Selen kjemisk element

Selen (Se), et kjemisk element i oksygengruppen (gruppe 16 [VIa] i den periodiske tabellen), tett alliert i kjemiske og fysiske egenskaper med elementene svovel og tellur. Selen er sjelden, og utgjør omtrent 90 deler per milliard av jordskorpen. Det er noen ganger funnet ukombinert, medfølgende naturlig svovel, men finnes oftere i kombinasjon med tungmetaller (kobber, kvikksølv, bly eller sølv) i noen få mineraler. Den viktigste kommersielle kilden til selen er som et biprodukt av kobberraffinering; dens viktigste bruksområder er i produksjon av elektronisk utstyr, i pigmenter og til å lage glass. Selen er en metalloid (et element som er mellomprodukt i egenskaper mellom metaller og ikke-metaller). Elementets grå, metalliske form er den mest stabile under vanlige forhold; denne formen har den uvanlige egenskapen å øke den elektriske ledningsevnen kraftig når den blir utsatt for lys. Selenforbindelser er giftige for dyr; planter dyrket i selenifer jord kan konsentrere elementet og bli giftige.

oksygengruppeelement: Naturlig forekomst og bruk

Elementet selen (symbolet Se) er mye sjeldnere enn oksygen eller svovel, og omfatter omtrent 90 deler per milliard av jordskorpen

.Elementegenskaper

smeltepunkt
atomnummer	34
atomvekt	78.96
masser av stabile isotoper	74, 76, 77, 78, 80, 82
amorft	50 ° C
grå	217 ° C (423 ° F)
kokepunkt	685 ° C (1 265 ° F)
tetthet
amorft	4,28 gram / cm ³
grå	4,79 gram / cm ³
oksidasjonstilstander	−2, +4, +6
Elektronkonfigurasjon	1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴

Historie

I 1817 bemerket den svenske kjemikeren Jöns Jacob Berzelius et rødt stoff som stammet fra sulfidmalm fra gruvene i Falun, Sverige. Da dette røde materialet ble undersøkt året etter, viste det seg å være et element og ble oppkalt etter Månen eller Månegudinnen Selene. En malm med uvanlig høyt seleninnhold ble oppdaget av Berzelius bare dager før han rapporterte til de vitenskapelige samfunnene i verden om selen. Hans sans for humor er tydelig i navnet han ga malmen, eukairitten, og betyr "akkurat i tide."

Forekomst og bruk

Andelen selen i jordskorpen er omtrent ^10–5 til 10 ⁻⁶ prosent. Det er hovedsakelig oppnådd fra anodeslimene (avleiringer og restmaterialer fra anoden) ved elektrolytisk raffinering av kobber og nikkel. Andre kilder er røykstøvene i kobber- og blyproduksjon og gassene som dannes i stekepyritter. Selen ledsager kobber i raffinering av det metallet: omtrent 40 prosent av selen som er til stede i den opprinnelige malmen, kan konsentrere seg i kobber avsatt i elektrolytiske prosesser. Cirka 1,5 kilo selen kan oppnås fra et tonn smeltet kobber.

Når selen er inkorporert i små mengder, fungerer selen som en fargestoffer; i større mengder gir det glass en klar rød farge som er nyttig i signallys. Elementet brukes også til å lage røde emaljer for keramikk og stålvarer, samt for vulkanisering av gummi for å øke motstanden mot slitasje.

Selens raffinementstiltak er størst i Tyskland, Japan, Belgia og Russland.

allotropi

Selve allotropien er ikke så omfattende som svovel, og allotropene er ikke studert så grundig. Bare to krystallinske varianter av selen er sammensatt av sykliske Se _8- molekyler: betegnet α og β, begge eksisterer som røde monokliniske krystaller. En grå allotrope med metalliske egenskaper dannes ved å holde noen av de andre formene ved 200-220 ° C og er den mest stabile under vanlige forhold.

En amorf (ikke-krystallinsk), rød, pulverform av selen blir resultater når en løsning av selenious syre eller et av dens salter blir behandlet med svoveldioksid. Hvis løsningene er veldig fortynnede, gir ekstremt fine partikler av denne sorten en transparent rød kolloidal suspensjon. Klart rødt glass er resultatet av en lignende prosess som oppstår når smeltet glass som inneholder selenitter behandles med karbon. Et glassaktig, nesten svart utvalg av selen dannes ved hurtig avkjøling av andre modifikasjoner fra temperaturer over 200 ° C. Omdannelse av denne glassfargen til de røde, krystallinske allotropene skjer ved oppvarming over 90 ° C eller ved å holde den i kontakt med organiske løsningsmidler, så som kloroform, etanol eller benzen.

Forberedelse

Rent selen oppnås fra slammene og slammene som dannes for å produsere svovelsyre. Det urene røde selen blir oppløst i svovelsyre i nærvær av et oksidasjonsmiddel, så som kaliumnitrat eller visse manganforbindelser. Både selensyrling, H ₂ SEO ₃, og selenic syre, H- ₂ SEO ₄, er dannet og kan bli utvasket fra gjenværende uløselig materiale. Andre metoder anvender oksydasjon med luft (røsting) og oppvarming med natriumkarbonat for å gi oppløselige natriumselenitt, Na ₂ SEO ₃ · 5H ₂ O, og natrium selenat, Na ₂ SEO ₄. Klor kan også anvendes: sin virkning på metall selenider produserer flyktige forbindelser innbefattende selen-diklorid, SeCl ₂; selen tetraklorid, SeCl ₄; diselenium diklorid, Se ₂ Cl ₂; og selenoksyklorid, SeOCl ₂. I en prosess blir disse selenforbindelsene omdannet av vann til selensyre. Selen utvinnes til slutt ved å behandle selenious syren med svoveldioksid.

Selen er en vanlig komponent av malmer som er verdsatt for innholdet av sølv eller kobber; den blir konsentrert i slemmene som blir avsatt under elektrolytisk rensing av metallene. Det er utviklet metoder for å skille selen fra disse slemmene, som også inneholder noe sølv og kobber. Smelting av slim danner sølvselenid, Ag ₂ Se og kobber (I) selenid, Cu ₂ Se. Behandling av disse selenidene med hypoklorsyre, HOCl, gir oppløselige selenitter og selenater, som kan reduseres med svoveldioksid. Endelig rensing av selen oppnås ved gjentatt destillasjon.

Fysisk-elektriske egenskaper

Den mest fremragende fysiske egenskapen til krystallinsk selen er dens fotoledningsevne: ved belysning øker den elektriske ledningsevnen mer enn 1000 ganger. Dette fenomenet er et resultat av promotering eller eksitering av relativt løst elektroner av lys til høyere energitilstander (kalt ledningsnivåer), noe som tillater elektronmigrering og dermed elektrisk ledningsevne. I kontrast er elektronene fra typiske metaller allerede i ledningsnivåer eller bånd, og kan strømme under påvirkning av en elektromotorisk kraft.

Den elektriske resistiviteten til selen varierer over et enormt område, avhengig av slike variabler som naturen til allotropen, urenheter, metoden for raffinering, temperatur og trykk. De fleste metaller er uoppløselige i selen, og ikke-metalliske urenheter øker resistiviteten.

Belysning av krystallinsk selen i 0,001 sekund øker dens ledningsevne med en faktor på 10 til 15 ganger. Rødt lys er mer effektivt enn lys med kortere bølgelengde.

Det blir benyttet fordel av disse fotoelektriske og lysfølsomhetsegenskapene til selen ved konstruksjon av en rekke enheter som kan oversette variasjoner i lysintensitet til elektrisk strøm og derav til visuelle, magnetiske eller mekaniske effekter. Alarmenheter, mekaniske åpnings- og lukkeanordninger, sikkerhetssystemer, TV, lydfilmer og xerografi avhenger av halvledningsegenskapen og lysfølsomheten til selen. Retting av vekselstrøm (konvertering til likestrøm) har i årevis blitt utført av selenstyrte enheter. Mange fotocelleapplikasjoner som bruker selen er erstattet av andre enheter som bruker materialer som er mer følsomme, lettere tilgjengelige og lettere produsert enn selen.