34 Se Selen 78.96
Nichtmetall p-block Period 4 Group 16

Selen

Se · Element 34 · Chalcogens

The element your eyes need to work and photocopiers needed to exist.

ZUSTAND BEI 20°C fest
ATOMMASSE 78.96 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴

Struktur

Das selen-Atom

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

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftenübersicht

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
Atommasse78.96 u
KategorieNichtmetall
Blockp
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen-2, +2, +4, +6
Entdeckung1817
Entdeckt vonJons Jacob Berzelius

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

Größe, maßstabsgetreu

How big is a selen atom?

Radius 120 pm — that is 0.12 nm, so about 4167 million of them side by side would span a millimetre.

Temperaturbereich

Solid, liquid, gas — and when

Selen is liquid over a 464 K window, from 494 K to 958 K.

Position

Position in der Tabelle

Selen sits in period 4, group 16. Everything in group 16 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER NICHTMETALLE

All nichtmetalle

Die Geschichte

Was selen ist und wie wir es entdeckt haben

Selen ist das bemerkenswerte Halbmetall, das Leben vor oxidativen Schäden schützt und zugleich 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" für Mond, entwickelte sich Selen von einem zunächst als giftig geltenden Abfallprodukt zu einem essenziellen Nährstoff und Hightech-Material. Selen wurde 1817 vom schwedischen Chemiker Jöns Jacob Berzelius entdeckt und zunächst mit Tellur verwechselt, das in den Rückständen der Schwefelsäureproduktion vermutet wurde. Berzelius bemerkte, dass diese Rückstände beim Verbrennen einen charakteristischen Geruch – ähnlich wie Radieschen – entwickelten, und erkannte, dass es sich um ein neues Element handelte. Jahrzehntelang galt Selen als ausschließlich giftig und ohne nützliche Verwendung, wodurch es den Ruf eines industriellen Gifts erhielt. Was Selen heute so außerordentlich wichtig macht, sind seine einzigartigen photoelektrischen Eigenschaften. Wenn Licht auf Selen trifft, erzeugt es Elektrizität (photovoltaischer Effekt) oder verändert seine elektrische Leitfähigkeit (Photoleitungseffekt). 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 Photoleitung machte Selen für frühe Fernsehkamera und Kopiergeräte unverzichtbar.

The discovery of selen

Die Tellurverunreinigung

Jöns Jakob Berzelius entdeckte Selen 1817 bei der Untersuchung von Rückständen aus der Schwefelsäureproduktion. Zunächst glaubte Berzelius, eine Tellurverunreinigung gefunden zu haben. Seine sorgfältige Analyse enthüllte jedoch ein neues Element mit ähnlichen Eigenschaften, aber unterschiedlichen Merkmalen, das er nach dem griechischen Wort "selene" für Mond Selen nannte.

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 Sonnenenergie Wirkungsgrade von über 23 %. Diese flexiblen Solarzellen ermöglichen gebäudeintegrierte Photovoltaik und Anwendungen im Weltraum, bei denen herkömmliche Silicium-Solarmodule unpraktisch sind.

Glasherstellung

Entfärbung von Selen entfernt durch Eisenverunreinigungen verursachte Grünfärbungen aus Glas und erzeugt kristallklares optisches Glas für Linsen, Fenster und Laborglas. Bei der Herstellung von Rubinglas wird Selen verwendet, um leuchtend rote Farben für dekorative und künstlerische Anwendungen zu erzeugen.

Elektronische Bauteile

Photoleitertrommeln in Laserdruckern und Fotokopierern nutzen die lichtempfindlichen Eigenschaften von Selen, um latente elektrostatische Bilder zu erzeugen. Gleichrichterdioden nutzten historisch die Halbleitereigenschaften von Selen, bevor sich Silicium durchsetzte, auch wenn spezielle Selengleichrichter weiterhin in Nischenanwendungen eingesetzt werden.

Selen: Unentbehrlich, aber verborgen

  • Solarenergiesysteme
    • Dünnschichtsolarmodule für private und gewerbliche Nutzung
    • Gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen
    • Flexible Solarzellen für gekrümmte Oberflächen
    • Weltraumtaugliche Solarmodule für Satelliten
  • Gesundheit und Ernährung
    • Nahrungsergänzungsmittel und Multivitamine
    • Futtermittelergänzungen (für Nutztiere und Geflügel)
    • Selenangereicherte Lebensmittel und Getränke
    • Landwirtschaftliche Bodenverbesserungsmittel
  • Herstellung und Industrie
    • Entfärbungs- und Färbeverfahren für Glas
    • Kautschukvulkanisation 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 of Earth's crust · more abundant than 40% of elements

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 ursprünglichen Kondensation als auch aus späteren Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung in der oberen Atmosphäre.

Verteilung auf der Erde

Die Erdkruste enthält etwa 0,09 Teile pro Million Selen, womit es zu den selteneren stabilen Elementen gehört. Selen bildet nur selten eigenständige Mineralien, sondern kommt stattdessen als Spurensubstituent in schwefelhaltigen Mineralien und als Selenid-Aggregatzustand in Edelmetalllagerstätten vor.

Industrielle Gewinnung

Der größte Teil des kommerziellen Selens fällt als Nebenprodukt der Kupferraffination an, bei der sich Selen während der elektrolytischen Kupferreinigung 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 Selenakkumulator-Arten wie Astragalus und Stanleya, reichern Selen aus Böden an und erreichen dabei mitunter giftige Konzentrationen. Diese "Selenzeigerpflanzen" helfen, selenreiche geologische Formationen zu lokalisieren, und können bei Weidevieh Selenose verursachen.

Handhabung

Sicherheit

Sicherheit bei Selen: Essenziell, aber giftig

Selen weist eine schmale Grenze zwischen essenzieller Ernährung und Giftigkeit auf. Obwohl es 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 Selenstaub und -dämpfen. Gasdetektionssysteme für Wasserstoffselenid sind in Anlagen zur Selenverarbeitung aufgrund seiner extremen Giftigkeit unverzichtbar.

Schnelle Antworten

Selen: häufige Fragen

What is Selen?

Selen (symbol Se) is element 34 on the periodic table, a nichtmetall in period 4, group 16. The element your eyes need to work and photocopiers needed to exist. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Selen?

Selen's ground-state electron configuration is [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 18, 6 electrons respectively. Its outer shell holds 6 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of Selen?

Selen melts at 494 K (220.9 °C) and boils at 958 K (684.9 °C).

What is the atomic mass of Selen?

The standard atomic weight of Selen is 78.96 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Selen?

Selen has a density of 4.81 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of selen is about 4.8× heavier.

What is the electronegativity of Selen?

Selen has a Pauling electronegativity of 2.55. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Selen, and when?

Selen was discovered in 1817 by Jons Jacob Berzelius. It is named after greek selene, the Moon.

How common is Selen on Earth?

Selen makes up about 0.05 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.