Seleniu (Se), un element chimic din grupa oxigenului (grupa 16 [VIa] din tabelul periodic), strâns aliat în proprietăți chimice și fizice cu elementele sulf și telur. Seleniul este rar, alcătuind aproximativ 90 de părți la un miliard de cruste de Pământ. Ocazional se găsește necombinată, însoțind sulf autohton, dar se găsește mai des în combinație cu metale grele (cupru, mercur, plumb sau argint) în câteva minerale. Principala sursă comercială de seleniu este ca produs secundar al rafinării cuprului; principalele sale utilizări sunt fabricarea de echipamente electronice, pigmenți și fabricarea sticlei. Seleniul este un metaloid (un element intermediar în proprietățile dintre metale și nemetale). Forma gri, metalică a elementului este cea mai stabilă în condiții obișnuite; această formă are proprietatea neobișnuită de a crește foarte mult în conductivitatea electrică atunci când este expus la lumină. Compușii de seleniu sunt toxici pentru animale; plantele cultivate în soluri selenifere pot concentra elementul și pot deveni otrăvitoare.
element de grup de oxigen: Apariție naturală și utilizări
Elementul de seleniu (simbolul Se) este mult mai rar decât oxigenul sau sulful, cuprinzând aproximativ 90 de părți la un miliard de cruste de
.Proprietățile elementului
| numar atomic | 34 |
|---|---|
| greutate atomica | 78.96 |
| mase de izotopi stabili | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| punct de topire | |
| amorf | 50 ° C (122 ° F) |
| gri | 217 ° C (423 ° F) |
| Punct de fierbere | 685 ° C (1.265 ° F) |
| densitate | |
| amorf | 4.28 grame / cm 3 |
| gri | 4.79 grame / cm 3 |
| stări de oxidare | −2, +4, +6 |
| configuratie electronica | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Istorie
În 1817, chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius a notat o substanță roșie care rezultă din minereurile de sulfură din minele Falun, Suedia. Atunci când acest material roșu a fost investigat în anul următor, s-a dovedit a fi un element și a fost numit după Lună sau zeița Lună Selene. Un minereu cu conținut neobișnuit de mare de seleniu a fost descoperit de Berzelius cu doar câteva zile înainte de a-și face raportul către societățile științifice ale lumii despre seleniu. Simțul umorului său este evident în numele pe care l-a dat minereul, eucairite, însemnând „tocmai la timp”.
Apariția și utilizările
Proporția de seleniu în scoarța terestră este de aproximativ 10 −5 până la 10 −6 la sută. Acesta a fost obținut în principal din nămolurile anodice (depozite și materiale reziduale din anod) în rafinarea electrolitică a cuprului și nichelului. Alte surse sunt praful de ardere din producția de cupru și plumb și gazele formate în prăjirea piritelor. Seleniul însoțește cuprul în rafinarea acelui metal: aproximativ 40 la sută din seleniul prezent în minereul inițial se poate concentra în cupru depus în procese electrolitice. Aproximativ 1,5 kilograme de seleniu pot fi obținute dintr-o tonă de cupru topit.
Când este încorporat în cantități mici în sticlă, seleniul servește ca decolorizant; în cantități mai mari, imprimă sticlei o culoare roșie clară, utilă în semnalizatoare. Elementul este folosit și la fabricarea de emailuri roșii pentru obiecte ceramice și de oțel, precum și pentru vulcanizarea cauciucului pentru a crește rezistența la abraziune.
Eforturile de rafinare ale seleniului sunt cele mai mari în Germania, Japonia, Belgia și Rusia.
alotropie
Alotropia seleniului nu este la fel de extinsă ca cea a sulfului, iar alotropele nu au fost studiate atât de amănunțit. Doar două varietăți cristaline de seleniu sunt compuse din ciclice Se 8 molecule: α și β desemnate, există ambele sub formă de cristale monoclinice roșii. Un alotrop gri care are proprietăți metalice este format prin menținerea oricăreia din celelalte forme la 200-220 ° C și este cea mai stabilă în condiții obișnuite.
O formă amorfă (necristalină), roșie, pudră de seleniu rezultă când o soluție de acid selenios sau una din sărurile sale este tratată cu dioxid de sulf. Dacă soluțiile sunt foarte diluate, particulele extrem de fine din acest soi obțin o suspensie coloidală roșie transparentă. Sticla roșie clară rezultă dintr-un proces similar care se produce atunci când sticla topită care conține selenite este tratată cu carbon. O varietate sticloasă, aproape neagră de seleniu este formată prin răcirea rapidă a altor modificări de la temperaturi peste 200 ° C. Conversia acestei forme vitroase în alotrope roșii, cristaline, are loc la încălzirea acesteia peste 90 ° C sau la menținerea în contact cu solvenți organici, cum ar fi cloroformul, etanolul sau benzenul.
preparare
Seleniul pur este obținut din nămolurile și nămolurile formate în producerea acidului sulfuric. Seleniul roșu impur este dizolvat în acid sulfuric în prezența unui agent oxidant, cum ar fi nitratul de potasiu sau anumiți compuși de mangan. Atât acidul selenios, H 2 SeO 3, și acid selenic, H 2 SeO 4, sunt formate și poate fi filtrat din acesta material insolubil rezidual. Alte metode utilizează oxidarea prin aer (prăjire) și încălzire cu carbonat de sodiu pentru a da selenit de sodiu solubil, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O și selenat de sodiu, Na 2 SeO 4. Clorul poate fi de asemenea utilizat: acțiunea sa asupra selenidelor metalice produce compuși volatili, inclusiv diclorură de seleniu, SeCl 2; tetraclorură de seleniu, SeCl 4; diclorura diselenium, Se 2 Cl 2; și seleniu oxiclorura, SeOCl 2. Într-un singur proces, acești compuși de seleniu sunt transformați prin apă în acid seleniu. Seleniul este în sfârșit recuperat prin tratarea acidului selenios cu dioxid de sulf.
Seleniul este o componentă comună a minereurilor evaluate pentru conținutul lor de argint sau cupru; devine concentrat în nămolurile depuse în timpul purificării electrolitice a metalelor. Au fost dezvoltate metode pentru a separa seleniul de aceste nămoluri, care conțin și unele argint și cupru. Topirea slimei formează selenură de argint, Ag 2 Se și selenidă de cupru (I), Cu 2 Se. Tratamentul acestor selenide cu acid hipocloros, HOCl, dă selenite și selenate solubile, care pot fi reduse cu dioxid de sulf. Purificarea finală a seleniului se realizează prin distilare repetată.
Proprietăți fizico-electrice
Cea mai remarcabilă proprietate fizică a seleniului cristalin este fotoconductivitatea sa: la iluminare, conductivitatea electrică crește de peste 1.000 de ori. Acest fenomen rezultă din promovarea sau excitarea electronilor relativ ușor ținuți de lumină la stări energetice superioare (numite niveluri de conducere), care permit migrarea electronilor și, deci, conductivitatea electrică. În schimb, electronii metalelor tipice sunt deja în niveluri de conducere sau benzi, capabili să curgă sub influența unei forțe electromotive.
Rezistivitatea electrică a seleniului variază într-un domeniu extraordinar, în funcție de variabile precum natura alotropului, impuritățile, metoda de rafinare, temperatura și presiunea. Majoritatea metalelor sunt insolubile în seleniu, iar impuritățile nemetalice cresc rezistivitatea.
Iluminarea seleniului cristalin timp de 0,001 secunde își mărește conductivitatea cu un factor de 10 până la 15 ori. Lumina roșie este mai eficientă decât lumina de lungime de undă mai scurtă.
Se profită de aceste proprietăți fotoelectrice și de fotosensibilitate ale seleniului în construcția unei varietăți de dispozitive care pot traduce variații ale intensității luminii în curent electric și de aici în efecte vizuale, magnetice sau mecanice. Dispozitivele de alarmă, dispozitivele mecanice de deschidere și închidere, sistemele de siguranță, televiziunea, filmele sonore și xerografia depind de proprietatea semiconductoare și fotosensibilitatea seleniului. Rectificarea curentului electric alternativ (conversia în curent continuu) s-a realizat de ani de zile prin dispozitivele controlate prin seleniu. Multe aplicații fotocelule care utilizează seleniu au fost înlocuite cu alte dispozitive care folosesc materiale mai sensibile, mai ușor disponibile și mai ușor de fabricat decât seleniul.
