mnoho enzymatických reakcií. Potreba selénu u ľudí a zvierat nepresahuje 50-100 μg / kg stravy.
A.A. Polkovnikov
Štátna univerzita KhF Ťumeň, skupina 581. 2011 r.
Web príručky Chemist's Handbook:
