Selen | ||||
---|---|---|---|---|
← Arsen | Brom → | ||||
| ||||
Vzhled jednoduché látky | ||||
Černé, šedé a červené alotropní modifikace selenu | ||||
Vlastnosti atomu | ||||
Jméno, symbol, číslo | Selen (Se), 34 | |||
Skupina , období , blok |
16 (zastaralé 6), 4, p-prvek |
|||
atomová hmotnost ( molární hmotnost ) |
78,96(3) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronická konfigurace |
[Ar] 4s 2 3d 10 4p 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 |
|||
Poloměr atomu | 140 hodin | |||
Chemické vlastnosti | ||||
kovalentní poloměr | 116 hodin | |||
Poloměr iontů | (+6e) 42 (-2e) 198 pm | |||
Elektronegativita | 2,55 (Paulingova stupnice) | |||
Elektrodový potenciál | 0 | |||
Oxidační stavy | −2, 0, +4, +6 | |||
Ionizační energie (první elektron) |
940,4 (9,75) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky | ||||
Hustota (v n.a. ) | 4,79 g/cm³ | |||
Teplota tání | 490 tis . | |||
Teplota varu | 958,1 tis. _ | |||
Oud. teplo tání | 5,23 kJ/mol | |||
Oud. výparné teplo | 59,7 kJ/mol | |||
Molární tepelná kapacita | (šedá): 25,4 [2] J/(K mol) | |||
Molární objem | 16,5 cm³ / mol | |||
Krystalová mřížka jednoduché látky | ||||
Příhradová konstrukce | Šestihranný | |||
Parametry mřížky | a = 4,364; c = 4,959 Á | |||
poměr c / a | 1,136 | |||
Debyeho teplota | 90 tisíc _ | |||
Další vlastnosti | ||||
Tepelná vodivost | (300 K) 0,52 W/(m K) | |||
Číslo CAS | 7782-49-2 |
34 | Selen |
Se78,971 | |
3d 10 4s 2 4p 4 |
Selen ( chemická značka - Se , z lat. Selen ) je chemický prvek 16. skupiny (podle zastaralé klasifikace - hlavní podskupina šesté skupiny, VIA), čtvrté období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 34.
Jednoduchá látka selen je křehká , nekovová šedá barva, na lomu lesklá (tato barva je způsobena stabilní alotropní modifikací, nestabilní alotropní modifikace dávají selenu různé odstíny červené ).
Prvek objevil J. Ya Berzelius v roce 1817 .
Příběh samotného Berzelia o tom, jak k tomuto objevu došlo, se zachoval:
Ve spolupráci s Gottliebem Hahnem jsem zkoumal způsob výroby kyseliny sírové v Gripsholmu . Našli jsme sraženinu v kyselině sírové, částečně červenou, částečně světle hnědou. Tato sraženina, testovaná foukačkou, vydávala slabý, vzácný zápach a vytvořila olověnou kuličku. Tento zápach je podle Klaprotha známkou přítomnosti teluru . Gan také poznamenal, že důl Falun , kde síra potřebná k výrobě kyseliny, měl také podobný zápach, což ukazuje na přítomnost teluru. Zvědavost probuzená nadějí na objevení nového vzácného kovu v tomto hnědém sedimentu mě přivedla k průzkumu sedimentu. Když jsem však zamýšlel izolovat tellur, nemohl jsem ve sraženině objevit žádný tellur. Potom jsem sbíral vše, co vzniklo při výrobě kyseliny sírové pálením síry Falyun po dobu několika měsíců, a sraženinu získanou ve velkém množství podrobil důkladnému studiu. Zjistil jsem, že hmota (tedy sediment) obsahuje dosud neznámý kov, velmi podobný svými vlastnostmi telluru. V souladu s touto analogií jsem nové těleso pojmenoval selen (Selenium) z řeckého σελήνη (měsíc), protože tellurium je pojmenováno po Tellus - naší planetě [3] .
V roce 1873 Willoughby Smith zjistil, že elektrický odpor šedého selenu závisí na množství světla. Tato vlastnost se stala základem pro světlocitlivé buňky. První komerční produkt na bázi selenu uvedl na trh v polovině 70. let 19. století Werner von Siemens . Selenový článek byl použit ve fototelefonu , který vytvořil Alexander Bell v roce 1879. Elektrický proud procházející selenem je úměrný množství světla dopadajícího na jeho povrch – této vlastnosti se využívají různé expozimetry ( expozimetry ). Polovodičové vlastnosti selenu našly uplatnění i v jiných oblastech elektroniky [4] [5] [6] . Ve 30. letech 20. století začal vývoj selenových usměrňovačů , které nahradily měděné usměrňovače pro svou vysokou účinnost [7] [8] [9] . Selenové usměrňovače se používaly až do 70. let 20. století, kdy je nahradily křemíkové usměrňovače .
Nedávno byla objevena toxicita selenu. Byly hlášeny případy otravy lidí pracujících v selenovém průmyslu a také zvířat, která jedli rostliny bohaté na selen. V roce 1954 byly objeveny první známky biologického významu selenu pro mikroorganismy [10] [11] . V roce 1957 byla prokázána důležitá role selenu v biologii savců [12] [13] . V 70. letech 20. století byla prokázána přítomnost selenu ve dvou nezávislých skupinách enzymů a poté byl v proteinech objeven selenocystein . V 80. letech 20. století bylo zjištěno, že selenocystein je kódován kodonem UGA . Kódovací mechanismus byl vytvořen nejprve pro bakterie a poté pro savce ( prvek SECIS ) [14] .
Název pochází z řečtiny. σελήνη - Měsíc . Prvek se tak jmenuje podle toho, že v přírodě je satelitem chemicky podobného teluru (pojmenovaného podle Země).
Obsah selenu v zemské kůře je asi 500 mg/t. Hlavní rysy geochemie selenu v zemské kůře jsou určeny blízkostí jeho iontového poloměru k iontovému poloměru síry. Selen tvoří 37 minerálů, z nichž je třeba zmínit především ashavalit FeSe, klaustalit PbSe , timanit HgSe, guanahuatit Bi 2 (Se, S) 3 , hastit CoSe 2 , platinu PbBi 2 (S, Se) 3 spojený s různými sulfidy . a někdy také s kassiteritem . Vzácně se vyskytuje nativní selen . Hlavní průmyslovou hodnotu pro selen mají sulfidická ložiska. Obsah selenu v sulfidech se pohybuje od 7 do 110 g/t . Koncentrace selenu v mořské vodě je 0,4 µg/l [15] . Na území kavkazských minerálních vod se nachází zdroj s obsahem selenu 110 µg/l [16] .
Pevný selen má za normálních podmínek několik alotropních modifikací s výrazně odlišnými termodynamickými, mechanickými a elektrickými vlastnostmi [2] :
Při zahřívání šedého selenu [17] dává šedou taveninu a při dalším zahřívání se odpařuje za vzniku hnědých par. Při prudkém ochlazení páry selen kondenzuje ve formě červené alotropní modifikace.
Při vysokých tlacích (od 27 MPa) přechází selen do kubické modifikace s okrajem buňky 0,2982 nm. Byla také získána metastabilní hexagonální modifikace s kovovými vlastnostmi (při 10–12 MPa, z amorfního a monoklinického selenu) [2] .
Selen je analogem síry a vykazuje oxidační stavy -2 (H 2 Se), +4 (SeO 2 ) a +6 (H 2 SeO 4 ). Na rozdíl od síry jsou však sloučeniny selenu v oxidačním stavu +6 nejsilnějšími oxidačními činidly a sloučeniny selenu (−2) jsou mnohem silnějšími redukčními činidly než odpovídající sloučeniny síry.
Jednoduchá látka selen je chemicky mnohem méně aktivní než síra. Selen tedy na rozdíl od síry není schopen hořet sám o sobě na vzduchu [18] .
Selen je možné oxidovat pouze dodatečným ohřevem, při kterém pomalu hoří modrým plamenem a mění se na oxid SeO 2 . S alkalickými kovy reaguje selen (velmi prudce) pouze v roztaveném stavu [19] .
Tvoří selenidy:
Reaguje s halogeny při pokojové teplotě:
Reaguje s alkáliemi:
Významné množství selenu je získáváno z kalů z výroby měď-elektrolytů, ve kterých je selen přítomen ve formě selenidu stříbrného [20] . Aplikujte několik metod získání: oxidační pražení se sublimací SeO 2 ; ohřev kalu koncentrovanou kyselinou sírovou, oxidace sloučenin selenu na SeO 2 s jeho následnou sublimací; oxidační slinování sodou, přeměna vzniklé směsi sloučenin selenu na sloučeniny Se(IV) a jejich redukce na elementární selen působením SO 2 .
Vysoce čistý selen lze získat spalováním komerčního selenu nízké kvality v proudu kyslíku při 500-550 ° C a sublimací výsledného oxidu seleničitého při 320-350 ° C. Oxid selenitý se rozpustí v destilované vodě. A pak redukce H 2 SeO 3 oxidem siřičitým:
Při oxidační metodě se kal zpracovává kyselinou dusičnou, taví se ledkem apod. Vzniklé oxidy selenu (SeO 2 , někdy SeO 3 ) přecházejí do roztoku a po odpaření kyseliny dusičné se vysrážený suchý zbytek rozpustí v koncentrované chlorovodíkové kyselina, načež se SeO 2 redukuje např. oxidem siřičitým:
Po rozpuštění v siřičitanu sodném s následnou separací selenu kyselinou:
Kal vymytý z kyseliny siřičité s obsahem např. 2% selenu se zpracuje sodou a síran olovnatý se změní na uhličitan:
Je součástí aktivních center některých bílkovin ve formě aminokyseliny selenocysteinu . Je to mikroelement nezbytný pro život , ale většina sloučenin je i ve středních koncentracích značně toxická ( selenovodík , selen a kyselina selenová).
Lidské tělo obsahuje 10-14 mg selenu, většina je koncentrována v játrech, ledvinách, slezině, srdci, varlatech a semenných provazcích u mužů [21] . Selen je přítomen v buněčném jádře.
Denní potřeba selenu u člověka je 70-100 mcg [22] [23] . Zvýšený obsah selenu v těle může vést k depresím, nevolnosti, zvracení, průjmu, poškození CNS atd.
Selen, který je chemickým analogem síry, je součástí složení biosubstrátů v oxidačním stavu - 2. Bylo zjištěno, že se hromadí v nehtech a vlasech, protože jsou založeny na aminokyselinách obsahujících síru cysteinu a methionin. [24] Methionin je nezbytný pro syntézu keratinu, hlavního proteinu vlasového stvolu, a cystein je součástí α-keratinů, hlavního proteinu nehtů, kůže a vlasů (je známo, že tyto dvě aminokyseliny jsou metabolicky blízce příbuzné; selen zjevně nahrazuje síru v těchto aminokyselinách a přeměňuje je na selenocystein a selenomethionin). [25]
Selen v těle interaguje s vitamíny, enzymy a biologickými membránami, podílí se na regulaci metabolismu, na metabolismu tuků, bílkovin a sacharidů a také na redoxních procesech. Selen je nedílnou součástí více než 30 životně důležitých biologicky aktivních látek v těle. Selen je součástí aktivního centra enzymů antioxidačně-antiradikálového obranného systému těla, metabolismu nukleových kyselin , lipidů , hormonů (glutathionperoxidáza, jodothyronindejododináza, thioredoxinreduktáza, fosfoselenfosfatáza, fosfolipidový hydroperoxid glutathionperoxidáza a W, specifické proteiny atd. .) [26] .
Selen je součástí proteinů svalové tkáně, myokardiálních proteinů. Selen také podporuje tvorbu trijodtyroninu (biologicky aktivní forma hormonů štítné žlázy štítné žlázy ) [26] [27] .
Selen je synergistou vitaminu E a jódu . Při nedostatku selenu se jód v těle špatně vstřebává [28] .
Již dříve bylo opakovaně naznačeno, že doplňky selenu mohou snížit výskyt rakoviny, což však studie nepotvrdily. [29]
Selen se používá jako silný protirakovinný prostředek a také k prevenci široké škály onemocnění [34] . Díky svým účinkům na opravu DNA, apoptózu, endokrinní a imunitní systém a další mechanismy, včetně antioxidačních vlastností, může selen hrát roli v prevenci rakoviny [35] [36] [37] . Podle studií užívání 200 mikrogramů selenu denně snižuje riziko rakoviny tlustého střeva a konečníku o 58 %, nádorů prostaty o 63 %, rakoviny plic o 46 % a snižuje celkovou úmrtnost na rakovinu o 39 % [38] [39] [ 40] [41] [42] .
Suplementace selenu v kombinaci s koenzymem Q10 byla spojena s 55% snížením rizika úmrtí u pacientů s chronickým srdečním selháním [43] [44] .
Malé koncentrace selenu potlačují histamin a působí tak antidystroficky a antialergicky. Selen také stimuluje proliferaci tkání, zlepšuje funkci pohlavních žláz, srdce, štítné žlázy a imunitního systému.
V kombinaci s jódem se selen používá k léčbě onemocnění z nedostatku jódu a patologických stavů štítné žlázy [45] . Podle Cochrane review z roku 2014 jsou však důkazy na podporu nebo vyvrácení účinnosti suplementace selenem u lidí s autoimunitní tyreoiditidou neúplné a nespolehlivé [46] .
Soli selenu přispívají k obnově nízkého krevního tlaku při šoku a kolapsu . [26] .
Existují důkazy, že suplementace selenem zvyšuje riziko rozvoje diabetu 2. typu [47] .
Známý je selenový přípravek Ebselen [48] [49] s protizánětlivou, antioxidační a cytoprotektivní aktivitou, který také vykazuje aktivitu proti COVID-19 [50] [51] [52] [53] [54] [54] .
Disulfid selenu (sulsen) se používá v dermatologii, jako součást šamponů k léčbě onemocnění pokožky hlavy (lupy, seborea).
Selen a jeho sloučeniny jsou jedovaté , svou povahou poněkud připomínají arsen ; má polytropní účinek s primární lézí jater , ledvin a centrálního nervového systému . Volný selen je méně toxický. Z anorganických sloučenin selenu jsou nejtoxičtější selenovodík , oxid seleničitý (LD 50 = 1,5 mg/kg, potkani, intratracheálně) a seleničitan sodný (LD 50 = 2,25 mg/kg, králík , orálně) a lithium (LD 50 = 8,7 mg/kg, potkani , orálně). Selenovodík je obzvláště toxický, nicméně díky jeho nechutnému zápachu, který je cítit i v zanedbatelných koncentracích (0,005 mg/l), je možné se otravě vyhnout. Organické sloučeniny selenu, jako jsou alkylové nebo arylové deriváty (např. dimethylselen , methylethylselen nebo difenylselen ) jsou silné nervové jedy s velmi nepříjemným zápachem; práh vnímání pro diethyl selen je tedy 0,0064 µg/l.
Užívání 1 gramu kovového selenu v prášku perorálně způsobuje bolesti břicha po dobu dvou dnů a časté stolice; příznaky časem vymizí .
Soli selenu v přímém kontaktu s pokožkou způsobují popáleniny a dermatitidu. Oxid selenitý v kontaktu s pokožkou může způsobit silnou bolest a necitlivost. Při kontaktu se sliznicemi mohou sloučeniny selenu způsobit podráždění a zarudnutí, pokud se dostanou do očí, ostrou bolest, slzení a zánět spojivek .
Selen se v přírodě skládá ze 6 izotopů: 74 Se (0,87 %), 76 Se (9,02 %), 77 Se (7,58 %), 78 Se (23,52 %), 80 Se (49,82 %), 82Se (9,19 %). Je známo, že pět z nich je stabilních a jeden ( 82 Se) podléhá dvojitému beta rozpadu s poločasem 9,7⋅10 19 let. Kromě toho bylo uměle vytvořeno dalších 24 radioaktivních izotopů (a také 9 metastabilních excitovaných stavů ) v rozsahu hmotnostních čísel od 65 do 94. Z umělých izotopů našlo uplatnění 75Se jako zdroj gama záření pro non- destruktivní testování svarů a strukturální integrity.
Poločasy některých radioaktivních izotopů selenu jsou:
Izotop | Prevalence v přírodě, % | Poločas rozpadu |
---|---|---|
73 se | — | 7,1 hodiny. |
74 se | 0,87 | — |
75 se | — | 120,4 dne |
76 se | 9.02 | — |
77 se | 7,58 | — |
77 m Se | — | 17,5 sec. |
78 se | 23,52 | — |
79 se | — | 6,5⋅10 4 roky |
79 m Se | — | 3,91 min. |
80 se | 49,82 | — |
81 se | — | 18,6 min. |
81 m Se | — | 62 min. |
82 se | 9.19 | 9.7⋅10 19 let |
83 m Se | — | 69 sekund |
83 se | — | 25 min. |
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|