Selen (Se), et kemisk element i oxygengruppen (gruppe 16 [VIa] i den periodiske tabel), tæt knyttet til kemiske og fysiske egenskaber med elementerne svovl og tellur. Selen er sjældent og udgør ca. 90 dele pr. Milliard af jordskorpen. Det findes lejlighedsvis ukombineret, ledsagende nativt svovl, men findes oftere i kombination med tungmetaller (kobber, kviksølv, bly eller sølv) i et par mineraler. Den vigtigste kommercielle kilde til selen er som et biprodukt fra kobberraffinering; dens vigtigste anvendelser er fremstilling af elektronisk udstyr, i pigmenter og til fremstilling af glas. Selen er en metalloid (et element, der er mellemprodukt i egenskaber mellem metaller og ikke-metaller). Elementets grå, metalliske form er den mest stabile under almindelige forhold; denne form har den usædvanlige egenskab ved kraftigt at øge den elektriske ledningsevne, når den udsættes for lys. Selenforbindelser er giftige for dyr; planter dyrket i seleniføs jord kan koncentrere elementet og blive giftige.
iltgruppeelement: Naturlig forekomst og anvendelser
Elementet selen (symbol Se) er meget sjældnere end ilt eller svovl og omfatter ca. 90 dele pr. Billion af skorpen i
.Elementegenskaber
| Atom nummer | 34 |
|---|---|
| atomvægt | 78,96 |
| masser af stabile isotoper | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| smeltepunkt | |
| amorf | 50 ° C |
| grå | 217 ° C (423 ° F) |
| kogepunkt | 685 ° C (1.265 ° F) |
| massefylde | |
| amorf | 4.28 g / cm 3 |
| grå | 4,79 g / cm 3 |
| oxidationstilstande | −2, +4, +6 |
| elektronkonfiguration | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Historie
I 1817 bemærkede den svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius et rødt stof, der stammede fra sulfidmalm fra miner fra Falun, Sverige. Da dette røde materiale blev undersøgt i det følgende år, viste det sig at være et element og blev opkaldt efter Månen eller Månegudinnen Selene. En malm med usædvanligt højt selenindhold blev opdaget af Berzelius kun dage før han rapporterede til de videnskabelige samfund i verden om selen. Hans sans for humor fremgår af det navn, han gav malmen, eukairit, hvilket betyder "lige i tide."
Forekomst og anvendelser
Andelen af selen i jordskorpen er ca. 10 −5 til 10 −6 procent. Det er hovedsageligt opnået fra anodeslime (aflejringer og restmaterialer fra anoden) ved elektrolytisk raffinering af kobber og nikkel. Andre kilder er røggastøv i kobber- og blyproduktion og de gasser, der dannes i ristepyritter. Selen ledsager kobber i raffinering af dette metal: ca. 40 procent af det selen, der er til stede i den originale malm, kan koncentrere sig i kobber deponeret i elektrolytiske processer. Cirka 1,5 kg selen kan fås fra et ton smeltet kobber.
Når selen inkorporeres i små mængder i glas, tjener selen som en affarvningsmiddel; i større mængder giver det glas en klar rød farve, der er nyttig i signallys. Elementet bruges også til fremstilling af røde emaljer til keramik og stålvarer samt til vulkanisering af gummi for at øge modstanden mod slid.
Selenforfiningsindsats er størst i Tyskland, Japan, Belgien og Rusland.
allotropi
Selens allotropi er ikke så omfattende som svovl, og allotroperne er ikke undersøgt så grundigt. Kun to krystallinske selenvarianter er sammensat af cykliske Se 8- molekyler: betegnet α og β, begge findes som røde monokliniske krystaller. En grå allotrope, der har metalliske egenskaber, dannes ved at holde nogen af de andre former ved 200-220 ° C og er den mest stabile under almindelige forhold.
En amorf (ikke-krystallinsk), rød, pulverform af selen opnås, når en opløsning af selensyre eller et af dens salte behandles med svovldioxid. Hvis opløsningerne er meget fortyndede, giver ekstremt fine partikler af denne sort en transparent rød kolloid suspension. Klart rødt glas er resultatet af en lignende proces, der opstår, når smeltet glas indeholdende selenitter behandles med kulstof. En glasagtig, næsten sort sort af selen dannes ved hurtig afkøling af andre modifikationer fra temperaturer over 200 ° C. Omdannelse af denne glasagtige form til de røde, krystallinske allotroper finder sted ved opvarmning over 90 ° C eller ved at holde den i kontakt med organiske opløsningsmidler, såsom chloroform, ethanol eller benzen.
Forberedelse
Rent selen opnås fra slam og slam, der dannes til fremstilling af svovlsyre. Det urene røde selen opløses i svovlsyre i nærvær af et oxidationsmiddel, såsom kaliumnitrat eller visse manganforbindelser. Både selensyrling, H 2 SeO 3, og selensyre, H 2 SeO 4, dannes og kan udvaskes fra tilbageværende uopløseligt materiale. Andre fremgangsmåder udnytter oxidation ved luft (ristning) og opvarmning med natriumcarbonat til opnåelse opløseligt natriumselenit, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O, og natriumselenat, Na 2 SeO 4. Chlor kan også anvendes: dens virkning på metal selenider producerer flygtige forbindelser, herunder selen dichlorid, SECL 2; selen tetrachlorid, SECL 4; diselenium dichlorid, Se 2 Cl 2; og selenoxychlorid, SeOCl 2. I en proces omdannes disse selenforbindelser med vand til selensyre. Selenet udvindes endelig ved behandling af selensyren med svovldioxid.
Selen er en almindelig bestanddel af malme, der er værdsat for deres indhold af sølv eller kobber; det koncentreres i de slanger, der afsættes under elektrolytisk oprensning af metaller. Der er udviklet metoder til at adskille selen fra disse slimes, der også indeholder noget sølv og kobber. Smeltning af slem danner sølvselenid, Ag 2 Se og kobber (I) selenid, Cu 2 Se. Behandling af disse selenider med hypochlorsyre, HOCl, giver opløselige selenitter og selenater, som kan reduceres med svovldioxid. Endelig oprensning af selen opnås ved gentagen destillation.
Fysisk-elektriske egenskaber
Den mest fremragende fysiske egenskab ved krystallinsk selen er dens fotoledningsevne: ved belysning øges den elektriske ledningsevne mere end 1.000 gange. Dette fænomen er resultatet af promovering eller excitation af relativt løst holdte elektroner ved lys til højere energitilstander (kaldet ledningsniveauer), hvilket tillader elektronmigration og dermed elektrisk ledningsevne. I modsætning hertil er elektronerne i typiske metaller allerede i ledningsniveauer eller bånd, der er i stand til at strømme under påvirkning af en elektromotorisk kraft.
Selens elektriske resistivitet varierer over et enormt interval afhængigt af sådanne variabler som naturen af allotropen, urenheder, metoden til raffinering, temperatur og tryk. De fleste metaller er uopløselige i selen, og ikke-metalliske urenheder øger resistiviteten.
Belysning af krystallinsk selen i 0,001 sekund øger dets ledningsevne med en faktor fra 10 til 15 gange. Rødt lys er mere effektivt end lys med kortere bølgelængde.
Man drager fordel af disse fotoelektriske og fotosensitivitetsegenskaber ved selen ved konstruktionen af en række indretninger, der kan oversætte variationer i lysintensitet til elektrisk strøm og derfra til visuelle, magnetiske eller mekaniske effekter. Alarmindretninger, mekaniske åbnings- og lukkeindretninger, sikkerhedssystemer, tv, lydfilm og xerografi afhænger af halvledende egenskaber og fotosensitivitet af selen. Rettelse af vekselstrøm (konvertering til jævnstrøm) har i årevis været gennemført af selenstyrede apparater. Mange fotocelle-applikationer, der bruger selen, er blevet erstattet af andre enheder, der bruger materialer, der er mere følsomme, mere tilgængelige og lettere fremstillet end selen.
