Селен тип химической связи. Почему организму необходим селен, в чем польза и вред вещества

Черный металлические кристаллы селена, образованный на горящем угольном отвале. Ширина изображения — 1,8 мм. Германия, Северный Рейн-Вестфалия, Аахен, Альсдорф, шахта Анна

Хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма - киноварно-красная). Относится к халькогенам. Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. В организме человека содержится 10-14 мг селена, большая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин. Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Существует две модификации селена:
1. Кристаллическая (моноклинный селен a- и b-форм, гексагональный селен g-формы).
2. Аморфная (порошкообразная, коллоидная и стекловидная формы селена).
Модификация аморфный красного цвета селен — это одна из неустойчивых модификаций элемента. Порошкообразная и коллоидная формы селена получаются путем восстановления вещества из раствора селенистой кислоты H 2 SeO 3 .
Черный стекловидный селен можно получить путём нагревания элемента любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением. Гексагональный селен имеет серый цвет. Эту модификацию, наиболее устойчивую термодинамически, можно получить также путем нагревания до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Необходимо некоторое время выдерживать такой температурный режим.

СВОЙСТВА

Температура плавления вещества – 217 (α-Se) и 170–180 градусов Цельсия (β-Se), а закипает он при температуре 685 0 .

Степени окисления, что селен проявляет в реакциях: (-2), (+2), (+4), (+6), он устойчив к воздуху, кислороду, воде, соляной кислоте и разбавленной серной кислоте.

Поддается растворению в азотной кислоте высокой концентрации, «царской водке», более длительно растворяется в щелочной среде с окислением. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Поскольку селен примешен к сере, элемент извлекают из сульфата железа. Для этого даже делать особо ничего не надо. 34-ый металл накапливается в пылеочистительных камерах сернокислотных заводов. Забирают селен и из установок электролиза меди. После него остается анодный шлам. Из него-то и выделяют 34-ый элемент. Достаточно обработать шлам растворами гидроксида натрия и диоксида серы. Полученный селен нужно очистить. Для этого используют метод дистилляции. После, металл подсушивают.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Отличные глянцевые кристаллы из горящих угольных отвалов. Ширина изображения — 1,8 мм. Германия, Северный Рейн-Вестфалия, Аахен, Альсдорф, шахта Анна

Содержание селена в земной коре - около 500 мг/т. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi 2 (Se, S) 3 , хастит CoSe 2 , платинит PbBi 2 (S, Se) 3 , ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 4·10 -4 мг/л.

ПРИМЕНЕНИЕ

Одним из важнейших направлений его технологии, добычи и потребления являются полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), их сплавов с другими элементами, в которых селен стал играть ключевую роль. В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, например, селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, селениды лантаноидов. Особенно важны свойства фотоэлектрические и термоэлектрические как самого селена, так и селенидов.
Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с колоссальным усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз). Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве мощного источника гамма-излучения для дефектоскопии.
Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл). Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине 20-го века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия, кремния, селен малочувствителен к радиации, и, кроме того, селеновый выпрямительный диод обладает уникальным свойством самовосстанавливаться при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.
Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний. Согласно исследованиям прием 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки - на 58 %, опухолями простаты на 63 %, раком легких - на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %.
Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счет этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.
В комплексе с йодом селен используется для лечения иододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы.
Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе

Селен (англ. Selenium) — Se

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.53

Селен (Selenium), Se, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 34, атомная масса 78, 96; преимущественно неметалл. Природный Селен представляет собой смесь шести устойчивых изотопов - 74 Se (0,87%), 76 Se (9,01%), 77 Se (7,58%), 78 Se (23,52%), 80 Se (49,82%), 82 Se (9,19%). Из радиоактивных изотопов наибольшее значение имеет 75 Se с периодом полураспада 121 сут. Элемент открыт в 1817 году И. Берцелиусом (название дано от греч. selene - Луна).

Распространение Селена в природе. Селен - очень редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре (кларк) 5·10 -6 % по массе. История Селена в земной коре тесно связана с историей серы. Селен обладает способностью к концентрации и, несмотря на низкий кларк, образует 38 самостоятельных минералов - природных селенидов, селенитов, селенатов и других. Характерны изоморфные примеси Селена в сульфидах и самородной сере.

В биосфере Селен энергично мигрирует. Источником для накопления Селена в живых организмах служат изверженные горные породы, вулканические дымы, вулканические термальные воды. Поэтому в районах современного и древнего вулканизма почвы и осадочные породы нередко обогащены Селеном (в среднем в глинах и сланцах - 6·10 -5 %).

Физические свойства Селена. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Se 4s 2 4p 4 ; у двух p-электронов спины спарены, а у остальных двух - не спарены, поэтому атомы Селена способны образовывать молекулы Se 2 или цепочки атомов Se n . Цепи атомов Селена могут замыкаться в кольцевые молекулы Se 8 . Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование Селена в различных аллотропических модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллической (моноклинный α- и β-формы и гексагональный γ-формы). Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный Селен (плотность 4,25 г/см 3 при 25 °С) получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты H 2 SeO 3 , быстрым охлаждением паров Селена и другими способами. Стекловидный (черный) Селен (плотность 4,28 г/см 3 при 25 °С) получают при нагревании любой модификации Селена выше 220 °С с последующим быстрым охлаждением. Стекловидный Селен обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) Селен. Он получается из других форм Селена нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180-210 °С и выдержкой при этой температуре. Решетка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов. Атомы внутри цепей связаны ковалентно. Постоянные решетки а = 4,36 Å, с = 4.95Å, атомный радиус 1,6 Å, ионные радиусы Sе 2- 1,98Å и Se 4+ 0,69Å, плотность 4,807 г/см 3 при 20 °С, t пл 217 °С, t кип 685 °С. Пары Селена желтоватого цвета. В парах в равновесии находятся четыре полимерные формы Se 8 = Se 6 = Se 4 = Se 2 . Выше 900 °С доминирует Se 2 . Удельная теплоемкость гексагонального Селена 0,19-0,32 кдж/(кг·К), при -198 - + 25 °С и 0,34 кдж/(кг·К) при 217 °С; коэффициент теплопроводности 2,344 вт/(м·К) , температурный коэффициент линейного расширения при 20 °С: гексагонального монокристаллического Селена вдоль с-оси 17,88·10 -6 , перпендикулярно с-оси 74,09·10 -6 , поликристаллического 49,27·10 -6 ; изотермическая сжимаемость β 0 = 11,3·10 -3 кбар -1 ; коэффициент электрического сопротивления в темноте при 20 °С 10 2 -10 12 ом·см. Все модификации Селена обладают фотоэлектрическими свойствами. Гексагональный Селен вплоть до температуры плавления - примесный полупроводник с дырочной проводимостью. Селен - диамагнетик (пары его парамагнитны).

Химические свойства Селена. На воздухе Селен устойчив; кислород, вода, соляная и разбавленная серная кислоты на него не действуют, хорошо растворим в концентрированной азотной кислоте и царской водке, в щелочах растворяется с окислением. Селен в соединениях имеет степени окисления -2, + 2, + 4, +6. Энергия ионизации Se 0 → Se 1+ → Se 2+ → Se 3+ соответственно 0,75; 21,5; 32 эв.

С кислородом Селен образует ряд оксидов: SeO, Se 2 O 3 , SeO 2 , SeO 3 . Два последних являются ангидридами селенистой H 2 SeO 3 и селеновой H 2 SeО 4 кислот (соли -селениты и селенаты). Наиболее устойчив SeO 2 . С галогенами Селен дает соединения SeF 6 , SeF 4 , SeCl 4 , SeBr 4 , Se 2 Cl 2 и другие. Сера и теллур образуют непрерывный ряд твердых растворов с Селеном. С азотом Селен дает Se 4 N 4 , с углеродом -CSe 2 . Известны соединения с фосфором Р 2 Sе 3 , Р 4 Sе 3 , P 2 Se 5 . Водород взаимодействует с Селеном при t>=200 °С, образуя H 2 Se; раствор H 2 Se в воде называется селеноводородной кислотой. При взаимодействии с металлами Селен образует селениды. Получены многочисленные комплексные соединения Селена. Все соединения Селена ядовиты.

Получение Селена. Селен получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства и анодных шламов электролитического рафинирования меди. В шламах Селен присутствует вместе с серой, теллуром, тяжелыми и благородными металлами. Для извлечения Селена шламы фильтруют и подвергают либо окислительному обжигу (около 700 °С), либо нагреванию с концентрированной серной кислотой. Образующийся летучий SeO 2 улавливают в скрубберах и электрофильтрах. Из растворов технический Селен осаждают сернистым газом. Применяют также спекание шлама с содой с последующим выщелачиванием селената натрия водой и выделением из раствора Селена. Для получения Селена высокой чистоты, используемого в качестве полупроводникового материала, черновой Селен рафинируют методами перегонки в вакууме, перекристаллизации и другими.

Применение Селена. Благодаря дешевизне и надежности Селен используется в преобразовательной технике в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов (гексагональный), электрофотографических копировальных устройств (аморфный Селен), синтеза различных селенидов, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п. Селен широко применяется для обесцвечивания зеленого стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии - для придания литой стали мелкозернистой структуры, улучшения механических свойств нержавеющих сталей; в химической промышленности - в качестве катализатора; используется Селен также в фармацевтической промышленности и других отраслях.

Селен в организме. Большинство живых существ содержит в тканях от 0,01 до 1 мг/кг Селена. Концентрируют его некоторые микроорганизмы, грибы, морские организмы и растения. Известны бобовые (например, астрагал, нептуния, акация), крестоцветные, мареновые, сложноцветные, накапливающие Селен до 1000 мг/кг (на сухую массу); для некоторых растений Селен - необходимый элемент. В растениях-концентраторах обнаружены различные селеноорганические соединения, главным образом селеновые аналоги серосодержащих аминокислот - селенцистатионин, селенгомоцистеин, метилселенметионин. Важную роль в биогенной миграции Селена играют микроорганизмы, восстанавливающие селениты до металлического Селена и окисляющие селениды. Существуют биогеохимические провинции Селена.

Потребность человека и животных в Селене не превышает 50-100 мкг/кг рациона. Он обладает антиоксидантными свойствами, повышает восприятие света сетчаткой глаза, влияет на многие ферментативные реакции. При содержании Селена в рационе более 2 мг/кг у животных возникают острые и хронические формы отравлений. Высокие концентрации Селена ингибируют окислительно-восстановительные ферменты, нарушают синтез метионина и рост опорно-покровных тканей, вызывают анемию. С недостатком Селена в кормах связывают появление так называемых беломышечной болезни животных, некротической дегенерации печени, экссудативного диатеза; для предупреждения этих заболеваний используют селенит натрия.

Селе́н - химический элемент с атомным номером 34 в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, обозначается символом Se (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма - киноварно-красная).

История

Элемент открыт Й. Я. Берцелиусом в 1817. Название происходит от греч. σελήνη - Луна. Элемент назван так в связи с тем, что в природе он является спутником химически сходного с ним теллура (названного в честь Земли).

Получение

Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра. Применяют несколько способов получения: окислительный обжиг с возгонкой SeO 2 ; нагревание шлама с концентрированной серной кислотой, окисление соединений селена до SeO 2 с его последующей возгонкой; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементарного селена действием SO 2 .

Физические свойства

Твёрдый селен имеет несколько аллотропных модификаций. Наиболее устойчивой модификацией является серый селен. Красный селен представляет собой менее устойчивую аморфную модификацию.
При нагревании серого селена он даёт серый же расплав, а при дальнейшем нагревании испаряется с образованием коричневых паров. При резком охлаждении паров селен конденсируется в виде красной аллотропной модификации.

Химические свойства

Селен - аналог серы и проявляет степени окисления −2 (H 2 Se), +4 (SeO 2) и +6 (H 2 SeO 4). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 - сильнейшие окислители, а соединения селена (-2) - гораздо более сильные восстановители, чем соответствующие соединения серы.
Простое вещество - селен гораздо менее активно химически, чем сера. Так, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно. Окислить селен удаётся только при дополнительном нагревании, при котором он медленного горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO 2 . Со щелочными металлами селен реагирует (весьма бурно) только будучи расплавленным.
В отличие от SO 2 , SeO 2 - не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Получить селенистую кислоту (SeO 2 + H 2 O → H 2 SeO 3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на неё сильным окислителем (например, HClO 3), получают селеновую кислоту H 2 SeO 4 , почти такую же сильную, как серная.

Селен (лат. Selenium) – элемент неметаллического происхождения. В чистом виде представляет собой твердое серо-черное вещество с металлическим блеском (см. фото), которое довольно хрупко. В другой модификации (неустойчивой) его цвет становится красноватым. При обычных условиях он довольно устойчив, взаимодействует с галогенами (хлором и фтором), а при повышенной температуре – с кислородом.

Название имеет греческие корни и происходит от слова «Луна». Причиной тому было, что в природных условиях этот элемент является спутником теллура, а тот назван в честь планеты Земля. Соответственно по аналогии ему было дано имя спутника планеты.

Элемент был открыт в 1817 году Берцелиусом из осадков серной кислоты.

Селен активно используется в промышленности, благодаря своим свойствам электропроводности. Хотя в природе встречается довольно редко, практически никогда в виде минералов.

Действие селена и его биологическая роль

Действие макроэлемента на организм человека было признано и начало изучаться с 1973 года. С того времени весь мир охватила настоящая «селеномания». Тогда казалось, что применение этого элемента станет панацеей от всех болезней и начали назначать его в больших дозах всем. Но как оказалось, селен может быть как чудодейственным лекарством, так и ядом, если не знать меру.

Селен оказывает очень мощное воздействие практически на всю деятельность нашего организма и играет такую биологическую роль:

В общем, нет ни одной области в организме, на которую бы не оказывал влияние селен. Он входит в состав большинства ферментов и белков, а те в свою очередь осуществляют окислительно-восстановительные реакции, нейтрализуют свободные радикалы, которые оказывают вред на всех уровнях деятельности организма. Селен связывает и выводит из организма соли тяжелых металлов (ртуть, марганец, кадмий, свинец).

Самое важное действие элемента – это, конечно же, борьба с онкологическими заболеваниями и иммунная защита организма от разнобразнейших вирусов: гепатит, лихорадка Эбола, ВИЧ/СПИД. Последнее заболевание пока неизлечимо, но задержать его в латентном состоянии вполне под силу элементу. Селен задерживает вирус в пределах клетки, при истощении запасов элемента, вирус распространяется и на здоровые клетки. Немаловажно и его влияние на выработку тироксина – гормона щитовидной железы, при нехватке которого происходит рост этого органа. Прием селена в комплексе с йодом, при уже развитом заболевании, способно вызвать как минимум приостановку, а то и регресс заболевания. Последнее больше вероятно у детей.

Селен также действует на рост клеток поджелудочной железы и клеток, производящих инсулин. При этом происходит ускорение потребления глюкозы, что является неплохой профилактикой или лечением развития сахарного диабета. В желудочно-кишечном тракте с участием макроэлемента происходит нормализация микрофлоры, регенерация поврежденных тканей и слизистой. В печени стабилизируется желчеобразование, что улучшает ее функционирование.

Не стоит забывать о селене и во время беременности. Ведь он поможет побороться с токсикозом и подарит хорошее настроение, снимая все симптомы беспокойности. Во время кормления он тоже необходим, причем в двойном количестве, ведь малыш получает все элементы с молоком матери.

Сам по себе элемент не является гарантированным лекарством, а вот комплексный квалифицированный подход смогут помочь в большинстве случаев. Профилактическое применение значительно уменьшит все риски приобретения вышеуказанных заболеваний. Но, в любом случае, не рекомендуется самолечение.

Суточная норма - какова потребность организма в химическом элементе?

Суточная норма макроэлемента определена Всемирной организацией здравоохранения в таких пределах:

• взрослые (женщина/мужчина) – 55-70 мкг;
• младенцы до 1 года - 10-15 мкг;
• дети дошкольного возраста – 20 мкг;
• дети младшего школьного возраста и подростки – 30-50 мкг;
• беременные и кормящие женщины – 65-200 мкг;
• спортсмены же испытывают потребность до 200 мкг вещества.

Предельной дозой считается употребление 400 мкг за день. Ударные дозы назначают лишь при диагностике значительного дефицита под внимательным наблюдением врачей.

Недостаток селена - симптомы дефицита и характеристика его вреда для здоровья

Недостаток макроэлемента может вызывать, так называемые, «болезни цивилизации», несмотря на то, что в течении долгого времени его считали настоящим ядом. Последствия недостатка могут быть крайне неутешительными и вредными для здоровья, в частности, они проявляются в таких симптомах:

Склонность к возникновению дефицита растет с возрастом, соответственно и склонность к заболеваниям тоже. Последнее время замечено, что происходит резкое увеличение количества вышеупомянутых заболеваний, причем они становятся более хроническими и агрессивными. Эти процессы связывают с ухудшением образа жизни и окружающей среды. Наша пища сегодня слишком бедна полезными элементами и витаминами, т.к. выращена на обедненных землях. Удобрения, отравление почв и грунтов отходами производств сказываются на химическом составе продуктов.

Избыток селена в организме

Как уже упоминалось, селен может оказаться и ядом. Хотя его действие на организм неоценимо, требуется слишком малое его количество – около стотысячной доли одного грамма.

Превышение доз довольно быстро скажется на вашем здоровье и внешнем виде, вызывая такие симптомы: слабые ногти и волосы, боли в мышцах, покраснение или шелушение кожи, проблемы с зубами, нарушение функций нервной системы, почек, печени, снижение иммунитета.

Чаще всего избыток элемента встречается у людей, зарабатывающих добычей этого элемента при разработке природных пластов, а также у жителей, пограничных с местами добычи, поселений. Также бесконтрольный прием препаратов в погоне за волшебным исцелением от онкологических заболеваний вызывает избыток. Хотя доказано, то большое количество селена может оказать обратное действие, то есть он способен ускорить рост новообразований и препятствовать действию химиотерапии.

Источники, в которых содержится этот элемент

Практически все население планеты страдает от селенодефицита в мягкой форме – они получают около 70-80%. И только жители прибрежных к морям районов получают необходимое количество элемента, употребляя богатые ним морепродукты.

Поддержать необходимый уровень элемента в организме с пищей вполне реально. Главное знать, что есть! Достаточно будет добавлять в рацион молочные продукты, сало свиньи, телятину, бобовые и кокосы. Определенное его количество можно найти в каменной или морской соли, яйцах, отрубях, томате, кукурузе, продуктах из муки грубого помола. Но все эти продукты должны съедаться в свежем виде, без обработки (консервация, концентрирование), т.к. она полностью разрушает селен, а термическая обработка на половину сокращает количество полезного элемента.

Есть несколько продуктов, которые можно назвать лидерами по содержанию селена. Это капуста брокколи, душица, чеснок и дрожжи. Правда все последующее касается продуктов, выращенных на экологически чистых землях.

Дрожжи пивные и пекарские - замечательный источник селена, ведь тут он находится в биологически активном виде и легко усваивается. В середине 20 века выяснили, что употребление дрожжей предупреждало или вообще останавливало развитие некроза печени. Оказалось, что таинственным компонентом оказался именно наш макроэлемент. Единственное но – перед употреблением дрожжи должны быть обработаны, иначе пользы от них будет мало.

Почему? Как известно, это вещество – живой организм и даже в организме продолжает оно питаться, в основном витаминами группы В, а конкретно биотином. Тот же, в свою очередь, влияет на иммунитет. Следовательно, необходимо погасить активность дрожжей, а для этого нужно обработать их горячей водой (не меньше 60 градусов Цельсия). Увлекаться нет необходимости – двух грамм в день более чем достаточно здоровому человеку. Для всех остальных норму определит врач и курс лечения чаще всего длится не более 2 недель.

Можно закрывать дефицит селена чесноком. Именно чесночный запах появляется при передозировке элементом. Кроме селена, вы получите еще массу полезных веществ: белки, углеводы, минералы, витамины В и С. А запах – это не что иное, как аллицин (соединение серы с характерным для чеснока неприятным запахом), который убивает бактерии. Заметьте, что препараты с, якобы, вытяжками чеснока не обладают свойствами естественного продукта.

Итальянская и испанская кухни богаты наличием чеснока, и уже давно замечено, что люди, проживающие в этих странах, гораздо реже страдают от сердечных заболеваний, атеросклероза и старческого маразма. А употребление их с мясом, немного нейтрализует действие жиров и холестерина.

В ряды селеносодержащих продуктов можно поместить бразильские орехи. Они растут на богатых селеном тропических почвах и один орех способен возместить всю суточную норму элемента для взрослого человека. Но такое количество (до 100 мкг) содержится только в неочищенных орехах. Ядра без скорлупы содержат в 4-5 раз меньшее количество элемента.

Нехватка селена у младенцев, а именно у мальчиков, может объясняться чаще всего искусственным питанием. Ведь молоко матери содержит в двое больше селена и в 5 раз больше - витамина Е, чем коровье. Мужскому полу необходимо больше элемента, и дефицит выражается ярче. Многие врачи связывают загадочную «внезапную смерть» новорожденных именно с нехваткой этих двух веществ.

Взаимодействие с другими веществами

Селену помогает справляться с заболеваниями присутствие некоторых элементов и витаминов. Например, витамины Е и С в комплексе с селеном борются с вирусами, инфекциями и раком. Вместе с кобальтом и магнием влияет на защиту хромосом и генетического материала в клетках.

Врагом же, с полной уверенностью можно назвать углеводы, которые способны полностью уничтожать все накопления селена в организме. Так что все тортики и пирожные в очередной раз доказали свою профнепригодность.

Есть еще одно вещество, которое можно назвать противником полезного элемента. Это плесень, оказывающая канцерогенное воздействие на клетки. Она может попасть в организм с пищу с гниющим зерном или картофелем, хранящихся в сырах помещениях.

Показания к назначению

Показания к назначению макроэлемента обусловлены его биологическим воздействием на организм человека. Он служит профилактическим средством для многих заболеваний, которые вызываются его недостатком. Основные назначения:

• дисфункция щитовидной железы;
• рассеянный склероз;
• аномалии развития плода и беременности;
• лечение панкреатита;
• кожные заболевания (псориаз, лишай, дерматиты) – используют для внутреннего и наружного применения.

При выборе препаратов обращайте пристальное внимание на некоторые моменты. Например, содержание элемента в добавках. Был известен случай, когда один из производителей поместил в препарат 100 мг элемента вместо 100 мкг. Получилось, что потребители в течении некоторого времени превышали норму в 1000 раз, что естественно повлекло множественные отравления. Не забывайте, что какое-то количество вы получите еще и с пищей.

Еще существуют препараты, которые содержат неорганические соединения селена, которые могут вызвать побочные эффекты вроде тошноты и дискомфорта в желудке. Лучше будет применять медикаменты с легкоусвояемыми органическими соединениями.

Так же, как и серу, его можно сжечь на воздухе. Горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO 2 . Только SeO 2 не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Получить селенистую кислоту (SeO 2 + H 2 O → H 2 SeO 3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на нее сильным окислителем (например, HClO 3), получают селеновую кислоту H 2 SeO 4 , почти такую же сильную, как серная.

Спросите любого химика: «Какого цвета селен ?» - он наверняка ответит, что серого. Но элементарный опыт способен опровергнуть это правильное в принципе утверждение.

Через склянку с селенистой кислотой пропустим сернистый газ (он, если помните, хороший восстановитель), и начнется красивая реакция. Сначала раствор пожелтеет, затем станет оранжевым, потом кровавокрасным. Если исходный раствор был слабым, то эта окраска может сохраняться долго - получен коллоидный аморфный селен. Если же концентрация кислоты была достаточно высокой, то почти сразу же после начала реакции в осадок начнет выпадать тонкий порошок. Его окраска - от ярко-красной до густо-бордовой, такой, как у черных гладиолусов. Это элементный селен, аморфный порошкообразный элементный селен.

Его можно перевести в стеклообразное состояние, нагрев до 220°С, а затем резко охладив. Даже если цвет порошка был ярко-красным, стеклообразный селен будет почти черного цвета, красный оттенок заметен лишь на просвет.

Можно сделать и другой опыт. Тот же красный порошок (немного!) размешайте в колбе с сероуглеродом. На скорое растворение не рассчитывайте - растворимость аморфного селена в CS 2 0,016% при нуле и чуть больше (0,1%) при 50°С. Присоедините к колбе обратный холодильник и кипятите содержимое примерно 2 часа. Затем образующуюся светло-оранжевую с зеленоватым оттенком жидкость медленно испарите в стакане, накрытом несколькими слоями фильтровальной бумаги, и вы получите еще одну разновидность селена - кристаллический моноклинный селен.

Кристаллы-клинышки мелкие, красного или оранжево-красного цвета. Они плавятся при 170°С, но если нагревать медленно, то при 110-120°С кристаллы изменятся: альфа-моноклинный селен превратится в бета-моноклинный - темно-красные широкие короткие призмы. Таков селен. Тот самый селен, который обычно серый.

Серый селен (иногда его называют металлическим) имеет кристаллы гексагональной системы. Его элементарную ячейку можно представить как несколько деформированный куб. При правильном кубическом строении шесть соседей каждого атома удалены от него на одинаковое расстояние, селен же построен чуть-чуть иначе. Все его атомы как бы нанизаны на спиралевидные цепочки, и расстояния между соседними атомами в одной цепи примерно в полтора раза меньше расстояния между цепями. Поэтому элементарные кубики искажены.

Плотность серого селена 4,79 г/см3, температура плавления 217°С, а кипения 684,8-688°С. Раньше считали, что и серый селен существует в двух модификациях - SeA и SeB, причем последняя лучше проводит тепло и электрический ток; последующие опыты опровергли эту точку зрения.

Приступая к опытам, нужно помнить, что селен и все его соединения ядовиты. Экспериментировать с селеном можно только под тягой, соблюдая все правила техники безопасности. «Многоликость» селена лучше всего объясняется с позиций сравнительно молодой науки о неорганических полимерах.

Полимерология селена

Эта наука еще так молода, что многие основные представления не сформировались в ней достаточно четко. Нет даже общепринятой классификации неорганических полимеров. Известный советский химик действительный член Академии наук СССР В. В. Коршак предлагал делить все неорганические полимеры прежде всего на гомоцепные и гетероцепные. Молекулы первых составлены из атомов одного вида, а вторых - из атомов двух или нескольких элементов.

Элементный селен (любая модификация!) - это гомоцепной неорганический полимер. Естественно, что лучше всего изучен термодинамически устойчивый серый селен. Это полимер с винтообразными макромолекулами, уложенными параллельно. В цепях атомы связаны ковалентно, а молекулы-цепи объединены молекулярными силами и частично - металлической связью.

Даже расплавленный или растворенный селен не «делится» на отдельные атомы. При плавлении селена образуется жидкость, состоящая опять-таки из цепей и замкнутых колец. Есть восьмичленные кольца Se 8 ,

есть и более многочисленные «объединения». То же и в растворе. Попытки определить молекулярный вес селена, растворенного в сероуглероде, дали цифру 631,68. Это значит, что и здесь селен существует в виде молекул, состоящих из восьми атомов. Видимо, это утверждение справедливо и для других растворов.

Газообразный селен существует в виде разрозненных атомов только при температуре выше 1500°С, а при более низких температурах селеновые пары состоят из двух-, шести- и восьмичленных «содружеств». До 900°С преобладают молекулы состава Se6, после 1000°C - Se 2 .

Что же касается красного аморфного селена, то он тоже полимер цепного строения, но малоупорядоченной структуры. В температурном интервале 70-90°C он приобретает каучукоподобные свойства, переходя в высокоэластическое состояние. Моноклинный селен, по-видимому, более упорядочен, чем аморфный красный, но уступает кристаллическому серому.

Все это выяснено в последние десятилетия, и не исключено, что по мере развития науки о неорганических полимерах многие величины и цифры еще будут уточняться. Это относится не только к селену, но и к сере, теллуру, фосфору - ко всем элементам, существующим в виде гомоцепных полимеров.

История селена, рассказанная его первооткрывателем

История открытия элемента № 34 небогата событиями. Диспутов и столкновений это открытие не вызвало, и не мудрено: селен открыт в 1817 г. авторитетнейшим химиком своего времени Йенсом Якобом Берцелиусом. Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие.

«Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светлокоричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королек. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура . Ган заметил при этом, что на руднике в Фалюне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал все, что образовалось при получении серной кислоты путем сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашел, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого (луна), так как теллур назван по имени Tellus - нашей планеты».

Как Луна - спутник Земли, так и селен - спутник теллура.

Первые применения селена

«Из всех областей применения селена самой старой и, несомненно, самой обширной является стекольная и керамическая промышленность».

Эти слова взяты из «Справочника по редким металлам», выпущенного в 1965 г. Первая половина этого утверждения бесспорна, вторая вызывает сомнения. Что значит «самой обширной»? Вряд ли эти слова можно отнести к масштабам потребления селена той или иной отраслью. Вот уже на протяжении многих лет главный потребитель селена - полупроводниковая техника. Тем не менее роль селена в стеклоделии достаточно велика и сейчас. Селен, как и марганец , добавляют в стеклянную массу, чтобы обесцветить стекло, устранить зеленоватый оттенок, вызванный примесью соединений железа . Соединение селена с кадмием - основной краситель при получении рубинового стекла; этим же веществом придают красный цвет керамике и эмалям.

В сравнительно небольших количествах селен используют в резиновой промышленности - как наполнитель, и в сталелитейной - для получения сплавов мелкозернистой структуры. Но не эти применения элемента № 34 главные, не они вызывали резкое увеличение спроса на селен в начале 50-х годов. Сравните цену селена в 1930 и 1956 г.: 3,3 доллара за килограмм и 33 соответственно. Большинство редких элементов за это время стали дешевле, селен же подорожал в 10 раз! Причина в том, что как раз в 50-е годы стали широко использоваться полупроводниковые свойства селена.

Выпрямитель, фотоэлемент, солнечная батарея

Обычный серый селен обладает полупроводниковыми свойствами, это полупроводник p-типа, т. е. проводимость в нем создается главным образом не электронами, а «дырками». И что очень важно, полупроводниковые свойства селена ярко проявляются не только в идеальных монокристаллах, но и в поликристаллических структурах.

Но, как известно, с помощью полупроводника только одного типа (неважно какого) электрический ток нельзя ни усилить, ни выпрямить. Переменный ток превращается в постоянный на границе полупроводников р- и n-типов, когда осуществляется так называемый р-п-переход. Поэтому в селеновом выпрямителе вместе с селеном часто работает сульфид кадмия - полупроводник n-типа. А делают селеновые выпрямители так.

На никелированную железную пластинку наносят тонкий, 0,5-0,75миллиметровый, слой селена. После термообработки сверху наносят еще и «барьерный слой» сульфида кадмия. Теперь этот «сэндвич» может пропускать ноток электронов практически лишь в одном направлении: от железной пластины к «барьеру» и через «барьер» на уравновешивающий электрод. Обычно эти «сэндвичи» делают в виде дисков, из которых собирают собственно выпрямитель. Селеновые выпрямители способны преобразовать ток в тысячи ампер.

Другое практически очень важное свойство селена-полупроводника - его способность резко увеличивать электропроводность под действием света. На этом свойстве основано действие селеновых фотоэлементов и многих других приборов.

Следует иметь в виду, что принципы действия селеновых и цезиевых фотоэлементов различны. Цезий под действием фотонов света выбрасывает дополнительные электроны. Это явление внешнего фотоэффекта. В селене же под действием света растет число дырок, его собственная электропроводность увеличивается. Это внутренний фотоэффект.

Влияние света на электрические свойства селена двояко. Первое - это уменьшение его сопротивления на свету. Второе, не менее важное - фотогальванический эффект, т. е. непосредственное преобразование энергии света в электроэнергию в селеновом приборе. Чтобы вызвать фото- гальванический эффект, нужно, чтобы энергия фотонов была больше некоей пороговой, минимальной для данного фотоэлемента, величины.

Простейший прибор, в котором используется именно этот эффект, - экспонометр, которым мы пользуемся при фотосъемке, чтобы определить диафрагму и выдержку. Прибор реагирует на освещенность объекта съемки, а все прочее за нас уже сделали (пересчитали) те, кто конструировал экспонометр. Селеновые экспонометры распространены весьма широко - ими пользуются и любители и профессионалы.

Более сложные устройства того же типа - солнечные батареи, работающие на Земле и в космосе. Принцип действия их тот же, что у экспонометра. Только в одном случае образующийся ток лишь отклоняет тоненькую стрелку, а в другом питает целый комплекс бортовой аппаратуры искусственного спутника Земли.

Копию снимает селеновый барабан

В 1938 г. американский инженер Карлсон запатентовал метод «селеновой фотографии», который сейчас называют ксерографией, или электрографией. Это, пожалуй, самый быстрый способ получения высококачественных черно-белых копий с любого оригинала - будь то чертеж, гравюра или оттиск журнальной статьи. Важно, что этим способом можно получать (и получать быстро) десятки и сотни копий, а если оригинал бледен, копни можно сделать намного более контрастными. И не нужно специальной бумаги - ксерографическую копию можно сделать даже на бумажной салфетке.

Электрографические машины сейчас выпускают во многих странах, принцип их действия повсюду один и тот же. В основе их действия - уже упоминавшийся внутренний фотоэффект, присущий селену. Главная деталь электрографической машины - металлический барабан, очень гладкий, обработанный по высшему 14-му классу чистоты и сверху покрытый слоем селена, осажденного в вакууме.

Действует эта машина таким образом. Оригинал, с которого предстоит снять копию, вставляют в приемное окно. Подвижные валики переносят его под яркий свет люминесцентных ламп, а система, состоящая из зеркал и фотообъектива, передает изображение на селеновый барабан. Тот уже подготовлен к приему: рядом с барабаном установлен коротрон - устройство, создающее сильное электрическое поле. Попадая в зону действия коротрона, часть селенового барабана заряжается статическим электричеством определенного знака. Но вот на селен спроектировали изображение, и освещенные отраженные светом участки сразу разрядились - электропроводность выросла и заряды ушли. Но не отовсюду. В тех местах, которые остались в тени благодаря темным линиям и знакам, заряд сохранился. Этот заряд в процессе «проявления» притянет частицы тонкодисперсного красителя, тоже уже подготовленного.

Перемешиваясь в сосуде со стеклянным бисером, частички красителя тоже, как и барабан, приобрели заряды статического электричества. Но их заряды противоположного знака; обычно барабан получает положительные заряды, а краситель - отрицательные. Положительный же заряд, но более сильный, чем на барабане, получает и бумага, на которую нужно перенести изображение.

Когда ее плотно прижмут к барабану (разумеется, это делается не вручную, до барабана вообще нельзя дотрагиваться), более сильный заряд перетянет к себе частички красителя, и электрические силы будут удерживать краситель на бумаге. Конечно, рассчитывать на то, что эти силы будут действовать вечно или по крайней мере достаточно долго, не приходится. Поэтому последняя стадия получения электрографических копий - термообработка, происходящая тут же, в машине.

Применяемый краситель способен плавиться и впитываться бумагой. После термообработки он надежно закрепляется на листе (его трудно стереть резинкой). Весь процесс занимает не больше 1,5 минуты. А пока шла термообработка, селеновый барабан успел повернуться вокруг своей оси и специальные щетки сняли с него остатки старого красителя. Поверхность барабана готова к приему нового изображения.