Строение
Это не диаграмма 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 химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение селен среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 120 pm — это 0,12 нм, поэтому около 4,17 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Селен находится в жидком состоянии в диапазоне 464 K — от 494 K до 958 K.
История
Селен — замечательный металлоид, который защищает живые организмы от окислительного повреждения и используется в современных копировальных аппаратах и солнечных панелях. 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 жизненно важного питательного вещества и высокотехнологичного материала. Открытый в 1817 году шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, селен сначала приняли за теллур в остатке от производства серной кислоты. Берцелиус заметил, что при сжигании этот остаток имел характерный запах — похожий на запах редьки, — и понял, что это новый элемент. В течение десятилетий селен считался исключительно токсичным веществом без полезного применения, заслужив репутацию промышленного яда. Сегодня селен особенно важен благодаря своим уникальным фотоэлектрическим свойствам. Когда свет падает на селен, он вырабатывает электричество (фотовольтаический эффект) или изменяет свою электропроводность (фотопроводящий 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 здесь проявляется удивительный биологический аспект: селен оказался жизненно важным микроэлементом для всех живых организмов. Он входит в состав антиоксидантных ферментов, таких как глутатионпероксидаза, которые защищают клетки от повреждения свободными радикалами. Дефицит селена может привести к сердечным заболеваниям, ослаблению иммунитета и нарушениям репродуктивной функции. Бразильские орехи чрезвычайно богаты селеном: всего два ореха обеспечивают суточную потребность организма. Селен обладает и удивительными оптическими свойствами. Разные формы селена могут быть красными, серыми или чёрными, а при воздействии света он становится электропроводным. Эта фотопроводимость сделала селен незаменимым материалом для первых телевизионных камер и копировальных машин.
Йёнс Якоб Берцелиус открыл селен в 1817 году, исследуя остатки от производства серной кислоты. Сначала он считал, что обнаружил примесь теллура, но тщательный анализ Берцелиуса выявил новый элемент со схожими свойствами, но отличительными характеристиками. Он назвал его селеном по греческому слову «selene», означающему «луна».
Применение
Уникальные фотоэлектрические свойства селена произвели революцию в электронике и продолжают обеспечивать развитие современных фотовольтаических технологий, а его биологическое значение делает его необходимым для здоровья человека и продуктивности сельского хозяйства.
Тонкоплёночные солнечные элементы из селенида меди, индия и галлия (CIGS) достигают эффективности более 23% благодаря оптимальным ширинам запрещённой зоны селена для преобразования солнечной энергии. Эти гибкие солнечные элементы позволяют создавать интегрированные в здания фотовольтаические системы и использовать их в космосе, где традиционные кремниевые панели непрактичны.
Обесцвечивание стекла с помощью селена устраняет зелёный оттенок, вызываемый примесями железа, создавая идеально прозрачное оптическое стекло для линз, окон и лабораторной посуды. При производстве рубиново-красного стекла селен используют для получения ярко-красных оттенков, ценимых в декоративных и художественных изделиях.
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 того, как кремний стал доминирующим материалом, хотя специализированные селеновые выпрямители по-прежнему применяются в отдельных нишевых областях.
Откуда он происходит
0,05 мг/кг земной коры · более распространён, чем 40% элементов
Селен образуется в результате процессов захвата нейтронов в ядрах звёзд, а его распространённость отражает положение элемента на пике железа по энергии ядерной связи. Земной селен происходит как из первичной конденсации вещества, так и из более поздних взаимодействий космических лучей в верхних слоях атмосферы.
Земная кора содержит примерно 0,09 частей на миллион селена, что делает его одним из наиболее редких стабильных элементов. Селен редко образует самостоятельные минералы, встречаясь главным образом в виде примеси в минералах, содержащих серу, и в виде селенидных агрегатных состояний в месторождениях драгоценных металлов.
Большая часть промышленного селена получается как побочный продукт рафинирования меди, при котором селен концентрируется в анодном шламе во время электролитической очистки меди. Этот шлам содержит 5–25% селена, который извлекают с помощью обжига, кислотного выщелачивания и химического восстановления.
Некоторые растения, особенно виды-аккумуляторы селена, такие как астрагал и станлея, концентрируют селен из почвы, иногда достигая токсичных уровней. Эти «растения-индикаторы селена» помогают обнаруживать геологические формации, богатые селеном, и могут вызывать селеноз у пасущегося скота.
Обращение
У селена очень небольшой диапазон между необходимым для питания количеством и токсичной дозой. Хотя он необходим для здоровья человека, чрезмерное воздействие селена вызывает селеноз, сопровождающийся выпадением волос, ломкостью ногтей и неврологическими симптомами.
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 (символ Se) — элемент 34 в периодической таблице, представитель семейства неметалл в 4 периоде, 16 группе. Элемент, необходимый вашим глазам для работы и копировальным аппаратам — для существования. При комнатной температуре это твёрдое вещество.
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴; она включает 4 занятые электронные оболочки с распределением 2, 8, 18, 6. На внешней оболочке находится 6 электронов, что определяет характер химических связей.Селен плавится при 494 K (220.9 °C) и кипит при 958 K (684.9 °C).
Стандартная атомная масса Селен составляет 78.971 u. Это средневзвешенное значение для его природных изотопов, поэтому оно редко бывает целым числом.
Плотность Селен составляет 4.81 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Селен примерно в 4.8× тяжелее.
Электроотрицательность Селен по шкале Полинга составляет 2.55. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Значения в этом среднем диапазоне обычно соответствуют ковалентным, а не преимущественно ионным связям.
Селен был открыт в 1817 году Jons Jacob Berzelius. Назван в честь греческое selene, Луна.
На долю Селен приходится около 0.05 мг/кг земной коры — это действительно редкий элемент, поэтому он дорог.