Se · Elemento 34 · Non metallo
L'elemento di cui i vostri occhi hanno bisogno per funzionare e di cui le fotocopiatrici avevano bisogno per esistere.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca selenio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 120 pm — cioè 0,12 nm, quindi ne servirebbero circa 4,17 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Selenio è liquido in un intervallo di 464 K, da 494 K a 958 K.
La storia
Il selenio è il notevole metalloide che protegge la vita dai danni ossidativi, alimentando al contempo le moderne fotocopiatrici e i pannelli solari. Questo affascinante elemento esiste in molteplici forme con proprietà completamente diverse: può essere una polvere rossa, un solido grigio simile a un metallo oppure un materiale nero e vetroso. Chiamato così dalla parola greca "selene", che significa luna, il selenio è passato dall'essere considerato un prodotto di scarto tossico a diventare un nutriente essenziale e un materiale ad alta tecnologia. Scoperto nel 1817 dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius, il selenio fu inizialmente scambiato per tellurio nel residuo della produzione di acido solforico. Berzelius notò che questo residuo emanava un odore caratteristico quando veniva bruciato, simile a quello dei ravanelli, e si rese conto che si trattava di un nuovo elemento. Per decenni il selenio fu considerato esclusivamente tossico e privo di usi benefici, guadagnandosi la reputazione di veleno industriale. Ciò che rende oggi il selenio assolutamente fondamentale sono le sue singolari proprietà fotoelettriche. Quando la luce colpisce il selenio, questo genera elettricità (effetto fotovoltaico) oppure modifica la propria conducibilità elettrica (effetto fotoconduttivo). Questa scoperta rivoluzionò la tecnologia, portando alla nascita di fotocopiatrici, esposimetri, celle solari e apparecchiature fotografiche. Prima delle fotocamere digitali, gli esposimetri al selenio erano essenziali per la fotografia. Ma ecco il notevole risvolto biologico: il selenio si è rivelato un oligoelemento essenziale per ogni forma di vita. È un componente fondamentale di enzimi antiossidanti come la glutatione perossidasi, che proteggono le cellule dai danni causati dai radicali liberi. La carenza di selenio può causare malattie cardiache, indebolimento del sistema immunitario e problemi riproduttivi. Le noci del Brasile sono incredibilmente ricche di selenio: appena due noci forniscono l'intero fabbisogno giornaliero. Il selenio possiede anche affascinanti proprietà ottiche. Le diverse forme del selenio possono essere rosse, grigie o nere e il materiale diventa elettricamente conduttivo quando viene esposto alla luce. Questa fotoconduttività rese il selenio fondamentale per le prime telecamere televisive e le macchine per copiare.
Jöns Jakob Berzelius scoprì il selenio nel 1817 mentre studiava i residui della produzione di acido solforico. Inizialmente convinto di aver trovato una contaminazione da tellurio, l'analisi accurata di Berzelius rivelò un nuovo elemento con proprietà simili ma caratteristiche distinte, che chiamò selenio dal greco "selene", che significa luna.
Applicazioni
Le singolari proprietà fotoelettriche del selenio hanno rivoluzionato l'elettronica e continuano a rendere possibile la moderna tecnologia fotovoltaica, mentre la sua importanza biologica lo rende essenziale per la salute umana e la produttività agricola.
Celle solari a film sottile di rame, indio, gallio e selenio (CIGS) raggiungono efficienze superiori al 23% grazie alle proprietà ottimali del bandgap del selenio per la conversione dell'energia solare. Queste celle solari flessibili consentono l'integrazione del fotovoltaico negli edifici e le applicazioni spaziali, dove i tradizionali pannelli di silicio risultano poco pratici.
La decolorazione del selenio elimina le tonalità verdi del vetro causate dalle impurità di ferro, creando vetro ottico perfettamente trasparente per lenti, finestre e vetreria da laboratorio. La produzione del vetro rubino utilizza il selenio per creare brillanti colorazioni rosse, apprezzate nelle applicazioni decorative e artistiche.
I tamburi fotoconduttori delle stampanti laser e delle fotocopiatrici sfruttano le proprietà fotosensibili del selenio per creare immagini elettrostatiche latenti. I diodi raddrizzatori utilizzavano storicamente le proprietà semiconduttrici del selenio prima della predominanza del silicio, sebbene raddrizzatori specializzati al selenio siano ancora impiegati in applicazioni di nicchia.
Da dove proviene
0,05 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 40% degli elementi
Il selenio si forma attraverso processi di cattura dei neutroni nei nuclei stellari; la sua abbondanza riflette la posizione dell'elemento nel picco del ferro dell'energia di legame nucleare. Il selenio terrestre deriva sia dalla condensazione primordiale sia dalle successive interazioni dei raggi cosmici nell'alta atmosfera.
La crosta terrestre contiene circa 0,09 parti per milione di selenio, rendendolo uno degli elementi stabili più rari. Il selenio forma raramente minerali indipendenti; si trova invece come sostituente in tracce nei minerali contenenti zolfo e sotto forma di stati di seleniuro nei giacimenti di metalli preziosi.
La maggior parte del selenio commerciale proviene come sottoprodotto della raffinazione del rame, dove il selenio si concentra nei fanghi anodici durante la purificazione elettrolitica del rame. Questi fanghi contengono dal 5 al 25% di selenio, recuperato attraverso processi di arrostimento, lisciviazione acida e riduzione chimica.
Alcune piante, in particolare le specie accumulatrici di selenio come Astragalus e Stanleya, concentrano il selenio dai suoli, raggiungendo talvolta livelli tossici. Queste "piante indicatrici del selenio" aiutano a individuare le formazioni geologiche ricche di selenio e possono causare selenosi nel bestiame al pascolo.
Manipolazione
Il selenio presenta un margine ristretto tra nutrizione essenziale e tossicità. Sebbene sia necessario per la salute umana, un'esposizione eccessiva al selenio causa selenosi, con perdita di capelli, fragilità delle unghie e sintomi neurologici.
La protezione delle vie respiratorie e la ventilazione con aspirazione localizzata prevengono l'esposizione alla polvere e ai vapori di selenio. I sistemi di rilevamento del gas seleniuro di idrogeno sono essenziali negli impianti di lavorazione del selenio a causa della sua estrema tossicità.
Risposte rapide
Selenio (simbolo Se) è l'elemento 34 nella tavola periodica, appartenente a Non metallo nel periodo 4, gruppo 16. L'elemento di cui i vostri occhi hanno bisogno per funzionare e di cui le fotocopiatrici avevano bisogno per esistere. A temperatura ambiente è un solido.
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴, con 4 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 6. Il suo guscio esterno contiene 6 elettroni, e questo determina il suo comportamento nei legami.Selenio fonde a 494 K (220.9 °C) ed entra in ebollizione a 958 K (684.9 °C).
La massa atomica standard di Selenio è 78.971 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Selenio ha una densità di 4.81 g/cm³. L'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³, quindi un blocco di Selenio è circa 4.8× più pesante.
Selenio ha un'elettronegatività di Pauling pari a 2.55. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). I valori in questa fascia intermedia tendono a formare legami covalenti anziché legami fortemente ionici.
Selenio è stato scoperto nel 1817 da Jons Jacob Berzelius. Prende il nome da greco selene, la Luna.
Selenio costituisce informazioni 0.05 mg/kg della crosta terrestre: è veramente raro, e per questo è costoso.