34 Se 78.96
非金属 p-block Period 4 Group 16

Se · Element 34 · Chalcogens

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

20°C时的状态 固态
原子量 78.96 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴

结构

硒 原子

这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示硒在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 4.81 g/cm³ 27%
熔点 494 K 25%
沸点 958 K 23%
比热容 0.321 J/g·K
热导率 2.04 W/m·K 17%

原子

原子半径 120 pm 14%
共价半径 120 pm
范德华半径 190 pm

电子

电负性 2.55 90%
电离能 940.7 kJ/mol 83%
电子亲和能 194.9 kJ/mol 89%

存在

地壳中的丰度 0.05 mg/kg 40%

身份

符号Se
原子序数34
原子量78.96 u
类别非金属
p
晶体结构六方
氧化态-2, +2, +4, +6
发现时间1817
发现者Jons Jacob Berzelius

来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 硒 atom?

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

热范围

Solid, liquid, gas — and when

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

所在位置

在表中的位置

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

OTHER 非金属

All 非金属

故事

硒 是什么,以及我们如何发现它

硒是一种非凡的类金属,既能保护生命免受氧化损伤,又为现代复印机和太阳能电池板提供支持!这种迷人的元素以多种形式存在,性质完全不同——它可以是红色粉末、灰色金属状固体,也可以是黑色玻璃状材料。硒的名称源自希腊语“selene”,意为月亮;它已经从被视为有毒废料,转变为人体必需的营养元素和高科技材料。 1817年,瑞典化学家Jöns Jacob Berzelius发现了硒。当时,他最初把硫酸生产残渣中的硒误认为碲。Berzelius注意到,这种残渣燃烧时会散发出一种独特的气味——类似萝卜的气味——于是意识到这是一种新元素。在此后的几十年里,硒被认为纯粹有毒且没有有益用途,因此获得了工业毒物的恶名。 硒如今之所以极其重要,是因为它具有独特的光电性质。当光照射到硒上时,它会产生电能(光伏效应),或改变自身的电导率(光电导效应)。这一发现彻底改变了技术发展,促成了复印机、照度计、太阳能电池和摄影设备的出现。在数码相机出现以前,硒曝光表是摄影不可或缺的工具。 但硒还有一个非凡的生物学转折:事实证明,硒是所有生命体都必需的微量元素!它是谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的关键组成部分,这些酶能保护细胞免受自由基损伤。硒缺乏可能导致心脏病、免疫力减弱和生殖问题。巴西坚果的硒含量极其丰富——只需两颗就能满足你一整天的需求。 硒还具有迷人的光学性质。硒的不同形态可以呈红色、灰色或黑色,并且在光照下会变得具有导电性。这种光电导性使硒成为早期电视摄像机和复印机的关键材料。

The discovery of 硒

碲杂质

Jöns Jakob Berzelius于1817年在研究硫酸生产残渣时发现了硒。他最初认为自己发现的是碲污染物,但Berzelius通过仔细分析发现,这是一种性质相似但特征不同的新元素,于是以希腊语“selene”(意为月亮)为其命名。

应用

硒的用途

硒:光电领域的先驱

硒独特的光电性质彻底改变了电子技术,并继续推动现代光伏技术的发展;同时,它在生物学上的重要性使其成为人体健康和农业生产力不可或缺的元素。

光伏应用

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池利用硒在太阳能转换中适宜的带隙性质,实现了超过23%的效率。这些柔性太阳能电池可用于建筑一体化光伏系统和航天应用,在这些场景中,传统硅太阳能电池板并不实用。

玻璃制造

硒脱色剂可以去除由铁杂质造成的玻璃绿色色调,从而制成用于镜片、窗户和实验室玻璃器皿的水晶般透明的光学玻璃。红宝石玻璃的生产利用硒制造鲜艳的红色,这种颜色在装饰和艺术应用中备受重视。

电子元件

激光打印机和复印机中的光导鼓利用硒的感光性质来形成潜在静电图像。整流二极管在硅技术占据主导地位之前曾使用硒的半导体性质,不过专用硒整流器如今仍服务于一些小众应用。

硒:隐藏的必需元素

  • 太阳能系统
    • 用于住宅和商业用途的薄膜太阳能电池板
    • 建筑一体化光伏系统
    • 用于曲面的柔性太阳能电池
    • 用于卫星的航天级太阳能电池板
  • 健康与营养
    • 膳食补充剂和复合维生素
    • 动物饲料补充剂(牲畜和家禽)
    • 富硒食品和饮料
    • 农业土壤改良剂
  • 制造业与工业
    • 玻璃脱色和着色工艺
    • 橡胶硫化和塑料添加剂
    • 金属合金生产与加工
    • 化学催化剂应用
  • 电子与印刷
    • 激光打印机和复印机的光导鼓
    • 摄影设备和摄影工艺
    • 电子整流器和开关
    • 光敏器件和传感器

来源

自然存在

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

硒:稀有但分布广泛

硒通过恒星核心中的中子俘获过程形成,其丰度反映了该元素在核结合能铁峰中的位置。地球上的硒既来自原始凝聚,也来自后来高层大气中的宇宙射线相互作用。

地球分布

地壳中约含有0.09 ppm的硒,使其成为较为稀有的稳定元素之一。硒很少形成独立矿物,而是以微量替代元素的形式存在于含硫矿物中,并以硒化物状态存在于贵金属矿床中。

工业回收

大多数商业用硒是铜精炼的副产品。在电解铜精炼过程中,硒会富集在阳极泥中。这些阳极泥含有5-25%的硒,可通过焙烧、酸浸和化学还原工艺回收。

生物富集

某些植物,尤其是黄芪属和Stanleya等硒富集植物种类,会从土壤中富集硒,有时达到有毒水平。这些“硒指示植物”有助于定位富硒地质构造,也可能导致放牧牲畜发生硒中毒。

处理

安全

硒的安全性:必需但有毒

硒在必需营养与中毒之间的余量很小。虽然人体健康需要硒,但过量接触硒会导致硒中毒,出现脱发、指甲脆弱和神经系统症状。

职业接触限值

  • OSHA PEL:0.2 mg/m³(8小时TWA),适用于硒化合物
  • NIOSH REL:0.2 mg/m³(10小时TWA)
  • 氢化硒:0.05 ppm(剧毒气体)

安全措施

呼吸防护和局部排风通风可以防止接触硒粉尘和蒸气。由于氢化硒气体毒性极强,硒加工设施必须配备氢化硒气体检测系统。

快速回答

硒:常见问题

What is 硒?

硒 (symbol Se) is element 34 on the periodic table, a 非金属 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 硒?

硒'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 硒?

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

What is the atomic mass of 硒?

The standard atomic weight of 硒 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 硒?

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

What is the electronegativity of 硒?

硒 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 硒, and when?

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

How common is 硒 on Earth?

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