Селен
Селен или селенијум (Se, лат. sellenium) металоид је VIA групе и атомским бројем 34.[5] Познато је неколико његових изотопа чије се атомске масе налазе између 65—91. Многи извори сврставају овај елемент у неметале. Његове особине су између суседних халкогених елемената: сумпора и телура. У природи се ретко налази у елементарном стању или као неко чисто једињење. Селен је 1817. године открио Јенс Јакоб Берцелијус, који је запазио сличност новог елемента са раније познатим телуром (чије име значи Земља). Име је добио по грчкој речи selene која означава Месец (зато што се увек јављао уз телур, лат. tellus — Земља).
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Општа својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Име, симбол | селен, Se | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изглед | црни, црвени и сиви алотропи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
У периодном систему | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски број (Z) | 34 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Група, периода | група 16 (халкогени), периода 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Блок | p-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категорија | полиатомски неметал | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рел. ат. маса (Ar) | 78,971(8)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ел. конфигурација | [Ar] 3d10 4s2 4p4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по љускама | 2, 8, 18, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Физичка својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Агрегатно стање | чврст | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка топљења | 494 K (221 °C, 430 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка кључања | 958 K (685 °C, 1265 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Густина при с.т. | сив: 4,81 g/cm3 алфа: 4,39 g/cm3 стакласт: 4,28 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
течно ст., на т.т. | 3,99 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Критична тачка | 1766 K, 27,2 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота фузије | ▲: 6,69 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота испаравања | 95,48 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мол. топл. капацитет | 25,363 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Напон паре
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомска својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Оксидациона стања | 6, 5, 4, 3, 2, 1,* −1, −2 *[2] (веома кисео оксид) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Електронегативност | 2,55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Енергије јонизације | 1: 941,0 kJ/mol 2: 2045 kJ/mol 3: 2973,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски радијус | 120 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ковалентни радијус | 120±4 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Валсов радијус | 190 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Остало | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кристална структура | хексагонална | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Брзина звука танак штап | 3350 m/s (на 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топл. ширење | аморфан: 37 µm/(m·K) (на 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топл. водљивост | ~: 0,519 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетни распоред | дијамагнетичан[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетна сусцептибилност (χmol) | −25,0·10−6 cm3/mol (298 K)[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Јангов модул | 10 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Модул смицања | 3,7 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Модул стишљивости | 8,3 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Поасонов коефицијент | 0,33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мосова тврдоћа | 2,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Бринелова тврдоћа | 736 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS број | 7782-49-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Историја | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Именовање | по Селени, грчкој богињи месеца | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Откриће и прва изолација | Јакоб Берцелијус и Јохан Готлиб Ган (1817) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Главни изотопи | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Селен је пронађен у сулфидним металним рудама бакра у нечистом стању, где делимично замењује сумпор. Комерцијално, селен се производи као нуспроизвод у процесу рафинирања тих руда. Познати су и минерали који су чисти селениди или селенати, али су они ретки. Најчешћа комерцијална употреба селена данас је у производњи стакла и у пигментима. Селен је полупроводник и користи се у фотоћелијама. Такође се користи у електроници, где је некад био врло важан, али су га данас већином потиснули полупроводнички уређаји од силицијума. Данас се селен користи у неколико уређаја за заштиту од превисоког напона код наизменичне струје и једне врсте флуоресцентне квантне тачке (нанокристал).
У великим количинама, соли селена су отровне, међутим селен у веома малим количинама је неопходан за ћелијску функцију код многих живих бића, укључујући све животиње, те је састојак многи мултивитаминских препарата и других дијететских производа, укључујући и дечије каше. Селен је састојак и антиоксидантских ензима глутатион пероксидазе и тиоредоксин редуктазе (индиректно редукују одређене оксидоване молекуле у животињском организму и неким биљкама). Такође је присутан у три типа ензима дејодиназе, којима се један тироидни хормон претвара у други. Потребе за селеном у биљкама различите су од врсте до врсте, па тако неке биљке захтевају релативно велике количине селена док друге готово никако.[6]
Историја Уреди
Селен (грч. σελήνη - селен што значи „Месец”) је откривен 1817. године. Открили су га хемичари Јакоб Берцелијус и Јохан Готлиб Ган.[7] Оба хемичара су била власници хемијске фирме у близини Грипшолма, Шведска, производећи сумпорну киселину у процесу оловних комора. Иза пирита из великог рудника бакра Фалун, преостајао је црвени талог у оловној комори за који се мислило да је неко једињење арсена, па је кориштење пирита за производњу киселине престало.
Берцелијус и Ган су хтели да користе пирит, а исто тако су опазили да тај црвени талог при сагоревању има мирис рена. Тај мирис није својствен арсену, али се сличан мирис јавља код једињења телура. Стога је у првом писму упућеном Мерсету, Берцелијус навео да се ради о једињења телура. Међутим недостатак једињења телура у минералима из рудника Фалун навео је Берцелијуса да преиспита црвени талог, те је 1818. написао друго писмо Марсету описујући новооткривени елемент сличан сумпору и телуру. Због своје сличности са телуром, који је назван по планети Земљи, Берцелијус је нови елемент назвао по Месецу.[8][9]
Вилоби Смит је 1873. открио да електрични отпор сивог селена зависи од светлости. Ово је довело до његове употребе као ћелија за светлосне сензоре. Први комерцијални производи који су користили селен развио је средином 1870-их Вернер фон Сименс. Александер Грејам Бел је 1879. користио селенове ћелије у свом фотофону. Селен пропушта електричну струју пропорционално количини светлости која пада на његову површину. Тај феномен је искориштен за дизајн светлометара и сличних уређаја. Полупроводничке особине селена искоришћене су у бројним другим апликацијама у електроници.[10][11][12] Развој селенских исправљача (трансформатора) почео је почетком 1930-их заменивши исправљаче на бази бакар-оксида, јер су били далеко ефикаснији.[13][14][15] Њихова комерцијална употреба трајала је до 1970-их, након чега су замењени јефтинијим и још ефикаснијим силицијумским исправљачима.
Много касније, селен је дошао у фокус медицине због своје отровности за људе који раде у одређеним гранама индустрије. Такође, запажено је да је он важан ветеринарски отров, за који је примећено да утиче на животиње које се хране биљкама богатим селеном. Међутим, 1954. је откривено да је селен важан за специфичне биолошке функције у микроорганизмима.[16][17] Тек 1957. откривена је његова незамењива функција за сисаре.[18][19] Током 1970-их доказано је да је селен присутан у два независна сета ензима. Уследило је откриће селеноцистеина у беланчевинама. Током 1980-их, утврђено је да селеноцистеин кодиран кодоном UGA. Механизам записивања је прво објашњен код бактерија а потом и код сисара (види SECIS елемент).[20]
Заступљеност и добијање Уреди
Селен је заступљен у земљиној кори у количини од 0,05 ppm (енгл. parts per million), као пратилац неких руда сумпора. У индустрији се добија као споредни производ пречишћавања руда бакра и сумпора.
Селенов оксид (SeO2) се раствара у азотастој киселини (HNO3). Потом се пропушта кроз раствор сумпор диоксида. Слободан селен се издваја као црвени талог. У лабораторијама селен се добија редукујући киселину селен VI (H2SeO4) помоћу H2N-NH2.
Намирнице најбогатије селеном су: пшеница, непрерађен пиринач, овас, семе диње, полумасно млеко, посно месо и риба.
Примена Уреди
Селен има велику примену у фото индустрији, а највише се користи за израду фото ћелија. сем тога користи се и као додатак стаклу и челику. Сулфид селена (SeS2) се користи у шампонима за сузбијање перута, а (Na2SeO3) је веома јак инсектицид
Хемијске особине Уреди
Због положаја у периодном систему особине селена подсећају на особине сумпора. Киселина селен VI (H2SeO4), слично као и сумпорна киселина, је веома јака киселина са оксидационим дејством.[21]
Јони селена (Se2-) у базној средини лако мењају оксидациони број навише. Реакцијом хлора са селеном настаје браонкаста течност Se2Cl2, која се загревањем распада на чист селен и безбојан селен(IV)хлорид (SeCl4).
Алотропске модификације Уреди
Селен има 3 алотропске модификације.
- Модификација α је сребрносив, крх метал. На ваздуху се полако оксидује, не реагује са водом, али реагује и са киселинама и са базама.
- Модификација β је црвени амфотеран прашак. Веома је реактиван, на ваздуху се сам од себе пали, и веома брзо реагује са водом,
- Модификација γ је стакласто розесиво чврсто тело. Ова модификација је међумодификација између алфе и бете. Ова модификација се обично добија хлађењем течног селена
Једињења Уреди
Отровна једињења селена:
- диметил селена,
- селендиоксид,
- селенхидрид
Биолошки значај Уреди
Селен је један од микроелемената неопходних за живот људи, који се мора уносити исхраном. Он је неопходан за правилан рад ензимских система. Улази у састав аминокиселина селеноцистина и селенометионина. Неопходан је за функционисање ензима глутатион пероксидазе, који каталише реакције „неутралисања“ реактивних кисеоничних врста, као што су пероксиди. Он штити црвена крвна зрнца и ћелијске мембране.
Такође је битан за функционисање одбрамбеног система и штитне жлезде. Заједно са другим антиоксидансима штити срце, помаже при депресији, премору и превеликој нервози. Редукује количину штетних једињења која изазивају настанак реуматских запаљења.
Код мушкараца пола селена који се налази у организму је у тестисима и у сперми коју они продукују.
Препоручљива количина селена коју дневно одрасле особе треба да унесу износи 55 микрограма. Ако се човек редовно храни не може доћи до недостатка селена.
Вишак селена је штетан и сматра се да уношење преко 400 микрограма дневно може да изазове тровање. Једина област на свету где долази до недостатка селена у организму због његовог мањка у исхрани су неки делови Кине.
Референце Уреди
- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Архивирано на сајту Wayback Machine (12. јануар 2012), in Lide, D. R., ур. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Ruyle, George. „Poisonous Plants on Arizona Rangelands” (PDF). The University of Arizona. Архивирано из оригинала (PDF) 15. 7. 2004. г. Приступљено 5. 1. 2009.
- ^ Berzelius, J. J. (1818) "Lettre de M. Berzelius à M. Berthollet sur deux métaux nouveaux" (Pismo gosp. Berzelius gosp. Bertholletu o dva nova metala), Annales de chimie et de physique, serija 2, vol. 7, str. 199–206.
- ^ Elvira, Weeks Mary (1932). „The discovery of the elements. VI. Tellurium and selenium”. Journal of Chemical Education. 9 (3): 474. Bibcode:1932JChEd...9..474W. doi:10.1021/ed009p474.
- ^ Trofast, Jan (2011). „Berzelius' Discovery of Selenium”. Chemistry International. 33 (5): 16—19. PDF
- ^ „Action of light on selenium”. Popular Science. 10 (1): 116. 1876.
- ^ Levinshtein, E. M.; Simin G. S (1. 12. 1992). Earliest semiconductor device. Getting to Know Semiconductors. стр. 77—79. ISBN 978-981-02-3516-1.
- ^ Brian, Winston (29. 5. 1998). Media Technology and Society: A History: From the Telegraph to the Internet. стр. 89. ISBN 978-0-415-14229-8.
- ^ Robin, Morris Peter (1990). A History of the World Semiconductor Industry. стр. 18. ISBN 978-0-86341-227-1.
- ^ Ludwig, Bergmann (1931). „Über eine neue Selen-Sperrschicht-Photozelle”. Physikalische Zeitschrift. 32: 286—288.
- ^ Waitkins G. R.; Bearse A. E.; Shutt R. (1942). „Industrial Utilization of Selenium and Tellurium”. Industrial & Engineering Chemistry. 34 (8): 899. doi:10.1021/ie50392a002.
- ^ Pinsent, Jane (1954). „The need for selenite and molybdate in the formation of formic dehydrogenase by members of the Coli-aerogenes group of bacteria”. Biochem J. 57 (1): 10—16. PMC 1269698 . PMID 13159942.
- ^ Stadtman Thressa C. (2002). „Some Functions of the Essential Trace Element, Selenium”. Trace Elements in Man and Animals 10: 831. ISBN 978-0-306-46378-5. doi:10.1007/0-306-47466-2_267.
- ^ Schwarz Klaus; Foltz Calvin M. (1957). „Selenium as an Integral Part of Factor 3 Against Dietary Necrotic Liver Degeneration”. Journal of the American Chemical Society. 79 (12): 3292—3293. doi:10.1021/ja01569a087.
- ^ Oldfield James E. (2006). „Selenium: A historical perspective”. Selenium: 1. ISBN 978-0-387-33826-2. doi:10.1007/0-387-33827-6_1.
- ^ Hatfield D. L.; Gladyshev V. N. (2002). „How Selenium Has Altered Our Understanding of the Genetic Code”. Molecular and Cellular Biology. 22 (11): 3565—3576. PMC 133838 . PMID 11997494. doi:10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
Спољашње везе Уреди
- Vitaminologija
- Selenium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- National Institutes of Health page on Selenium
- Assay Архивирано на сајту Wayback Machine (26. фебруар 2012)
- ATSDR – Toxicological Profile: Selenium
- CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
- Peter van der Krogt elements site