34 Se Selen 78,971
Nichtmetall p-Block Periode 4 Gruppe 16

Selen

Se · Element 34 · Nichtmetall

Das Element, das Ihre Augen zum Funktionieren brauchen und ohne das es keine Fotokopierer gäbe.

Zustand bei 20°C fest
Atommasse 78,971 u
Elektronenkonfiguration[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴

Struktur

Das Selen-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

Jeder Balken zeigt, wo Selen bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 4,81 g/cm³ 27%
Schmelzpunkt 494 K 25%
Siedepunkt 958 K 23%
Spezifische Wärme 0,321 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 2,04 W/m·K 17%

Atomar

Atomradius 120 pm 14%
Kovalenzradius 120 pm
Van-der-Waals-Radius 190 pm

Elektronisch

Elektronegativität 2,55 90%
Ionisierungsenergie 940,7 kJ/mol 83%
Elektronenaffinität 194,9 kJ/mol 89%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 0,05 mg/kg 40%

Identität

SymbolSe
Ordnungszahl34
Atommasse78,971 u
KategorieNichtmetall
Blockp
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen-2, +2, +4, +6
Entdeckt1817
Entdeckt vonJons Jacob Berzelius

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

Wie groß ist das Atom von Selen?

Radius 120 pm — das entspricht 0,12 nm; etwa 4,17 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Selen ist über einen Bereich von 464 K flüssig, von 494 K bis 958 K.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Selen befindet sich in Periode 4, Gruppe 16. Alle Elemente in Gruppe 16 besitzen die gleiche Anzahl an Außenelektronen und verhalten sich deshalb so ähnlich.

Andere Nichtmetalle

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Die Geschichte

Was Selen ist und wie wir es gefunden haben

Selen ist das bemerkenswerte Halbmetall, das Leben vor oxidativen Schäden schützt und gleichzeitig moderne Fotokopierer und Solarmodule antreibt. Dieses faszinierende Element kommt in mehreren Formen mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften vor – als rotes Pulver, als grauer metallähnlicher Feststoff oder als schwarzes glasartiges Material. Benannt nach dem griechischen Wort "selene", das Mond bedeutet, entwickelte sich Selen von einem als giftig geltenden Abfallprodukt zu einem essenziellen Nährstoff und Hightech-Material. Selen wurde 1817 vom schwedischen Chemiker Jöns Jacob Berzelius entdeckt und zunächst im Rückstand der Schwefelsäureherstellung mit Tellur verwechselt. Berzelius bemerkte, dass dieser Rückstand beim Verbrennen einen charakteristischen Geruch – ähnlich wie Radieschen – entwickelte, und erkannte, dass es sich um ein neues Element handelte. Jahrzehntelang galt Selen als rein giftig und ohne nützliche Verwendung, wodurch es den Ruf eines industriellen Giftes erhielt. Was Selen heute besonders wichtig macht, sind seine einzigartigen photoelektrischen Eigenschaften. Wenn Licht auf Selen trifft, erzeugt es Elektrizität (photovoltaischer Effekt) oder verändert seine elektrische Leitfähigkeit (Photoleitereffekt). Diese Entdeckung revolutionierte die Technik und führte zu Fotokopierern, Belichtungsmessern, Solarzellen und fotografischen Geräten. Vor Digitalkameras waren Belichtungsmesser auf Selenbasis für die Fotografie unverzichtbar. Doch hier kommt die bemerkenswerte biologische Wendung: Selen erwies sich als essenzielles Spurenelement für alles Leben. Es ist ein wichtiger Bestandteil antioxidativer Enzyme wie der Glutathionperoxidase, die Zellen vor Schäden durch freie Radikale schützt. Selenmangel kann Herzerkrankungen, eine geschwächte Immunabwehr und Fortpflanzungsprobleme verursachen. Paranüsse sind außerordentlich reich an Selen – bereits zwei Nüsse decken den gesamten Tagesbedarf. Selen besitzt außerdem faszinierende optische Eigenschaften. Verschiedene Formen von Selen können rot, grau oder schwarz sein, und bei Lichteinwirkung wird es elektrisch leitfähig. Diese Photoleitfähigkeit machte Selen für frühe Fernsehkameras und Kopiergeräte unverzichtbar.

Die Entdeckung von Selen

Die Tellurverunreinigung

Jöns Jakob Berzelius entdeckte Selen 1817 bei der Untersuchung von Rückständen aus der Schwefelsäureherstellung. Zunächst glaubte er, eine Tellurverunreinigung gefunden zu haben. Eine sorgfältige Analyse zeigte jedoch, dass es sich um ein neues Element mit ähnlichen Eigenschaften, aber eigenständigen Merkmalen handelte. Er benannte es nach dem griechischen Wort "selene", das Mond bedeutet.

Anwendungen

Wofür Selen verwendet wird

Selen: Der photoelektrische Pionier

Die einzigartigen photoelektrischen Eigenschaften von Selen revolutionierten die Elektronik und ermöglichen weiterhin moderne Photovoltaiktechnologien, während seine biologische Bedeutung es für die menschliche Gesundheit und die landwirtschaftliche Produktivität unverzichtbar macht.

Photovoltaische Anwendungen

Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS)-Dünnschichtsolarzellen erreichen durch die optimalen Bandlückeneigenschaften von Selen für die Umwandlung von Solarenergie Wirkungsgrade von über 23 %. Diese flexiblen Solarzellen ermöglichen gebäudeintegrierte Photovoltaik und Anwendungen in der Raumfahrt, bei denen herkömmliche Silicium-Paneele unpraktisch sind.

Glasherstellung

Entfärbung mit Selen entfernt durch Eisenverunreinigungen verursachte grüne Farbtöne aus Glas und erzeugt glasklares optisches Glas für Linsen, Fenster und Laborglas. Bei der Herstellung von Rubinglas wird Selen verwendet, um leuchtend rote Farben zu erzeugen, die für dekorative und künstlerische Anwendungen geschätzt werden.

Elektronische Bauteile

Photoleitertrommeln in Laserdruckern und Fotokopierern nutzen die lichtempfindlichen Eigenschaften von Selen zur Erzeugung latenter elektrostatischer Bilder. Gleichrichterdioden nutzten früher die Halbleitereigenschaften von Selen, bevor sich Silicium durchsetzte, obwohl spezielle Selengleichrichter weiterhin in Nischenanwendungen eingesetzt werden.

Selen: Unverzichtbar im Verborgenen

  • Solarenergiesysteme
    • Dünnschichtsolarmodule für private und gewerbliche Nutzung
    • Gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen
    • Flexible Solarzellen für gekrümmte Oberflächen
    • Solarmodule in Raumfahrtqualität für Satelliten
  • Gesundheit und Ernährung
    • Nahrungsergänzungsmittel und Multivitamine
    • Futtermittelzusätze (für Nutztiere und Geflügel)
    • Selenangereicherte Lebensmittel und Getränke
    • Landwirtschaftliche Bodenverbesserungsmittel
  • Herstellung und Industrie
    • Verfahren zur Entfärbung und Färbung von Glas
    • Vulkanisation von Gummi und Kunststoffadditive
    • Herstellung und Verarbeitung von Metalllegierungen
    • Anwendungen als chemischer Katalysator
  • Elektronik und Drucktechnik
    • Trommeln für Laserdrucker und Fotokopierer
    • Fotografische Geräte und Verfahren
    • Elektronische Gleichrichter und Schalter
    • Lichtempfindliche Geräte und Sensoren

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

0,05 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 40 % der Elemente

Selen: Selten, aber weit verbreitet

Selen entsteht durch Neutroneneinfangprozesse in den Kernen von Sternen, wobei seine Häufigkeit die Position des Elements im Eisenmaximum der nuklearen Bindungsenergie widerspiegelt. Terrestrisches Selen stammt sowohl aus der primordialen Kondensation als auch aus späteren Wechselwirkungen kosmischer Strahlung in der oberen Atmosphäre.

Terrestrische Verteilung

Die Erdkruste enthält ungefähr 0,09 Teile pro Million Selen, wodurch es zu den selteneren stabilen Elementen gehört. Selen bildet nur selten eigenständige Minerale, sondern kommt überwiegend als Spurensubstituent in schwefelhaltigen Mineralen und als Selenid-Phasen in Edelmetalllagerstätten vor.

Industrielle Gewinnung

Der größte Teil des kommerziellen Selens fällt als Nebenprodukt der Kupferraffination an, bei der sich Selen während der elektrolytischen Reinigung von Kupfer im Anodenschlamm anreichert. Dieser Schlamm enthält 5–25 % Selen, das durch Rösten, Auslaugen mit Säure und chemische Reduktionsverfahren gewonnen wird.

Biologische Anreicherung

Bestimmte Pflanzen, insbesondere Selenakkumulatoren wie Astragalus und Stanleya, reichern Selen aus Böden an und erreichen mitunter giftige Konzentrationen. Diese "Selenzeigerpflanzen" helfen dabei, selenreiche geologische Formationen zu lokalisieren, und können bei weidendem Vieh Selenose verursachen.

Handhabung

Sicherheit

Sicherheit bei Selen: Essenziell, aber giftig

Bei Selen ist der Spielraum zwischen essenzieller Ernährung und Giftigkeit gering. Obwohl Selen für die menschliche Gesundheit erforderlich ist, verursacht eine übermäßige Selenexposition Selenose mit Haarausfall, brüchigen Nägeln und neurologischen Symptomen.

Arbeitsplatzgrenzwerte

  • OSHA PEL: 0,2 mg/m³ (8-Stunden-TWA) für Selenverbindungen
  • NIOSH REL: 0,2 mg/m³ (10-Stunden-TWA)
  • Wasserstoffselenid: 0,05 ppm (extrem giftiges Gas)

Sicherheitsmaßnahmen

Atemschutz und lokale Absaugung verhindern die Exposition gegenüber Selestaub und -dämpfen. Gasdetektionssysteme für Wasserstoffselenid sind aufgrund seiner extremen Giftigkeit in Anlagen zur Selenverarbeitung unverzichtbar.

Schnelle Antworten

Selen: häufige Fragen

Was ist Selen?

Selen (Symbol Se) ist Element 34 im Periodensystem, ein Nichtmetall in der 4, Gruppe 16. Das Element, das Ihre Augen zum Funktionieren brauchen und ohne das es keine Fotokopierer gäbe. Bei Raumtemperatur ist es fest.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Selen?

Die Elektronenkonfiguration von Selen im Grundzustand ist [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴; sie ergibt 4 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 6. Seine Außenschale enthält 6 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Selen?

Selen schmilzt bei 494 K (220.9 °C) und siedet bei 958 K (684.9 °C).

Wie hoch ist die Atommasse von Selen?

Die Standardatommasse von Selen beträgt 78.971 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.

Wie hoch ist die Dichte von Selen?

Selen hat eine Dichte von 4.81 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Selen ungefähr 4.8× schwerer.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Selen?

Selen hat eine Elektronegativität von 2.55 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.

Wer entdeckte Selen und wann?

Selen wurde 1817 von Jons Jacob Berzelius entdeckt. Es ist nach griechisch selene, der Mond benannt.

Wie häufig kommt Selen auf der Erde vor?

Selen macht Über 0.05 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.