Оксид селена 6 какой оксид. Селен - что это такое? Химический элемент селен

Что мы знаем о селене? На школьных уроках химии нам рассказывали о том, что селен - химический элемент, мы могли решать различные химические уравнения и наблюдать реакции с его участием. Но элементов в таблице Менделеева так много, что весь объем информации охватить невозможно. Поэтому все изложено довольно кратко.

В этой статье можно подробно ознакомиться с элементом под названием «селен». Что это такое, каковы его свойства, где в природе можно встретить этот элемент и как он используется в индустрии. Помимо этого, немаловажно знать, какое влияние он оказывает на наш организм.

Что такое селен

Черный стекловидный селен можно получить путём нагревания элемента любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением.

Гексагональный селен имеет серый цвет. Эту модификацию, наиболее устойчивую термодинамически, можно получить также путем нагревания до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Необходимо некоторое время выдерживать такой температурный режим.

Оксид селена

Есть ряд оксидов, которые образуются путем взаимодействия селена и кислорода: SeO 2 , SeO 3 ,SeO, Se 2 O 5 . При этом SeO 2 и SeO 3 - это ангидриды селенистой (H 2 SeO 3) и селеновой (H 2 SeO 4) кислот, которые образуют соли селенит и селенат. Оксид селена SeO 2 (хорошо растворяется в воде) и является самым устойчивым.

Перед тем, как начинать опыты с этим элементом, стоит помнить, что любые соединения с селеном ядовиты, поэтому необходимо принимать все меры безопасности, к примеру, надевать защитные средства и проводить реакции в

Цвет селена проявляется в ходе приятной глазу реакции. Если через колбу с селенистой кислотой пропустить сернистый газ, который является хорошим восстановителем, то полученный раствор станет желтым, потом оранжевым и в итоге - кроваво-красным.

Слабый раствор даст возможность получить аморфный коллоидный селен. В случае, если концентрация селенистой кислоты будет высокой, то в ходе реакции будет оседать от красного до тёмно-бордового оттенка порошок. Это будет аморфный порошкообразный селен элементарной формы.

Для того, чтобы привести вещество в стеклообразное состояние, необходимо его нагреть и резко охладить. Цвет изменится на черный, а вот красный оттенок можно будет заметить, только если смотреть на просвет.

Кристаллический моноклинный селен получить будет немного сложнее. Для этого нужно взять небольшое количество красного порошка и перемешать с сероуглеродом. К сосуду со смесью необходимо подключить обратный холодильник и кипятить в течение 2 часов. Вскоре начнет образовываться светло-оранжевая жидкость с лёгким зеленым оттенком, которую нужно будет медленно испарить в ёмкости под

Применение селена

Впервые селен начали применять в керамической и стекольной промышленности. Об этом нам говорит «Справочник по редким металлам» 1965 года издания.

Селен добавляется в стеклянную массу с целью обесцвечивания стекла, устранения зеленоватого оттенка, который даёт примесь соединений железа. Для получения в стекольной промышленности используется соединение селена и кадмия (кадмоселит CdSe). В производстве керамики кадмоселит придаёт ей красный цвет, а также окрашивает эмали.

Немного селена используется в качестве наполнителя в резиновой промышленности, а также в сталелитейной - для того, чтобы полученные сплавы имели мелкозернистую структуру.

Большинство полупроводниковой техники изготавливается с использованием селена. Это и стало главной причиной роста стоимости такого вещества, как селен. Цена возросла от 3,3 до 33 долларов за 1 килограмм в 1930 и 1956 годах соответственно.

Стоимость селена на мировом рынке в 2015 году составила 68 долларов за 1 кг. Тогда как в 2012 килограмм этого металла стоил около 130 долларов за один килограмм. Спрос на селен (цена тому подтверждение) падает из-за высокого предложения.

Вещество также широко используется при производстве фототехники.

Наличие селена в организме человека

Наш организм содержит приблизительно 10-14 миллиграммов этого вещества, которое сосредоточено в большей степени в таких органах, как печень, почки, сердце, селезенка, яички и семенные канатики у мужчин, а также в ядрах клеток.

Потребность человеческого организма в таком микроэлементе как селен невысока. Всего 55-70 микрограммов для взрослых. Предельной суточной дозой считается 400 микрограммов. Тем не менее есть болезнь, называемая болезнь Кешана, которая возникает при дефиците этого элемента. Примерно до 60-х годов селен считался ядовитым веществом, которое оказывает негативное воздействие на организм человека. Но после детального исследования были сделаны обратные выводы.

Часто при выявлении патологического содержания селена врачи могут назначать специальные препараты, содержащие комбинацию цинк-селен-магний, вещества, которые в комплексе восполнят недостаточность его в организме. Разумеется, не исключая продукты, которые содержат селен.

Воздействие на организм

Селену принадлежит очень важная роль в процессе жизнедеятельности организма:

• он активирует иммунитет - «стимулирует» лейкоциты на более активное воздействие на вредоносные микроорганизмы (вирусы);
• замедляет процессы старения в организме;
• снижает риски возникновения аритмии, внезапной коронарной смерти или кислородного голодания благодаря замедлению окисления холестерина;
• ускоряет приток крови к мозгу, активируя мыслительную деятельность, снимает симптомы хандры и депрессии (усталость, вялость, подавленность и беспокойность);
• тормозит развитие раковых клеток, обладая антиоксидантными свойствам;
• активно селен борется со свободными радикалами;
• при взаимодействии с витамином Е действует как противовоспалительное средство.

Конечно же, нельзя обойти вниманием такое важное свойство микроэлемента, как помощь в борьбе с опасными вирусами: ВИЧ/СПИД, гепатиты, лихорадка Эбола.

Благодаря наличию селена вирус задерживается внутри клетки; вещество предупреждает распространение вируса по организму. Но если селена недостаточно, то его функция не срабатывает должным образом.

Приём селена в комплексе с йодом поможет остановить прогрессирующее заболевание щитовидной железы (нехватка тироксина), а в некоторых случаях стимулирует регресс болезни (чаще у детей).

Также в медицине селен используется в целях профилактики сахарного диабета, поскольку он ускоряет потребление глюкозы организмом.

Препарат с витаминами может назначаться беременным. Он помогает справиться с симптомами токсикоза, снимет усталость и поднимет настроение.

Дефицит селена

Почему в организме может быть нехватка такого вещества, как селен? Что это такое - «дефицит селена» и как с ним бороться? На самом деле это неприятное заболевание, несмотря на то, что возникает оно довольно редко.

Важно знать, что злейшим врагом этого вещества является, конечно же, углеводы - мучное, сладкое. В сочетании с ними селен очень плохо усваивается организмом и от этого может возникать его недостаток.

Каковы же признаки дефицита? Прежде всего стоит отметить, что при дефиците селена будет снижаться работоспособность и общее настроение.

Нехватка селена ослабляет иммунитет, вследствие чего организм становится более восприимчивым к различным заболеваниям как психического, так и физического плана.

Также при дефиците этого вещества в организме нарушается процесс усвоения витамина Е.

Основными признаками недостатка селена являются: боли в мышцах и суставах, преждевременная усталость, анемия, обостряются болезни почек и поджелудочной железы.

Но если вы почувствовали какой-то из симптомов, ни в коем случае не следует заниматься медикаментозным самолечением. Обязательно необходимо посетить врача и проконсультироваться по поводу необходимости приёма тех или иных препаратов. Иначе можно самостоятельно вызвать избыток селена, что хуже в некоторых случаях. К примеру, если человек с онкологическим заболеванием будет бесконтрольно принимать селен, химия (химиотерапия) может не подействовать.

Избыток селена

Перенасыщенность селеном также производит негативный эффект на организм. Основными признаками профицита являются: поражение волос и ногтей, повреждение зубов, усталость и постоянные нервные расстройства, потеря аппетита, появление дерматитов, артритов, а также желтушность и шелушение кожи.

Но если вы не работаете на мощностях по добыче селена, или не живете около мест, где добывают это вещество, то можно не бояться избытка селена в организме.

Продукты богатые селеном

Больше всего селена содержится в мясе и печени - свиной, говяжьей, куриной, утиной или печени индейки. К примеру, в 100 граммах печени индейки содержится 71, а в свиной - 53 микрограмма селена.

В 100 граммах мяса осьминога содержится 44,8 мкг селена. Также в рацион стоит включить такие продукты, как креветки, красную рыбу, яйца, кукурузу, рис, фасоль, ячневую крупу и чечевицу, пшеницу, горох, капусту брокколи, неактивные хлебопекарские дрожжи (обработанные разогретой до 60 градусов водой). Не стоит забывать об орехах - фисташки, миндаль, грецкий орех и арахис также содержат селен, пусть и в небольших количествах.

Стоит также помнить о том, что при обработке продуктов вещество теряется, консервы и концентраты содержат в два раза меньше селена, чем свежие продукты. Поэтому, по возможности, необходимо употреблять как можно больше свежих продуктов с содержанием селена.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Селен расположен в четвертом периоде VI группы главной (А) подгруппы Периодической таблицы. Неметалл. Обозначение – Se. Порядковый номер – 34.

В свободном состоянии селен образует несколько аллотропных видоизменений, из которых наиболее устойчивым является аморфный селен, представляющий собой красно-бурый порошок, и серый селен, образующий хрупкие кристаллы с металлическим блеском. Селен полупроводник.

Валентность селена в соединениях

Селен-тридцать четвертый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в четвертом периоде в VIA группе. В ядре атома селена содержится 34 протона и 45 нейтронов (массовое число равно 79). В атоме селена есть четыре энергетических уровня, на которых находятся 34 электрона (рис. 1).

Рис. 1. Строение атома селена.

Электронная формула атома селена в основном состоянии имеет следующий вид:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 .

А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):

Наличие двух неспаренных электронов свидетельствует о том, что селен способен проявлять валентность II (низшая валентность) в своих соединениях (H 2 Se).

Для атома селена характерно наличие нескольких возбужденных состояний из-за того, что орбитали 4d -подуровня являются вакантными (на четвертом энергетическом слое помимо 4s- и 4p-подуровней есть еще и 4d-подуровень). Сначала распариваются электроны 4p -подуровня и занимают свободные d -орбитали, а после - электроны 4s -подуровня:

Наличие четырех и шести неспаренных электронов в возбужденном состоянии свидетельствует о том, что селен проявляет в своих соединениях валентности IV (SeO 2) и VI (H 2 SeO 4) (высшая валентность).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание	Какую массу оксида селена (VI) следует добавить в 100 г 15%-го раствора селеновой кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое?
Решение	Запишем уравнение реакции: SeO 3 + H 2 O = H 2 SeO 4 . Найдем массу селеновой кислоты в исходном растворе: ω = m solute / m solution × 100%. m solute = ω / 100% ×m solution ; m solute (H 2 SeO 4) = ω (H 2 SeO 4) / 100% ×m solution (H 2 SeO 4); m solute (H 2 SeO 4) = 15 / 100% × 100 = 15г. Пусть число моль оксида селена (VI), которое нужно добавить к раствору селеновой кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое равно х моль. Тогда масса оксида селена (VI) (молярная масса - 127 г/моль) равна: m (SeO 3) = n (SeO 3)× M (SeO 3); m (SeO 3)= x × 127 = 127x. Согласно уравнению реакции n (SeO 3): n (H 2 SeO 4) = 1:1, т.е. n (SeO 3) = n (H 2 SeO 4) = х моль. Тогда, масса селеновой кислоты, образовавшейся после добавления оксида селена (VI) будет равна (молярная масса - 145 г/моль): m 2 (H 2 SeO 4) = n (H 2 SeO 4)× M (H 2 SeO 4); m 2 (H 2 SeO 4)=x × 145 = 145x. Найдем массу нового раствора и массу селеновой кислоты в нем: m ’ solution (H 2 SeO 4) = m solution (H 2 SeO 4) + m (SeO 3) = 100 + 127x; m 3 (H 2 SeO 4)=m solute (H 2 SeO 4) + m 2 (H 2 SeO 4) = 15 + 145x. Рассчитаем массу оксида селена (VI), которую нужно добавить к раствору 15%-му селеновой кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое: ω ‘ (H 2 SeO 4) = m 3 (H 2 SeO 4) / m ’ solution (H 2 SeO 4) × 100%; 0,3 = 15 + 145х/100 +127х; х = 0,14, т.е. n (SeO 3) = 0,14 моль; m (SeO 3)= 0,14 × 127 = 17,8 г.
Ответ	Масса оксида селена (VI) равна 17,8 г.

Cелен открыт в 1817 году Йенсом Якобом Берцелиусом. Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие: " Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. ... Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. ... Я нашел, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого selhnh (луна), так как теллур назван по имени Tellus - нашей планеты ".

Нахождение в природе, получение:

Содержание селена в земной коре около 500 мг/т. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi 2 (Se,S) 3 , хастит CoSe 2 , платинит PbBi 2 (S,Se) 3 . Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 4*10 -4 мг/л.
Селен получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства, а также значительные количества получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра. Применяют несколько способов получения селена из шлама: окислительный обжиг с возгонкой SeO 2 ; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементарного селена действием SO 2 .

Физические свойства:

Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование селена в разных аллотропных модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллической (моноклинный, a - и b -формы и гексагональный g -форма). Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный селен получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты, быстрым охлаждением паров селена. Стекловидный (черный) селен получают при нагревании любой модификации селена выше 220°С с последующим быстрым охлаждением. Он обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) селен. Он получается из других форм селена нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180-210°С и выдержкой при этой температуре. Решетка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов.

Химические свойства:

При обычной температуре селен устойчив к действию кислорода, воды и разбавленных кислот. При нагревании селен взаимодействует со всеми металлами, образуя селениды. В кислороде при дополнительном нагревании он медленно горит синим пламенем, превращаясь в диоксид SeO 2 .
С галогенами, за исключением йода, он реагирует при комнатной температуре с образованием соединений SeF 6 , SeF 4 , SeCl 4 , Se 2 Cl 2 , SeBr 4 , и др. C хлорной или бромной водой селен реагирует по уравнению:
Se + 3Br 2 + 4H 2 O = H 2 SeO 4 + 6 HBr
Водород взаимодействует с селеном при t >200°С, давая H 2 Se.
В конц. H 2 SO 4 на холоду селен растворяется, давая зеленый р-р, содержащий полимерные катионы Se 8 2+ .
С водой при нагревании и в конц. растворах щелочей селен диспропорционирует:
3Se + 3H 2 O = 2H 2 Se + H 2 SeO 3 и 3Se + 6KOH = K 2 SeO 3 + 2K 2 Se + 3H 2 O
образуя соединения селена(-2) и селена(+4).
Аналогично сере селен растворяется при нагревании в растворах Na 2 SO 3 или KCN, образуя соответственно Na 2 SSeO 3 (аналог тиосульфата) или KCNSe (аналог роданида).

Важнейшие соединения:

Для селена наиболее характерны степени окисления -2, +4, +6.
Оксид селена(IV) SeO 2 - белые блестящие кристаллы с полимерной молекулой (SeOsub>2)sub>n , tпл. 350°С. Пары имеют желтовато-зеленый цвет и обладают запахом гнилой редьки Легко растворяется в воде с образованием H 2 SeO 3 .
Селенистая кислота, H 2 SeO 3 - белые ромбические кристаллы.Обладает большой гигроскопичностью. Хорошо растворима в воде. Неустойчива, при нагревании выше 70°С распадается на воду и оксид селена(IV). Соли - селениты.
Селенит натрия, Na 2 SeO 3 – бесцветные кристаллы, tпл. 711°С. Гигроскопичен, хорошо растворим в воде. При нагревании в инертной атмосфере разлагается на оксиды. При нагревании на воздухе окисляется до селената: 2Na 2 SeO 3 + O 2 = 2Na 2 SeO 4
Оксид селена(VI) SeO 3 - - бесцветные кристаллы, tпл. 121°С. Гигроскопичен, с водой реагирует с большим тепловыделением и образованием H 2 SeO 4 . Сильный окислитель, бурно реагирует с органическими веществами
Селеновая кислота, H 2 SeO 4 - бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Ядовита, гигроскопична, является сильным окислителем. Селеновая кислота - одно из немногих соединений, при нагревании растворяющих золото, образуя красно-желтый раствор селената золота(III).
2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
Селенаты - соли селеновой кислоты. Селенат натрия Na 2 SeO 4 - кристаллы ромбической сингонии; tпл. 730 °С. Получают нейтрализацией кислоты оксидом, гидроксидом или карбонатом натрия или окислением селенита натрия. Мало растворим в воде, ниже 32 °С кристаллизуется из водных растворов в виде декагидрата Na 2 SeO 4 ·10H 2 O
Селеноводород, H 2 Se - бесцветный горючий газ с неприятным запахом. Самое токсичное соединение селена. На воздухе легко окисляется при обычной температуре до свободного селена. Также до свободного селена окисляется хлором, бромом и иодом. При горении в воздухе или кислороде образуется оксид селена(IV) и вода. Более сильная кислота, чем H 2 S.
Селениды - соединения селена с металлами. Кристаллические вещества, часто с металлическим блеском. Существуют моноселениды состава М 2 Se, MSe; полиселениды М 2 Sе n (кроме Li), где n = 2-6; гидроселениды MHSe. Кислородом воздуха окисляются до селена: 2Na 2 Se n + O 2 + 2H 2 O = 2n Se + 4NaOH

Применение:

Селен используется в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов, электрофотографических копировальных устройств, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п. Селен широко применяется для обесцвечивания зеленого стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии - для придания стали мелкозернистой структуры, улучшения их механических свойств; в химической промышленности - в качестве катализатора.
Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с колоссальным усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).
Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве мощного источника гамма-излучения для дефектоскопии.

Биологическая роль и токсичность:

Селен ходит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Он обладает антиоксидантными свойствами, повышает восприятие света сетчаткой глаза, влияет на многие ферментативные реакции. Потребность человека и животных в селене не превышает 50-100 мкг/кг рациона.

Полковников А.А.
ХФ ТюмГУ, 581 группа. 2011 г.

Источники: Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Селен
Сайт "Справочник химика":