Szelén (Se), egy kémiai elem az oxigéncsoportban (a periódusos rendszer 16. [VIa. csoportja), kémiai és fizikai tulajdonságokkal szorosan összekapcsolódva a kén és a tellúr elemekkel. A szelén ritka, a földkéregben körülbelül 90 milliárd részre tevődik össze. Ez alkalmanként nem kombinált, természetes natív ként kísér, de néhány nehéz ásványban gyakran megtalálható nehézfémekkel (réz, higany, ólom vagy ezüst) kombinálva. A szelén fő kereskedelmi forrása a rézfinomítás mellékterméke; fő felhasználása az elektronikus berendezések gyártása, a pigmentek és az üveggyártás. A szelén egy metalloid (egy közbenső tulajdonságú tulajdonság a fémek és a nemfémek között). Az elem szürke, metál formája a legstabilabb rendes körülmények között; ennek a formanak az a szokatlan tulajdonsága, hogy a villamos vezetőképességet erősen megnöveli fénynek való kitettség esetén. A szelénvegyületek mérgezőek az állatokra; a derűs talajban termesztett növények koncentrálhatják az elemet és mérgezővé válhatnak.
oxigéncsoport elem: természetes előfordulás és felhasználások
A szelén elem (Se szimbólum) sokkal ritkább, mint az oxigén vagy a kén, és kb. 90 milliárd részét tartalmazza a
.Az elem tulajdonságai
| atomszám | 34 |
|---|---|
| atomtömeg | 78,96 |
| stabil izotópok tömege | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| olvadáspont | |
| amorf | 50 ° C (122 ° F) |
| szürke | 217 ° C (423 ° F) |
| forráspont | 685 ° C (1,265 ° F) |
| sűrűség | |
| amorf | 4,28 gramm / cm 3 |
| szürke | 4,79 gramm / cm 3 |
| oxidációs állapotok | −2, +4, +6 |
| elektronkonfiguráció | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Történelem
1817-ben Jöns Jacob Berzelius svéd vegyész észlelte a vörös anyagot, amelyet a svéd Falun bányái szulfidércéből származtak. Amikor ezt a vörös anyagot a következő évben megvizsgálták, elemnek bizonyult, és a Hold vagy a Hold istennője, Selene elnevezést kapta. Szokatlanul magas szeléntartalmú ércét Berzelius fedezte fel néhány nappal azelőtt, hogy a szelénről beszámolt a világ tudományos társadalmainak. Humorérzete nyilvánvaló abban a névben, amelyben ércét, eukairitot adott, azaz „éppen az időben”.
Előfordulás és felhasználások
A aránya szelén földkéreg mintegy 10 -5 10 -6 százalék. Elsősorban az anód iszapokból (az anód lerakódásaiból és maradványaiból) nyerik a réz és a nikkel elektrolitikus finomítása során. További források a réz- és ólomtermelés égéstermékei, valamint a piritok pörkölésében keletkező gázok. A szelén kíséri a rézet a fém finomításakor: az eredeti ércben jelen lévő szelén kb. 40% -a koncentrálódhat az elektrolitikus folyamatokban lerakódott rézben. Körülbelül 1,5 kg szelén nyerhető egy tonna olvasztott rézből.
Kis mennyiségben az üvegbe beépítve a szelén elszíntelenítőként szolgál; nagyobb mennyiségekben az üveg tiszta vörös színűvé válik, amely hasznos a jelzőfényekben. Az elemet vörös zománcok előállításához is használják kerámia- és acélárukhoz, valamint a gumi vulkanizálásához a kopásállóság fokozására.
A szelén finomítására irányuló erőfeszítések a legnagyobb Németországban, Japánban, Belgiumban és Oroszországban.
allotrópia
A szelén allotropia nem olyan széles, mint a kén, és az allotropokat nem vizsgálták meg olyan alaposan. Csak két szelén kristályvariáns áll ciklikus Se 8 molekulákból: α és β, mindkettő vörös monoklinikus kristályként létezik. Fém tulajdonságokkal rendelkező szürke allotrópot úgy kapunk, hogy a többi forma 200–220 ° C-on tartjuk, és rendes körülmények között a legstabilabb.
Amorf (nem kristályos), vörös, por alakú szelén alakul ki, amikor a szelektív sav vagy sójának oldatát kén-dioxiddal kezelik. Ha az oldatok nagyon hígak, akkor a fajta rendkívül finom részecskéi átlátszó vörös kolloid szuszpenziót eredményeznek. Az átlátszó vörös üveg hasonló eljárás eredménye, amely akkor fordul elő, ha a szeleniteket tartalmazó olvadt üveget szénnel kezelik. Üveges, szinte fekete szelén variáns alakul ki más módosítások gyors lehűtésével 200 ° C feletti hőmérsékleten. Ennek az üveges alaknak a vörös, kristályos allotropokká történő átalakulása 90 ° C feletti melegítéskor vagy szerves oldószerekkel, például kloroformmal, etanollal vagy benzollal való érintkezés közben történik.
Készítmény
A tiszta szelént a kénsav előállítása során képződött iszapokból és iszapokból nyerik. A tiszta vörös szelént feloldják kénsavban oxidálószer, például kálium-nitrát vagy bizonyos mangánvegyületek jelenlétében. Mindkét szelénessavat, H 2 SeO 3, és szelénessav, H 2 SeO 4, vannak kialakítva, és kimosható a maradék oldhatatlan anyagot. Más módszerek hasznosítani levegőn oxidálódik (pörkölés) és fűtés nátrium-karbonát, így oldható nátrium-szelenit, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O, és a nátrium-szelenát, Na 2 SeO 4. A klór is alkalmazhatók: a fellépés upon fém szelenideket termel illékony vegyületek, beleértve a szelén-diklorid, SeCl 2; szelén-tetrakloridot, SeCl 4; diselenium diklorid, Se 2 Cl 2; és a szelén-oxi-klorid, SeOCl 2. Az egyik eljárás során ezeket a szelénvegyületeket víz szelektív savvá alakítja. A szelént végül kinyerik, ha a szelens savat kén-dioxiddal kezelik.
A szelén az ércek általános alkotóeleme ezüst- vagy réztartalmuk alapján; koncentrálódik a fémek elektrolitikus tisztítása során lerakódott iszapokban. Kidolgoztak módszereket a szelén elválasztására ezen iszapoktól, amelyek ezüstöt és rézet is tartalmaznak. Az iszap olvadásakor ezüst-szelenidet, Ag 2 Se-t és réz (I) szelenidet képeznek, Cu 2 Se-t. Ezeket a szelenideket hipoklóros savval (HOCl) kezelve oldható szeleniteket és szelénszereket kapunk, amelyek kén-dioxiddal redukálhatók. A szelén végső tisztítását ismételt desztillációval végezzük.
Fizikai-elektromos tulajdonságok
A kristályos szelén legkiemelkedőbb fizikai tulajdonsága a fényvezető képessége: megvilágításkor az elektromos vezetőképesség több mint 1000-szeresére növekszik. Ez a jelenség a viszonylag lazán tartott elektronok fény általi fokozása vagy gerjesztése révén magasabb energiaállapotokra (úgynevezett vezetőképességi szintekre) vezet, lehetővé téve az elektronok vándorlását és ezáltal az elektromos vezetőképességet. Ezzel szemben a tipikus fémek elektronjai már vezetőképességi szintben vagy sávban vannak, és képesek áramolni egy elektromotor erő hatására.
A szelén elektromos ellenállása óriási tartományban változik, attól függően, hogy milyen változók lehetnek az allotróp jellege, a szennyeződések, a finomítási módszer, a hőmérséklet és a nyomás. A legtöbb fém nem oldódik a szelénben, és a nemfémes szennyeződések növelik az ellenállást.
A kristályos szelén 0,001 másodpercre történő megvilágítása 10-15-szeresére növeli vezetőképességét. A vörös fény hatékonyabb, mint a rövidebb hullámhosszú fény.
Előnyösek a szelén fotoelektromos és fényérzékenységi tulajdonságai olyan különféle eszközök gyártásánál, amelyek a fényintenzitás változásait elektromos árammá alakítják, és ezután vizuális, mágneses vagy mechanikai effektusokká alakítják. A riasztóberendezések, a mechanikus nyitás és zárás, a biztonsági rendszerek, a televízió, a hangfilmek és a xerográfia a szelén félvezető tulajdonságaitól és fényérzékenységétől függ. A váltakozó villamos áram helyesbítését (egyenárammá történő átalakítást) évek óta szelénvezérelt eszközök hajtják végre. Számos szelén felhasználású fotocellás alkalmazást felváltottak más eszközökkel, amelyek érzékenyebb, könnyebben hozzáférhető és könnyebben gyártható anyagokat használnak, mint a szelén.
