34 Se Селен 78.96
неметалл p-block Period 4 Group 16

Селен

Se · Element 34 · Chalcogens

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 78.96 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴
33As All 118 35Br

Строение

Атом селен

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место селен занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 4.81 g/cm³ 27%
Температура Плавления 494 K 25%
Температура Кипения 958 K 23%
Удельная теплоёмкость 0.321 J/g·K
Теплопроводность 2.04 W/m·K 17%

Атомные

Атомный Радиус 120 pm 14%
Ковалентный радиус 120 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 190 pm

Электронные

Электроотрицательность 2.55 90%
Энергия ионизации 940.7 kJ/mol 83%
Сродство к Электрону 194.9 kJ/mol 89%

Распространённость

Распространённость в земной коре 0.05 mg/kg 40%

Идентификационные

СимволSe
Атомный номер34
Атомная масса78.96 u
Категориянеметалл
Блокp
Кристаллическая структурагексагональная
Степени окисления-2, +2, +4, +6
Открытие1817
ПервооткрывательJons Jacob Berzelius

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a селен atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER НЕМЕТАЛЛЫ

1H 6C 7N 8O 15P 16S
All неметаллы

История

Что такое селен и как его обнаружили

Селен — замечательный металлоид, который защищает жизнь от окислительного повреждения и обеспечивает работу современных копировальных аппаратов и солнечных панелей. Этот удивительный элемент существует в нескольких формах с совершенно разными свойствами: это может быть красный порошок, серое металлоподобное твёрдое вещество или чёрный стеклообразный материал. Названный по греческому слову «selene», означающему «луна», селен прошёл путь от вещества, считавшегося токсичным отходом, до необходимого питательного вещества и высокотехнологичного материала. Открытый в 1817 году шведским химиком Jöns Jacob Berzelius, селен первоначально приняли за теллур в остатке от производства серной кислоты. Berzelius заметил, что при сжигании этот остаток имел характерный запах — как у редиса, — и понял, что это новый элемент. На протяжении десятилетий селен считался исключительно токсичным веществом, не имевшим полезного применения, из-за чего приобрёл репутацию промышленного яда. Сегодня селен абсолютно необходим благодаря своим уникальным фотоэлектрическим свойствам. Когда свет падает на селен, он вырабатывает электричество (фотовольтаический эффект) или изменяет свою электрическую проводимость (фотопроводниковый эффект). Это открытие произвело революцию в технологиях, приведя к созданию копировальных аппаратов, экспонометров, солнечных элементов и фотографического оборудования. До появления цифровых камер селеновые экспонометры были незаменимы в фотографии. Но есть и удивительный биологический аспект: селен оказался необходимым микроэлементом для всех форм жизни. Он входит в состав антиоксидантных ферментов, таких как глутатионпероксидаза, которые защищают клетки от повреждения свободными радикалами. Дефицит селена может привести к болезням сердца, ослаблению иммунитета и нарушениям репродуктивной функции. Бразильские орехи чрезвычайно богаты селеном: всего два ореха обеспечивают суточную потребность в нём. Селен также обладает удивительными оптическими свойствами. Разные формы селена могут быть красными, серыми или чёрными, а при воздействии света он становится электропроводным. Благодаря этой фотопроводимости селен имел важное значение для первых телевизионных камер и копировальных машин.

The discovery of селен

Примесь теллура

Jöns Jakob Berzelius открыл селен в 1817 году, исследуя остатки от производства серной кислоты. Первоначально полагая, что обнаружил примесь теллура, Berzelius благодаря тщательному анализу выявил новый элемент с похожими свойствами, но отличительными характеристиками, и назвал его селеном по греческому слову «selene», означающему «луна».

Применение

Для чего используется селен

Селен: первопроходец фотоэлектрики

Уникальные фотоэлектрические свойства селена произвели революцию в электронике и продолжают обеспечивать работу современных фотовольтаических технологий, а его биологическая значимость делает его необходимым для здоровья человека и продуктивности сельского хозяйства.

Фотовольтаические применения

Тонкоплёночные солнечные элементы из селенида меди, индия и галлия (CIGS) достигают эффективности свыше 23% благодаря оптимальным свойствам ширины запрещённой зоны селена для преобразования солнечной энергии. Эти гибкие солнечные элементы позволяют создавать встроенные в здания фотовольтаические системы и использовать их в космосе, где традиционные кремниевые панели непрактичны.

Производство стекла

Обесцвечивание стекла с помощью селена устраняет зелёный оттенок, вызываемый примесями железа, создавая кристально прозрачное оптическое стекло для линз, окон и лабораторной посуды. Производство рубинового стекла использует селен для создания ярко-красной окраски, ценимой в декоративных и художественных изделиях.

Электронные компоненты

Фотопроводящие барабаны в лазерных принтерах и копировальных аппаратах используют светочувствительные свойства селена для создания скрытых электростатических изображений. Выпрямительные диоды исторически использовали полупроводниковые свойства селена до широкого распространения кремния, хотя специализированные селеновые выпрямители по-прежнему применяются в отдельных областях.

Селен: незаметная необходимость

  • Системы солнечной энергетики
    • Тонкоплёночные солнечные панели для жилых и коммерческих зданий
    • Встроенные в здания фотовольтаические системы
    • Гибкие солнечные элементы для изогнутых поверхностей
    • Солнечные панели космического класса для спутников
  • Здоровье и питание
    • Пищевые добавки и поливитамины
    • Кормовые добавки для животных (скота и птицы)
    • Продукты питания и напитки, обогащённые селеном
    • Добавки для сельскохозяйственных почв
  • Производство и промышленность
    • Процессы обесцвечивания и окрашивания стекла
    • Вулканизация резины и добавки к пластмассам
    • Производство и обработка металлических сплавов
    • Применение в качестве химического катализатора
  • Электроника и печать
    • Барабаны лазерных принтеров и копировальных аппаратов
    • Фотографическое оборудование и процессы
    • Электронные выпрямители и переключатели
    • Светочувствительные устройства и датчики

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

0.05 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 40% of elements

Селен: редкий, но широко распространённый

Селен образуется в результате процессов захвата нейтронов в ядрах звёзд, а его распространённость отражает положение элемента на пике железа в ряду энергий связи ядер. Земной селен происходит как из первичной конденсации, так и из более поздних взаимодействий космических лучей в верхних слоях атмосферы.

Распределение на Земле

Земная кора содержит примерно 0,09 части на миллион селена, что делает его одним из наиболее редких стабильных элементов. Селен редко образует самостоятельные минералы, чаще встречаясь в виде примесных заместителей в сульфидных минералах и в виде селенидных агрегатных состояний в месторождениях драгоценных металлов.

Промышленное получение

Большая часть промышленного селена получается как побочный продукт рафинирования меди, где селен концентрируется в анодном шламе при электролитической очистке меди. Этот шлам содержит 5–25% селена, который извлекают с помощью обжига, кислотного выщелачивания и химического восстановления.

Биологическое накопление

Некоторые растения, особенно виды-аккумуляторы селена, такие как Astragalus и Stanleya, концентрируют селен из почвы, иногда достигая токсичных уровней. Эти «растения-индикаторы селена» помогают находить богатые селеном геологические образования и могут вызывать селеноз у пасущегося скота.

Обращение

Безопасность

Безопасность при работе с селеном: необходим, но токсичен

Селен характеризуется узкой границей между необходимым питанием и токсичностью. Хотя он нужен для здоровья человека, чрезмерное воздействие селена вызывает селеноз, сопровождающийся выпадением волос, ломкостью ногтей и неврологическими симптомами.

Профессиональные ограничения

  • OSHA PEL: 0,2 mg/m³ (8-часовая TWA) для соединений селена
  • NIOSH REL: 0,2 mg/m³ (10-часовая TWA)
  • Селеноводород: 0,05 ppm (чрезвычайно токсичный газ)

Меры безопасности

Средства защиты органов дыхания и местная вытяжная вентиляция предотвращают воздействие пыли и паров селена. Системы обнаружения селеноводорода необходимы на предприятиях по переработке селена из-за его чрезвычайной токсичности.

Краткие ответы

Селен: часто задаваемые вопросы

What is Селен?

Селен (symbol Se) is element 34 on the periodic table, a неметалл 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 Селен?

Селен'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 Селен?

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

What is the atomic mass of Селен?

The standard atomic weight of Селен 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 Селен?

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

What is the electronegativity of Селен?

Селен 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 Селен, and when?

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

How common is Селен on Earth?

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

← Предыдущий As Arsenic Element 33 · Metalloid Далее → Br Bromine Element 35 · Halogen