Selen (Se), ett kemiskt element i syregruppen (grupp 16 [VIa] i den periodiska tabellen), nära förbundna med kemiska och fysiska egenskaper med elementen svavel och tellur. Selen är sällsynt och består av cirka 90 delar per miljard av jordskorpan. Det förekommer ibland okombinerat, åtföljande nativt svavel, men förekommer ofta i kombination med tungmetaller (koppar, kvicksilver, bly eller silver) i några mineraler. Den viktigaste kommersiella källan till selen är som en biprodukt av kopparraffinering; dess huvudsakliga användningsområden är tillverkning av elektronisk utrustning, i pigment och vid tillverkning av glas. Selen är en metalloid (ett element som är mellanprodukt i egenskaper mellan metaller och icke-metaller). Elementets grå, metalliska form är den mest stabila under vanliga förhållanden; denna form har den ovanliga egenskapen att kraftigt öka den elektriska konduktiviteten när den utsätts för ljus. Selenföreningar är giftiga för djur; växter som odlas i selenifer jord kan koncentrera elementet och bli giftiga.
syregruppselement: Naturlig förekomst och användning
Elementet selen (symbolen Se) är mycket sällsyntare än syre eller svavel, och består av cirka 90 delar per miljard av jordskorpans
.Elementegenskaper
| atomnummer | 34 |
|---|---|
| atomvikt | 78,96 |
| massor av stabila isotoper | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| smältpunkt | |
| amorf | 50 ° C (122 ° F) |
| grå | 217 ° C (423 ° F) |
| kokpunkt | 685 ° C (1 265 ° F) |
| densitet | |
| amorf | 4,28 gram / cm ^ |
| grå | 4,79 gram / cm 3 |
| oxidationstillstånd | −2, +4, +6 |
| elektronkonfiguration | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Historia
1817 noterade den svenska kemisten Jöns Jacob Berzelius ett rött ämne som härrör från sulfidmalmer från gruvor i Falun, Sverige. När detta röda material undersöktes året efter visade det sig vara ett element och fick sitt namn efter månen eller mångudinnan Selene. En malm med ovanligt högt seleninnehåll upptäcktes av Berzelius bara några dagar innan han rapporterade till de vetenskapliga samhällena om selen. Hans humor är tydlig i det namn han gav malmen, eukairiten, vilket betyder "precis i tid."
Förekomst och användning
Andelen selen i jordskorpan är cirka 10–5 till 10 −6 procent. Det har erhållits huvudsakligen från anodslimmarna (avsättningar och restmaterial från anoden) vid elektrolytisk raffinering av koppar och nickel. Andra källor är rökgasdamm i koppar- och blyproduktion och gaserna som bildas i rostpyriter. Selen åtföljer koppar vid raffinering av den metallen: cirka 40 procent av selenet som finns i den ursprungliga malmen kan koncentrera sig i koppar avsatt i elektrolytiska processer. Cirka 1,5 kg selen kan erhållas från ett ton smält koppar.
När selen ingår i små mängder i glas, tjänar selen som en avfärgningsmedel; i större mängder ger det glas en klar röd färg som är användbar i signalljus. Elementet används också för tillverkning av röda emaljer för keramik och stålvaror samt för vulkanisering av gummi för att öka motståndet mot nötning.
Selenins förädlingsinsatser är störst i Tyskland, Japan, Belgien och Ryssland.
allotropy
Allotropin av selen är inte lika omfattande som svavel, och allotroperna har inte studerats så noggrant. Endast två kristallina selenvarianter består av cykliska Se 8- molekyler: betecknade a och ß, båda finns som röda monokliniska kristaller. En grå allotrop med metallegenskaper bildas genom att hålla någon av de andra formerna vid 200–220 ° C och är den mest stabila under vanliga förhållanden.
En amorf (icke-kristallin), röd, pulverform av selen resulterar när en lösning av selenious syra eller ett av dess salter behandlas med svaveldioxid. Om lösningarna är mycket utspädda ger extremt fina partiklar av denna sort en transparent röd kolloidal suspension. Klart rött glas är resultatet av en liknande process som inträffar när smält glas innehållande seleniter behandlas med kol. En glasig, nästan svart sort av selen bildas genom snabb kylning av andra modifieringar från temperaturer över 200 ° C. Omvandling av denna glasartade form till de röda, kristallina allotropema sker vid upphettning av den över 90 ° C eller genom att hålla den i kontakt med organiska lösningsmedel, såsom kloroform, etanol eller bensen.
Förberedelse
Rent selen erhålls från slam och slam som bildas vid framställning av svavelsyra. Det orena röda selenet upplöses i svavelsyra i närvaro av ett oxidationsmedel, såsom kaliumnitrat eller vissa manganföreningar. Både selensyrlighet, H 2 SeO 3, och selensyra, H 2 SeO 4, bildas och kan lakas från rest olösligt material. Andra metoder utnyttjar oxidation med luft (rostning) och upphettning med natriumkarbonat för att ge lösligt natriumselenit, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O och natriumselenat, Na 2 SeO 4. Klor kan också användas: dess verkan på metall selenider producerar flyktiga föreningar innefattande selen diklorid, SECL 2; selentetraklorid, SECL 4; diselenium diklorid, Se 2 Cl 2; och selenoxiklorid, SeOCl 2. I en process omvandlas dessa selenföreningar av vatten till selensyra. Selen återvinns slutligen genom att behandla selenious syran med svaveldioxid.
Selen är en vanlig komponent i malmer som värderas för deras innehåll av silver eller koppar; det koncentreras i de slem som avsätts under elektrolytisk rening av metallerna. Metoder har utvecklats för att separera selen från dessa slem, som också innehåller en del silver och koppar. Smältning av slem bildar silverselenid, Ag 2 Se och koppar (I) selenid, Cu 2 Se. Behandling av dessa selenider med hypoklorsyra, HOCl, ger lösliga seleniter och selenater, som kan reduceras med svaveldioxid. Slutlig rening av selen åstadkoms genom upprepad destillation.
Fysikalisk-elektriska egenskaper
Den mest framstående fysiska egenskapen hos kristalliskt selen är dess fotokonduktivitet: vid belysning ökar den elektriska konduktiviteten mer än 1 000 gånger. Detta fenomen är resultatet av främjande eller excitering av relativt löst hållna elektroner med ljus till högre energitillstånd (kallad ledningsnivåer), vilket tillåter elektronmigrering och således elektrisk konduktivitet. Däremot finns elektronerna från typiska metaller redan i ledningsnivåer eller band, som kan flyta under påverkan av en elektromotorisk kraft.
Selens elektriska resistivitet varierar över ett enormt intervall, beroende på sådana variabler som karaktären av allotropen, föroreningar, förfaringsmetoden, temperaturen och trycket. De flesta metaller är olösliga i selen och icke-metalliska föroreningar ökar resistiviteten.
Belysning av kristallint selen under 0,001 sekund ökar dess konduktivitet med en faktor 10 till 15 gånger. Rött ljus är mer effektivt än ljus med kortare våglängd.
Fördelarna utnyttjas av dessa fotoelektriska och fotosensitivitetsegenskaper hos selen vid konstruktionen av en mängd anordningar som kan översätta variationer i ljusintensitet till elektrisk ström och därefter till visuella, magnetiska eller mekaniska effekter. Larmanordningar, mekaniska öppnings- och stängningsanordningar, säkerhetssystem, TV, ljudfilmer och xerografi beror på halvledningsegenskapen och fotosensitiviteten hos selen. Rättelse av växelström (omvandling till likström) har i flera år genomförts av selenstyrda enheter. Många fotocellapplikationer som använder selen har ersatts av andra enheter som använder material som är känsligare, lättare tillgängliga och lättare tillverkade än selen.
