Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe sélénium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 120 pm — soit 0,12 nm ; il en faudrait donc environ 4,17 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Sélénium est liquide dans une plage de 464 K, de 494 K à 958 K.
L’histoire
Le sélénium est le remarquable métalloïde qui protège la vie contre les dommages oxydatifs tout en alimentant les photocopieurs et les panneaux solaires modernes. Cet élément fascinant existe sous plusieurs formes aux propriétés complètement différentes: il peut être une poudre rouge, un solide gris semblable à un métal ou un matériau noir et vitreux. Nommé d’après le mot grec "selene" signifiant lune, le sélénium est passé du statut de déchet toxique à celui de nutriment essentiel et de matériau de haute technologie. Découvert en 1817 par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius, le sélénium a d’abord été pris pour du tellure dans le résidu de la production d’acide sulfurique. Berzelius a remarqué que ce résidu dégageait une odeur caractéristique lorsqu’il était brûlé — semblable à celle des radis — et a compris qu’il s’agissait d’un nouvel élément. Pendant des décennies, le sélénium a été considéré comme purement toxique et dépourvu d’utilisations bénéfiques, ce qui lui a valu une réputation de poison industriel. Ce qui rend le sélénium absolument crucial aujourd’hui, ce sont ses propriétés photoélectriques uniques. Lorsque la lumière frappe le sélénium, il produit de l’électricité (effet photovoltaïque) ou modifie sa conductivité électrique (effet photoconducteur). Cette découverte a révolutionné la technologie, donnant naissance aux photocopieurs, aux posemètres, aux cellules solaires et aux équipements photographiques. Avant les appareils photo numériques, les posemètres au sélénium étaient indispensables à la photographie. Mais voici la remarquable particularité biologique: le sélénium s’est révélé être un oligoélément essentiel à toute forme de vie. C’est un composant clé d’enzymes antioxydantes comme la glutathion peroxydase, qui protègent les cellules contre les dommages causés par les radicaux libres. Une carence en sélénium peut provoquer des maladies cardiaques, affaiblir l’immunité et entraîner des problèmes de reproduction. Les noix du Brésil sont exceptionnellement riches en sélénium: deux noix seulement couvrent l’intégralité des besoins quotidiens. Le sélénium possède également des propriétés optiques fascinantes. Ses différentes formes peuvent être rouges, grises ou noires, et il devient conducteur de l’électricité lorsqu’il est exposé à la lumière. Cette photoconductivité a rendu le sélénium essentiel aux premières caméras de télévision et aux photocopieurs.
Jöns Jakob Berzelius a découvert le sélénium en 1817 en étudiant les résidus de la production d’acide sulfurique. Pensant d’abord avoir découvert une contamination au tellure, l’analyse minutieuse de Berzelius a révélé un nouvel élément aux propriétés similaires mais aux caractéristiques distinctes, qu’il a nommé sélénium d’après le mot grec "selene" signifiant lune.
Applications
Les propriétés photoélectriques uniques du sélénium ont révolutionné l’électronique et continuent de rendre possible la technologie photovoltaïque moderne, tandis que son importance biologique le rend essentiel à la santé humaine et à la productivité agricole.
Les cellules solaires à couches minces en cuivre, indium, gallium et séléniure (CIGS) atteignent des rendements supérieurs à 23 % grâce aux propriétés de bande interdite optimales du sélénium pour la conversion de l’énergie solaire. Ces cellules solaires flexibles permettent l’intégration de systèmes photovoltaïques aux bâtiments ainsi que des applications spatiales, pour lesquelles les panneaux traditionnels en silicium se révèlent peu pratiques.
La décoloration au sélénium élimine les teintes vertes du verre causées par les impuretés de fer, créant un verre optique parfaitement transparent pour les lentilles, les fenêtres et la verrerie de laboratoire. La production de verre rubis utilise le sélénium pour créer des teintes rouges éclatantes recherchées dans les applications décoratives et artistiques.
Les tambours photoconducteurs des imprimantes laser et des photocopieurs utilisent les propriétés photosensibles du sélénium pour créer des images électrostatiques latentes. Les diodes redresseuses ont historiquement utilisé les propriétés semi-conductrices du sélénium avant la domination du silicium, bien que des redresseurs au sélénium spécialisés servent encore dans des applications de niche.
D’où il vient
0,05 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 40 % des éléments
Le sélénium se forme par des processus de capture de neutrons au cœur des étoiles, son abondance reflétant la position de l’élément dans le pic du fer de l’énergie de liaison nucléaire. Le sélénium terrestre provient à la fois de la condensation primordiale et d’interactions ultérieures avec les rayons cosmiques dans la haute atmosphère.
La croûte terrestre contient environ 0.09 parties par million de sélénium, ce qui en fait l’un des éléments stables les plus rares. Le sélénium forme rarement des minéraux indépendants ; il se trouve plutôt à l’état de substituant en traces dans les minéraux contenant du soufre et sous forme de phases séléniures dans les gisements de métaux précieux.
La majeure partie du sélénium commercial provient du raffinage du cuivre, où le sélénium se concentre dans les boues anodiques pendant la purification électrolytique du cuivre. Ces boues contiennent 5-25 % de sélénium, récupéré par des procédés de grillage, de lixiviation acide et de réduction chimique.
Certaines plantes, en particulier les espèces accumulatrices de sélénium comme Astragalus et Stanleya, concentrent le sélénium présent dans les sols, atteignant parfois des niveaux toxiques. Ces « plantes indicatrices du sélénium » aident à localiser les formations géologiques riches en sélénium et peuvent provoquer une sélénose chez le bétail au pâturage.
Manipulation
Le sélénium présente une faible marge entre la nutrition essentielle et la toxicité. Bien qu’il soit nécessaire à la santé humaine, une exposition excessive au sélénium provoque une sélénose, avec chute des cheveux, fragilité des ongles et symptômes neurologiques.
La protection respiratoire et la ventilation locale par aspiration empêchent l’exposition aux poussières et aux vapeurs de sélénium. Les systèmes de détection du séléniure d’hydrogène gazeux sont essentiels dans les installations de traitement du sélénium en raison de son extrême toxicité.
Réponses rapides
Sélénium (symbole Se) est l’élément 34 du tableau périodique, un non-métal de la période 4, du groupe 16. L’élément dont vos yeux ont besoin pour fonctionner et dont les photocopieurs avaient besoin pour exister. À température ambiante, c’est un solide.
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ ; elle comporte 4 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 6. Sa couche externe contient 6 électrons, ce qui détermine son comportement en matière de liaisons.Sélénium fond à 494 K (220.9 °C) et bout à 958 K (684.9 °C).
La masse atomique standard de Sélénium est de 78.971 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Sélénium a une masse volumique de 4.81 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³ ; un bloc de Sélénium est donc environ 4.8× plus lourd.
Sélénium a une électronégativité de Pauling de 2.55. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
Sélénium a été découvert en 1817 par Jons Jacob Berzelius. Il porte le nom de grec selene, la Lune.
Sélénium constitue environ 0.05 mg/kg de la croûte terrestre — véritablement rare, ce qui explique son prix élevé.