Русская Википедия:Селен

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Значения Шаблон:Карточка химического элементаШаблон:Элемент периодической системы Селе́н (химический символ — Se, от Шаблон:Lang-la) — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы шестой группы, VIA), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 34.

Простое вещество селен — это хрупкий, блестящий на изломе неметалл серого цвета (данный цвет обусловлен устойчивой аллотропной модификацией, неустойчивые аллотропные модификации придают селену различные оттенки красного цвета). Шаблон:-

История

Элемент открыт Й. Я. Берцелиусом в 1817.

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. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королёк. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалуне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал всё, что образовалось при получении серной кислоты путём сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашёл, 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 Шаблон:Lang-el2 (луна), так как теллур назван по имени Tellus — нашей планеты[1].

В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что электрическое сопротивление серого селена зависит от освещённости. Это свойство стало основой для чувствительных к свету ячеек. Первый коммерческий продукт на основе селена был представлен на рынке в середине 1870-х годов Вернером фон Сименсом. Селеновая ячейка использовалась в фотофоне, созданном Александром Беллом в 1879 году. Электрический ток, проходящий через селен, пропорционален количеству света, падающему на его поверхность, — это свойство использовано в различных измерителях освещённости (экспонометрах). Полупроводниковые свойства селена нашли применение в других областях электроники[2][3][4]. В 1930-е годы началось развитие селеновых выпрямителей, которые пришли на смену медно-закисным выпрямителям благодаря высокой эффективности[5][6][7]. Селеновые выпрямители использовались до 1970-х годов, когда им на смену пришли кремниевые выпрямители.

В более позднее время была обнаружена токсичность селена. Были зарегистрированы случаи отравления людей, работавших на селеновых производствах, а также животных, поедавших богатые селеном растения. В 1954 году были обнаружены первые признаки биологического значения селена для микроорганизмов[8][9]. В 1957 году была установлена важная роль селена в биологии млекопитающих[10][11]. В 1970-е годы было показано наличие селена в двух независимых группах энзимов, а затем обнаружен селеноцистеин в белках. В 1980-е годы было установлено, что селеноцистеин кодируется кодоном UGA. Механизм кодирования был установлен сначала для бактерий, а затем для млекопитающих (SECIS-элемент)[12].

Происхождение названия

Название происходит от Шаблон:Lang-el — Луна. Элемент назван так в связи с тем, что в природе он является спутником химически сходного с ним теллура (названного в честь Земли).

Нахождение в природе

Файл:Selenium native.jpg
Натуральный селен

Содержание селена в земной коре — около 500 мг/т. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi2(Se, S)3, хастит CoSe2, платинит PbBi2(S, Se)3, ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. 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 0,4 мкг/л[13]. На территории Кавказских минеральных вод есть источник с содержанием селена 110 мкг/л[14].

Физические свойства

Файл:Монокристаллический селен (99,9999 %).jpg
Монокристаллический селен (99,9999 %)

Твёрдый селен при нормальных условиях имеет несколько аллотропных модификаций с существенно различными термодинамическими, механическими и электрическими свойствами[15]:

При нагревании серого селена[16] он даёт серый же расплав, а при дальнейшем нагревании испаряется с образованием коричневых паров. При резком охлаждении паров селен конденсируется в виде красной аллотропной модификации.

При высоких давлениях (от 27 МПа) селен переходит в кубическую модификацию с ребром ячейки 0,2982 нм. Получена также метастабильная гексагональная модификация с металлическими свойствами (при 10—12 МПа, из аморфного и моноклинного селена)[15].

Химические свойства

Селен — аналог серы и проявляет степени окисления −2 (H2Se), +4 (SeO2) и +6 (H2SeO4). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 — сильнейшие окислители, а соединения селена (−2) — гораздо более сильные восстановители, чем соответствующие соединения серы.

Простое вещество селен гораздо менее активно химически, чем сера. Так, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно[17].

Окислить селен удаётся только при дополнительном нагревании, при котором он медленно горит синим пламенем, превращаясь в диоксид SeO2. Со щелочными металлами селен реагирует (весьма бурно), только будучи расплавленным[18].

<math>\mathsf{Se + O_2 \xrightarrow[250^oC]{} SeO_2}</math>
<math>\mathsf{Se + 2H_2SO_4 \rightarrow SeO_2 + 2SO_2 + 2H_2O}</math>

Образует селениды:

<math>\mathsf{Se + 2K \rightarrow K_2Se}</math>

При комнатной температуре реагирует с галогенами:

<math>\mathsf{2Se + 5F_2 \rightarrow SeF_4 + SeF_6}</math>
<math>\mathsf{Se + 2Cl_2 \rightarrow SeCl_4}</math>
<math>\mathsf{3Se + 3Br_2 \rightarrow Se_2Br_2 + SeBr_4}</math>
<math>\mathsf{Se + 2I_2 + 3H_2O \rightarrow H_2SeO_3 + 4HI}</math>

Реагирует с щелочами:

<math>\mathsf{3Se + 6NaOH \rightarrow Na_2SeO_3 + 2Na_2Se + 3H_2O}</math>

Получение

Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра[19]. Применяют несколько способов получения: окислительный обжиг с возгонкой SeO2; нагревание шлама с концентрированной серной кислотой, окисление соединений селена до SeO2 с его последующей возгонкой; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементного селена действием SO2.

Получить высоко чистый селен можно при сжигании низкосортного технического селена в токе кислорода при 500—550° С и сублимации полученной двуокиси селена при 320—350° С. Двуокись селена растворяют в дистиллированной воде. А затем восстанавливая H2SeO3 сернистым газом:

<math>\mathsf{ SeO_2 + H_2O \ \xrightarrow{}\ H_2SeO_3 }</math>
<math>\mathsf{ H_2SeO_3 + 2SO_2 + H_2O \ \xrightarrow{}\ Se + 2H_2SO_4 }</math>

При окислительном методе ил обрабатывается азотной кислотой, сплавляется с селитрой и т. д. Образующиеся при этом оксиды селена (SeО2, иногда SeО3) переходят в раствор, и по выпаривании азотной кислоты выпавший сухой остаток растворяется в концентрированной соляной кислоте, после чего SeO2 восстанавливается, например, сернистым газом:

<math>\mathsf{ 2H_2O + 2SeO_2 + 2SO_2 \ \xrightarrow{}\ 2H_2SO_4 + Se }</math>

При растворении в сульфите натрия с последующим выделением селена кислотой:

<math>\mathsf{ Na_2SO_3 + Se \ \xrightarrow{}\ Na_2S + SeO_3 }</math>

Промытый от сернистой кислоты ил с содержанием, например, 2 % селена обрабатывается содой, причем сульфат свинца переходит в карбонат:

<math>\mathsf{ PbSO_4 + Na_2CO_3 \ \xrightarrow{}\ PbCO_3 + Na_2SO_4 }</math>

Биологическая роль

Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Является необходимым для жизни микроэлементом, но большинство соединений достаточно токсичны (селеноводород, селеновая и селенистая кислота).

Роль селена в организме человека

В организме человека содержится 10—14 мг селена, бо́льшая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезёнке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин[20]. Селен присутствует в ядре клетки.

Суточная потребность человека в селене составляет 70-100 мкг[21][22]. Повышенное содержание селена в организме может приводить к депрессии, тошноте, рвоте, диарее, поражению ЦНС и др.

Селен, являясь химическим аналогом серы, входит в состав биосубстратов в степени окисления — 2. Установлено, что он накапливается в ногтях и волосах, так как их основу составляют серосодержащие аминокислоты цистеин и метионин.[23] Метионин необходим для синтеза кератина — основного белка волосяного стержня, а цистеин входит в состав α-кератинов — основного белка ногтей, кожи и волос (известно, что данные две аминокислоты метаболически тесно связаны между собой; очевидно, селен замещает серу в этих аминокислотах, превращая их в селеноцистеин и селенометионин).[24]

Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ, в обмене жиров, белков и углеводов, а также в окислительно-восстановительных процессах. Селен является составным компонентом более 30 жизненно важных биологически активных соединений организма. Селен входит в активный центр ферментов системы антиоксидантно-антирадикальной защиты организма, метаболизма нуклеиновых кислот, липидов, гормонов (глутатионпероксидазы, йодотиронин-дейододиназы, тиоредоксинредуктазы, фосфоселенфосфатазы, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидазы, специфических протеинов Р и W и др.)[25].

Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда. Также селен способствует образованию трийодтиронина (биологически активная форма тиреоидных гормонов щитовидной железы)[25][26].

Селен является синергистом витамина E и иода. При дефиците селена иод плохо усваивается организмом[27].

Ранее неоднократно выдвигались предположения о том, что добавки селена способны снизить частоту заболеваемости онкологическими заболеваниями, что, однако, не подтвердилось проведёнными исследованиями.[28]

Применение

  • Одним из важнейших направлений его технологии, добычи и потребления являются полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), их сплавов с другими элементами, в которых селен стал играть ключевую роль. В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, например, селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, лантаноидов. Особенно важны свойства фотоэлектрические и термоэлектрические как самого селена, так и селенидов.
  • Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве источника гамма-излучения для дефектоскопии.
  • Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл).
  • Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине XX века для изготовления выпрямителей (они же — селеновые столбы), особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия и кремния, селен малочувствителен к радиации, и, кроме того, селеновый выпрямительный диод самовосстанавливается при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.
  • Соединения селена применяются для окрашивания стекла в красный и розовый цвет. Обычно используют металлический селен и селенистокислый натрий Na2SeO3. Красные стекла, окрашенные селеном, называют селеновым рубином[29][30]. Селен применялся при производстве стекла рубиновых звёзд Московского Кремля[31][32].

Применение селена в медицине

Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний[33]. Из-за его влияния на репарацию ДНК, апоптоз, эндокринную и иммунную системы, а также другие механизмы, включая его антиоксидантные свойства, селен может играть роль в профилактике рака[34][35][36]. Согласно исследованиям, приём 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки на 58 %, опухолями простаты — на 63 %, раком легких — на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %[37][38][39][40][41].

Прием селена в комбинации с коэнзимом Q10 связывают с 55%-ым снижением риска смерти больных хронической сердечной недостаточностью[42][43].

Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счёт этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.

В комплексе с йодом селен используется для лечения йододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы[44]. Тем не менее, согласно кокрановскому обзору 2014 года, доказательства, подтверждающие или опровергающие эффективность приёма селена людьми с аутоиммунным тиреоидитом, неполны и ненадёжны[45].

Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе.[25].

Есть данные, что приём добавок с селеном повышает риск развития сахарного диабета 2-го типа[46].

Известен препарат селена Эбселен[47][48] с противовоспалительной, антиоксидантной и цитопротекторной активностью, который также проявляет активность против COVID-19[49][50][51][52][53][53].

Дисульфид селена (сульсен) применяется в дерматологии, в составе шампуней для лечения заболеваний волосистой части головы (перхоти, себореи).

Токсичность

Общий характер воздействия селена и его соединений

Селен и его соединения ядовиты, по характеру действия несколько напоминает мышьяк; обладает политропным действием с преимущественным поражением печени, почек и ЦНС. Свободный селен менее ядовит. Из неорганических соединений селена наиболее токсичными являются селеноводород, диоксид селена (ЛД50 = 1,5 мг/кг, крысы, интратрахеально) и селениты натрия (ЛД50 = 2,25 мг/кг, кролик, перорально) и лития (ЛД50 = 8,7 мг/кг, крысы, перорально). Особенно токсичен селеноводород, однако, ввиду его отвратительного запаха, ощущаемого даже в ничтожных концентрациях (0,005 мг/л), удаётся избежать отравлений. Органические соединения селена, такие как алкил- или арил-производные (например, диметилселен, метилэтилселен или дифенилселен), являются сильнейшими нервными ядами, с очень отвратительными запахами; так, порог восприятия для диэтилселена составляет 0,0064 мкг/л.

Отравление

Приём металлического порошкового селена в количестве 1 грамма перорально вызывает боль в животе в течение двух суток и учащённый стул; со временем симптомы проходятШаблон:Нет АИ 2.

Действие на кожу

Соли селена при непосредственном соприкосновении с кожей вызывают ожоги и дерматиты. Диоксид селена при контакте с кожей способен вызывать резкую боль и онемение. При попадании на слизистые оболочки соединения селена могут вызывать раздражение и покраснение, при попадании в глаза резкую боль, слезотечение и конъюнктивит.

Изотопы

Шаблон:Main

Селен в природе состоит из 6 изотопов: Шаблон:SupSe (0,87 %), Шаблон:SupSe (9,02 %), Шаблон:SupSe (7,58 %), Шаблон:SupSe (23,52 %), Шаблон:SupSe (49,82 %), Шаблон:SupSe (9,19 %). Из них пять, насколько это известно, стабильны, а один (82Se) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 9,7Шаблон:E лет. Кроме того, искусственно созданы ещё 24 радиоактивных изотопа (а также 9 метастабильных возбуждённых состояний) в диапазоне массовых чисел от 65 до 94. Из искусственных изотопов применение нашел 75Se как источник гамма-излучения для неразрушающего контроля сварных швов и целостности конструкций.[54]

Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов селена:

Изотоп Распространённость в природе, % Период полураспада
73Se — 7,1 час.
74Se 0,87 —
75Se — 120,4 сут.
76Se 9,02 —
77Se 7,58 —
77mSe — 17,5 сек.
78Se 23,52 —
79Se — 6,5Шаблон:E лет
79mSe — 3,91 мин.
80Se 49,82 —
81Se — 18,6 мин.
81mSe — 62 мин.
82Se 9,19 9,7Шаблон:E лет
83mSe — 69 сек.
83Se — 25 мин.

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

  1. ↑ Цитирование по статье http://www.chemistry.narod.ru/tablici/Elementi/se/Se.htm Шаблон:Wayback
  2. ↑ Шаблон:Публикация
  3. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  4. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  5. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  6. ↑ Шаблон:Статья
  7. ↑ Шаблон:Статья
  8. ↑ Шаблон:Статья
  9. ↑ Шаблон:Статья
  10. ↑ Шаблон:Статья
  11. ↑ Шаблон:Статья
  12. ↑ Шаблон:Статья
  13. ↑ Riley J.P., Skirrow G. Chemical Oceanography. Vol. I, 1965.
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ 15,0 15,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок ХЭ не указан текст
  16. ↑ Видеозапись нагревания селена Шаблон:Wayback.
  17. ↑ Видеозаписи попыток поджечь селен Шаблон:Wayback.
  18. ↑ Видеозапись реакции селена с натрием Шаблон:Wayback.
  19. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  20. ↑ Janghorbani, М. The selenite-exchangeable metabolic pool in humans: a new concept for the assessment of selenium status / M. Janghorbani [е.а.] // Amer J. Clin. Nutr, 1990. — V.51. — Р. 670—677
  21. ↑ Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: МР. 2.3.1.1915-04 / ГУНИИ питания РАМН. — М., 2004. — 36 с.
  22. ↑ Методические рекомендации 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. doc Шаблон:Webarchive. 4.2.2.2.2.6. Селен
  23. ↑ Шаблон:Cite web
  24. ↑ Шаблон:Статья
  25. ↑ 25,0 25,1 25,2 Струев И. В., Симахов Р. В. Селен, его влияние на организм и использование в медицине // Сб. научн. трудов «Еестествознание и гуманизм»/ Под ред. проф., д.б.н. Н. Н. Ильинских. 3(2). — 2006. — С. 127—136.
  26. ↑ Шаблон:Cite web
  27. ↑ The interactions between selenium and iodine deficiencies in man and animals. Arthur JR, Beckett GJ, Mitchell JH. — Nutrition Research Reviews. 1999 Jun; 12(1):55-73
  28. ↑ Шаблон:Статья
  29. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  30. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  31. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  32. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  33. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  34. ↑ Шаблон:Cite web
  35. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  36. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
  37. ↑ CIS 81-1954. «Toxicology of selenium: A review» / C.G. Wilber // Clinical Toxicology. — New York, 1980 — 17/2 — р. 171—230.
  38. ↑ IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk of chemical to man. Some aziridines, N-, S- and o- mustards and selenium // Lion, International Agency for Research on Cancer, * Selenium and selenium compounds, 1957 — Vol 9. — 268 p
  39. ↑ CIF 80-729. * Selenium.Vocal-Borek, H.USIP report 79-16 (University of Stockholm, Institute of Rhysics, Vanadisvagen 9,Stockholm). — Nov., 1979—220 p.
  40. ↑ CIS 77-155. Selenium. // DC, National Academy of Sciens. — Washington, 1976—203 p.
  41. ↑ CIS 80-10541. «Selenium and its mineral compound» / C. Morel [е.а.] // Fiche Toxicologique № 150. Institute national de recherche et de securite. Cahiers de notes documentaries — Securite et hygiene du traval. — Paris, 1980 — No 1244-98-80. — р. 181—185.
  42. ↑ Шаблон:Статья
  43. ↑ Шаблон:Статья
  44. ↑ Прилуцкий, А. С. Селенит натрия в терапии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы / А. С. Прилуцкий. — «Здоровье Украины» № 11, 2012. С.37.
  45. ↑ Шаблон:Cite pmid
  46. ↑ Шаблон:Cite pmid
  47. ↑ Шаблон:Cite web
  48. ↑ Шаблон:Cite web
  49. ↑ Шаблон:Cite web
  50. ↑ Шаблон:Cite web
  51. ↑ Шаблон:Cite web
  52. ↑ Шаблон:Cite web
  53. ↑ 53,0 53,1 Шаблон:Cite web
  54. ↑ Шаблон:Cite web

Шаблон:Выбор языка Шаблон:Периодическая система элементов

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Селен&oldid=10772834