Селен как химический элемент таблицы Менделеева

С Селен является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 34 и условным обозначением Se. Селен представляет собой хрупкий блестящий неметалл серого цвета на изломе.

Как был открыт Селен

Селен является химическим элементом который обнаружили сравнительно недавно. Шведские химики Йенс Якоб Берцелиус и Йохан Готлиб Ган, которые владели химическим заводом по производству серной кислоты, в 1817 году обнаружили непонятный осадок красного цвета.

Процесс производства заключается в переработке пирита в свинцовой камере при повышенных температурах. Изначально этот осадок приняли за соединение мышьяка, но он при горении извергал специфический запах хрена. Для мышьяка такой запах был не характерен, но похожий запах был обнаружен при горении теллура. Якоб Берцелиус в письме Александру Марсету написал, что красный осадок является соединением теллура. Из-за того, что на добывающей шахте Фалунь(Швеция) не были обнаружены соеднения теллура Якоб Берцелиус в 1818 решил повторить опыты над таинственным красным осадком. Проведя опыты, он написал еще одно письмо Александру Марсету, где описал новый химический элемент похожий на серу и теллур. Из-за сходства по своим свойствам с теллуром названым в честь Земли(планеты), Якоб Берцелиус решил назвать новый элемент в честь Луны.

В 1873 году английский инженер-электрик Уиллоуби Смит обнаружил, что электрическое сопротивление серого селена зависит от освещенности. В середине 1870-х годов первые коммерческие продукты были разработаны немецким исследователем Вернером Сименсом. Первая ячейка селена использованная в фотофоне была разработана в 1879 году Александром Грэмом Беллом. Дальнейшее использование селеновых элементов в промышленности только наращивало свои обороты.

Где и как добывают Селен

Селен обычно добывается из селенида, который содержится во многих сульфидных рудах. Селенид представляет собой соединения двухвалентного селена, которое содержится в рудах меди, никеля и свинца. Очистка этой руды может производиться разными способами. Одним из таких способов является электролитическое рафинирование медесодержащей руды. Другим значимым источником селена является производство серной кислоты, где этот элемент является побочным продуктом.

Промышленным способом получения селена на сегодняшний день является обработка остатка медной руды, который выглядит в общем случае следующим образом. Из остатков переработки меди извлекают диоксид селена. Этот процесс заключается в окислении красного осадка с карбонатом натрия. Затем диоксид селена смешивают с водой и подкисляют с образованием селеновой кислоты. В итоге селеновая кислота барбортируется с диоксидом серы и образуется элементарный селен.

Ежегодная добыча селена по всему миру составляет порядка 2000 тонн. Основными производителями селена являются такие страны как Германия, Япония, Бельгия и Россия. Мировые запасы селена оцениваются в 93 000 тонн.

Распространенность Селена

Распространенность такого химического элемента как селен считается довольно редкой. В земной коре его процентное отношение оценивается в 0.1 грамм на миллион частей. Он встречается приблизительно в 50 раз чаще чем теллур и в 4000 раза реже чем сера. Этот элемент встречается в природе даже в чистом(элементарном) виде. Правда встречается он очень редко и не образует хороших кристаллов. Кристаллы селена обычно выглядят в виде игольчатого или ромбоэдрического твердого минерала.

Так же селен встречается в природе в ряде неорганических форм. В пример можно привести селенид, селенит и селенад. Они встречаются гораздо чаще чем естественная форма, но остаются так же крайне редкими. На сегодняшний день известно всего 25 минералов содержащих части селена. Самыми ценными из них являются агиларит и ферросилит. Содержание селена в этих минералах может достигать 50% от их массы.

Так же селен может встречаться в почвах в качестве микроэлемента. Из этого следует, что ионы селена могут содержаться и в некоторых растениях. Низкие концентрации селены были обнаружены в почвах таких стран как Германия, Швеция, Швейцария, Дания и Финляндия.

Применение Селена

Применение селена как химического элемента довольно разнообразно. Он используется в таких сферах как пищевая промышленность, медицина, стеклопроизводство, литейная промышленность, электроника и специальные изделия.

Селен находит свое применение в экспозиционных барабанах для фотокопировальных машин и лазерных принтеров. Так же применяется в производстве различного рода полупроводниковых изделий. Еще одной отраслью является текстильная промышленность, где примеси селена применяются для изготовления так называемых латексных тканей. Селенид кадмия используется для изготовления пигментов красного цвета для лако-красочных покрытий. В литейной промышленности селен используется как легирующая добавка для стали и меди. Добавка такого рода помогает улучшить механическую обработку вышеперечисленных материалов.

Другими областями применения являются фотоактивный слой солнечных батарей в сплаве с медью и индием. Селен является основополагающим компонентом при изготовлении шампуней против перхоти. Так же, что касаемо медицины, можно отметить положительное воздействие селеновой терапии для людей с ВИЧ. Еще одним значимым применением селена является очистка марганца. Добавление диоксида селена значительно снижает потребление энергии в процессе электролиза. На приготовление 1 тонны марганца расходуется около 2 килограммов селена. Самое большое количество селена расходуется на изготовление стекла. Соединения селена придают стеклу красный оттенок и устраняют видимое присутствие зеленых оттенков железа. На эти нужды ежегодно расходуется более 50% добываемого селена.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с селеном достаточно много. Стоит начать с того, что этот химический элемент является одним из важнейших микроэлементов в организме животных и человека. Селен был обнаружен в различного рода белках производимых сердцем, почками и щитовидной железой. Дефицит или избыток этого компонента в организме человека может наносить значительный вред организму человека. Сейчас влияние этого элемента на организм человека изучается, но у подопытных животных наблюдалось развитие сердечнососудистых заболеваний, почечная недостаточность и др.

Так же известно, что селеном можно регулировать болезнь Хашимото, при которой собственные клетки щитовидной железы подвергаются нападению как чужеродные. При употреблении 0.2 мг селена было выявлено снижение количества антител на 21%. Еще одним интересным моментом является то, что повышенное содержание селена в рационе питания положительно влияет при пагубном воздействии ртути. Хотя этот факт зафиксирован только при малых и умеренных воздействиях.

Для животных производящих молоко селен является неотъемлемым микроэлементом рациона питания. Учеными было выявлено, что его содержание в пище серьезно влияет на удой молока. По-этому были разработаны корма с необходимым содержанием селена в виде селенита натрия или селенида. Проблема заключается в том, что порог между избытком и дефицитом этого элемента очень мал и необходимо контролировать количество поступающих элементов при питании животных. Для человека нормой потребления селена в сутки составляет: 70 мкг для мужчин и 65 мкг для женщин.