34 Se سيلينيوم 78.971
لافلز المستوى الفرعي p الدورة 4 المجموعة 16

سيلينيوم

Se · العنصر 34 · لافلز

العنصر الذي تحتاجه عيناك للعمل، وكانت آلات التصوير تحتاج إليه لتوجد.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 78.971 u
التوزيع الإلكتروني[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴

البنية

ذرة سيلينيوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع سيلينيوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 4.81 g/cm³ 27%
نقطة الانصهار 494 K 25%
نقطة الغليان 958 K 23%
الحرارة النوعية 0.321 J/g·K
الموصلية الحرارية 2.04 W/m·K 17%

الذرية

نصف القطر الذري 120 pm 14%
نصف القطر التساهمي 120 pm
نصف قطر فان دير فالس 190 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 2.55 90%
طاقة التأين 940.7 kJ/mol 83%
الألفة الإلكترونية 194.9 kJ/mol 89%

الوجود

الوفرة في القشرة 0.05 mg/kg 40%

الهوية

الرمزSe
العدد الذري34
الكتلة الذرية78.971 u
الفئةلافلز
المستوى الفرعيp
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة-2, +2, +4, +6
سنة الاكتشاف1817
اكتشفهJons Jacob Berzelius

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة سيلينيوم؟

نصف القطر 120 pm — أي 0.12 nm، ولذلك فإن نحو 4.17 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون سيلينيوم سائلًا ضمن مجال 464 K، من 494 K إلى 958 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع سيلينيوم في الدورة 4، والمجموعة 16. تشترك جميع العناصر في المجموعة 16 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر اللافلزات الأخرى

جميع عناصر اللافلزات

القصة

ماهيّة سيلينيوم وكيف اكتشفناه

السيلينيوم هو شبه الفلز remarkable الذي يحمي الحياة من الضرر التأكسدي، ويشغّل في الوقت نفسه آلات التصوير الحديثة والألواح الشمسية. يوجد هذا العنصر fascinating في أشكال متعددة ذات خصائص مختلفة تماماً؛ فقد يكون مسحوقاً أحمر، أو مادة صلبة رمادية شبيهة بالفلز، أو مادة سوداء زجاجية. سُمّي نسبةً إلى الكلمة اليونانية "selene" التي تعني القمر، وانتقل السيلينيوم من اعتباره نفاية سامة إلى عنصر نزر essential ومادة عالية التقنية. اكتشفه الكيميائي السويدي Jöns Jacob Berzelius عام 1817، وقد اختُلط في البداية بالتيلوريوم الموجود في البقايا الناتجة عن إنتاج حمض الكبريتيك. لاحظ Berzelius أن لهذه البقايا رائحة مميزة عند حرقها، تشبه رائحة الفجل، وأدرك أنها عنصر جديد. وعلى مدى عقود، اعتُبر السيلينيوم ساماً تماماً ولا استخدامات نافعة له، فاكتسب سمعة السم الصناعي. ما يجعل السيلينيوم بالغ الأهمية اليوم هو خصائصه الكهروضوئية الفريدة. فعندما يضرب الضوء السيلينيوم، فإنه يولّد الكهرباء (التأثير الكهروضوئي) أو يغيّر موصليته الكهربائية (التأثير الضوئي التوصيلي). أحدث هذا الاكتشاف ثورة في التقنية، إذ أدى إلى ابتكار آلات التصوير، ومقاييس الضوء، والخلايا الشمسية، والمعدات الفوتوغرافية. وقبل ظهور الكاميرات الرقمية، كانت مقاييس التعرض السيلينيومية ضرورية للتصوير الفوتوغرافي. لكن المفاجأة البيولوجية remarkable هي أن السيلينيوم تبيّن أنه عنصر نزر essential لجميع أشكال الحياة. فهو مكوّن أساسي في إنزيمات مضادة للأكسدة مثل غلوتاثيون بيروكسيداز، التي تحمي الخلايا من الضرر الذي تسببه الجذور الحرة. وقد يؤدي نقص السيلينيوم إلى أمراض القلب، وضعف المناعة، ومشكلات في التكاثر. وتُعد مكسرات البرازيل غنية بالسيلينيوم بدرجة remarkable؛ إذ توفر حبتان منها كامل احتياجك اليومي. للسيلينيوم أيضاً خصائص بصرية fascinating. فقد تكون أشكاله المختلفة حمراء أو رمادية أو سوداء، ويصبح موصلاً للكهرباء عند تعرضه للضوء. جعلت هذه الموصلية الضوئية السيلينيوم عنصراً بالغ الأهمية في كاميرات التلفاز وآلات النسخ المبكرة.

اكتشاف سيلينيوم

شوائب التيلوريوم

اكتشف Jöns Jakob Berzelius السيلينيوم عام 1817 أثناء فحص البقايا الناتجة عن إنتاج حمض الكبريتيك. وفي البداية، اعتقد Berzelius أنه اكتشف تلوثاً بالتيلوريوم، لكن تحليله الدقيق كشف عن عنصر جديد ذي خصائص مشابهة وسمات مميزة، فأطلق عليه اسم السيلينيوم من الكلمة اليونانية "selene" التي تعني القمر.

الاستخدامات

استخدامات سيلينيوم

السيلينيوم: رائد التأثير الكهروضوئي

أحدثت الخصائص الكهروضوئية الفريدة للسيلينيوم ثورة في الإلكترونيات، ولا تزال تتيح تقنيات الخلايا الكهروضوئية الحديثة، في حين أن أهميته البيولوجية تجعله ضرورياً لصحة الإنسان والإنتاجية الزراعية.

التطبيقات الكهروضوئية

تحقق الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS) كفاءات تتجاوز 23% بفضل خصائص فجوة الطاقة المثلى للسيلينيوم في تحويل الطاقة الشمسية. وتتيح هذه الخلايا الشمسية المرنة دمج الأنظمة الكهروضوئية في المباني والتطبيقات الفضائية، حيث تكون ألواح السيليكون التقليدية غير عملية.

تصنيع الزجاج

تزيل إزالة لون الزجاج بالسيلينيوم الصبغات الخضراء من الزجاج التي تسببها شوائب الحديد، فتنتج زجاجاً بصرياً فائق الصفاء للعدسات والنوافذ والأدوات الزجاجية المختبرية. ويُستخدم السيلينيوم في إنتاج الزجاج الياقوتي لإضفاء ألوان حمراء زاهية مرغوبة في التطبيقات الزخرفية والفنية.

المكوّنات الإلكترونية

تستخدم أسطوانات الموصل الضوئي في طابعات الليزر وآلات التصوير الخصائص الحساسة للضوء في السيلينيوم لإنشاء صور كهروستاتيكية كامنة. وكانت ثنائيات التقويم تستخدم تاريخياً خصائص السيلينيوم شبه الموصلة قبل هيمنة السيليكون، مع أن مقومات السيلينيوم المتخصصة لا تزال تخدم تطبيقات محدودة.

السيلينيوم: عنصر أساسي خفي

  • أنظمة الطاقة الشمسية
    • ألواح شمسية ذات أغشية رقيقة للاستخدام السكني والتجاري
    • أنظمة كهروضوئية مدمجة في المباني
    • خلايا شمسية مرنة للأسطح المنحنية
    • ألواح شمسية بمواصفات فضائية للأقمار الصناعية
  • الصحة والتغذية
    • المكملات الغذائية ومتعددات الفيتامينات
    • مكملات أعلاف الحيوانات (الماشية والدواجن)
    • أطعمة ومشروبات مدعمة بالسيلينيوم
    • محسنات التربة الزراعية
  • التصنيع والصناعة
    • عمليات إزالة لون الزجاج وتلوينه
    • فلكنة المطاط وإضافات البلاستيك
    • إنتاج السبائك المعدنية ومعالجتها
    • تطبيقات المحفزات الكيميائية
  • الإلكترونيات والطباعة
    • أسطوانات طابعات الليزر وآلات التصوير
    • المعدات والعمليات الفوتوغرافية
    • المقومات والمفاتيح الإلكترونية
    • الأجهزة والمستشعرات الحساسة للضوء

مصدره

الوجود الطبيعي

0.05 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 40% من العناصر

السيلينيوم: نادر لكنه واسع الانتشار

يتكوّن السيلينيوم من خلال عمليات التقاط النيوترونات في نوى النجوم، وتعكس وفرته موضع العنصر في قمة الحديد لطاقة الربط النووي. وينشأ السيلينيوم الأرضي من كلٍّ من التكاثف البدئي والتفاعلات اللاحقة للأشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي.

التوزيع الأرضي

تحتوي قشرة الأرض على نحو 0.09 جزء في المليون من السيلينيوم، مما يجعله أحد أندر العناصر المستقرة. ونادراً ما يكوّن السيلينيوم معادن مستقلة، بل يوجد بديلاً نزراً في المعادن الحاملة للكبريت، وعلى هيئة حالات السيلينيد في رواسب المعادن النفيسة.

الاستخلاص الصناعي

يأتي معظم السيلينيوم التجاري كناتج ثانوي من تنقية النحاس، حيث يتركز السيلينيوم في وحل المصعد أثناء التنقية الإلكتروليتية للنحاس. ويحتوي هذا الوحل على 5-25% من السيلينيوم، الذي يُستخلص من خلال عمليات التحميص، والاستخلاص الحمضي، والاختزال الكيميائي.

التركيز البيولوجي

تركّز بعض النباتات، ولا سيما الأنواع المراكمة للسيلينيوم مثل Astragalus وStanleya، السيلينيوم من التربة، وقد تصل أحياناً إلى مستويات سامة. وتساعد هذه "النباتات المؤشرة للسيلينيوم" على تحديد التكوينات الجيولوجية الغنية بالسيلينيوم، وقد تسبب التسمم بالسيلينيوم في الماشية الراعية.

التعامل

السلامة

سلامة السيلينيوم: ضروري لكنه سام

يتميز السيلينيوم بهامش ضيق بين التغذية الضرورية والسمية. ومع أنه مطلوب لصحة الإنسان، فإن التعرض المفرط للسيلينيوم يسبب التسمم بالسيلينيوم، مع تساقط الشعر، وهشاشة الأظافر، وأعراض عصبية.

الحدود المهنية

  • OSHA PEL: 0.2 mg/m³ (متوسط زمني مرجح لمدة 8 ساعات) لمركبات السيلينيوم
  • NIOSH REL: 0.2 mg/m³ (متوسط زمني مرجح لمدة 10 ساعات)
  • سيلينيد الهيدروجين: 0.05 ppm (غاز سام للغاية)

تدابير السلامة

تمنع وسائل حماية الجهاز التنفسي والتهوية الموضعية للعادم التعرض لغبار السيلينيوم وأبخرته. وتُعد أنظمة كشف غاز سيلينيد الهيدروجين ضرورية في مرافق معالجة السيلينيوم بسبب سميته الشديدة.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن سيلينيوم

ما هو سيلينيوم؟

سيلينيوم (رمزه Se) هو العنصر 34 في الجدول الدوري، وينتمي إلى لافلز في الدورة 4 والمجموعة 16. العنصر الذي تحتاجه عيناك للعمل، وكانت آلات التصوير تحتاج إليه لتوجد. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.

ما التوزيع الإلكتروني لـ سيلينيوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـسيلينيوم هو [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴، ويشغل 4 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 6. يحتوي غلافه الخارجي على 6 إلكتروناتٍ، وهذا ما يحدد سلوكه في الترابط.

ما نقطتا انصهار وغليان سيلينيوم؟

ينصهر سيلينيوم عند 494 K (220.9 °C) ويغلي عند 958 K (684.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ سيلينيوم؟

تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ سيلينيوم ‏78.971 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.

ما كثافة سيلينيوم؟

تبلغ كثافة سيلينيوم مقدار 4.81 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من سيلينيوم أثقل بنحو 4.8×.

ما الكهروسلبية لـ سيلينيوم؟

تبلغ كهروسلبية سيلينيوم وفق مقياس باولنغ 2.55. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف سيلينيوم ومتى؟

اكتُشف سيلينيوم في 1817 على يد Jons Jacob Berzelius. سُمّي على اسم selene باليونانية، القمر.

ما مدى وفرة سيلينيوم على الأرض؟

يشكّل سيلينيوم حوالي 0.05 mg/kg من قشرة الأرض — وهو نادر فعلًا، ولذلك فهو باهظ الثمن.