Знаходження селену в природі та його отримання
Селен в обсязі 500 мг/т міститься в земній корі. Основні риси речовини можна визначити по близькому відношенню іонних радіусів селену і сірки. З “місячним” елементом утворюються 37 мінералів, включаючи:
- ашаваліт;
- гуанахуатит;
- клаусталіт;
- платиніт;
- тіманніт;
- хастіт.
Селен, у вигляді самородків, зустрічається досить рідко. Його мінерали можна знайти частіше, але добувають матеріал, в основному, з сульфідів. У цих сполуках об’єм неметалу варіюється в межах 7-100 г/т. У морській воді концентрація речовини становить 0,4 мкг/л.
Сировину обробляють концентрованою сірчаною кислотою з нітратом натрію. В результаті реакції утворюється селенова кислота з формулою H2SeO3 та в невеликому об’ємі селенатна кислота (H2SeO4). Потім селенатну кислоту обробляють сірчистим газом і отримують елементарний селен і сірчану кислоту.
Щоб очистити отриманий осад, його спалюють в кисні, який насичують парами азотної кислоти. В результаті утворюється чистий діоксид селену. У розчин SeO2 додають соляну кислоту, потім через неї пропускають сірчистий газ, після чого потрібний елемент осідає. Отриману речовину переплавляють та фільтрують через склотканинне або активоване вугілля. Остання стадія очищення селену складається з його дистиляції в вакуумі.
Будова атома і структура
Селен знаходиться в 4-му періоді VI групи хімічних елементів. Неметал має порядковий номер 34, його позначення в таблиці — Se. Атомна маса становить 78,96 а. е. м., електронна формула селена — 1s22s22p63s23p63d104s24p4. Атом селену має ядро з позитивним зарядом +34. У нього входять 34 протони, 45 нейронів та 34 електрони, які рухаються по 3-м орбітам.
Речовина може бути представлена у двох модифікаціях:
- кристалічна (моноклінний і гексагональний селен);
- аморфна.
У другому випадку селен має порошкоподібну, колоїдну або склоподібну форму. Аморфна модифікація нестійка. Червоний порошкоподібний або колоїдний селен утворюється при відновленні з розчину селенатної кислоти. Щоб отримати склоподібну форму чорного кольору, речовину будь-якої модифікації нагрівають до температури 220 °C, а потім відразу ж охолоджують.
Гексагональний селен темно-сірого відтінку стійкий в термодинамічних умовах. Будь-яку форму речовини нагрівають до температури плавлення і потім охолоджують до 180-200°C, витримуючи цей показник певний період.
Фізичні особливості
Селен належить до групи халькогенів. Неметал являє собою крихку і непрозору речовину чорного кольору. У нестійкій формі має відтінок кіновар. Володіє металічним блиском.
Основні характеристики селену в гексагональніймодифікації:
- твердість за шкалою Мооса — 2;
- густина – 4,8 г/см3;
- температура плавлення – 217 °C;
- температура кипіння – 685-688°C;
- колір риси – червоний.
Гнучкий матеріал належить до діамагнетиків. Він характеризується високим оптичним рельєфом і анізотропією. Колір мінералу в повітрі – білий. У імерсії (мікроскопічне спостереження) відтінок стає темнішим і може бути сірувато-коричневим. Тільки на просвіті хімічний елемент набуває червоного забарвлення.
Хімічна властивість
Оскільки селен характеризується двома неспареними електронами, ступінь окислення селену дорівнює +2. Але у речовини є вакантні орбіталі на четвертому рівні 4d-підрівня. Це говорить про те, що елемент може перебувати в збудженому стані, при якому ступінь окислення змінюється на +4.
Проста речовина селен відрізняється меншою активністю, ніж сірка. Елемент здатний самостійно горіти в повітрі. Окислення селену відбувається тільки при нагріванні. Речовина горить синім полум’ям. Бурхливі реакції з селеном спостерігаються при взаємодії з лужними металами.
Хімічний елемент може утворювати з киснем кілька оксидів. SeO2 і SeO3 виступають ангідридами селенистої кислоти, з якої отримують селенат і селеніт. Також неметал може утворювати SeO і SeO5. Діоксид селену (SeO2) являє собою кристалічну речовину. Він добре розчиняється у воді і вважається досить стійким з’єднанням.
Заходи безпеки при роботі з селеном
“Місячний” елемент належить до третього класу небезпеки, тому з токсичною речовиною та її сполуками слід працювати обережно. За характером впливу на людський організм селен нагадує миш’як. Він може вражати печінку, нирки і ЦНС. У металевій формі речовина менш токсична. Найбільш небезпечними сполуками вважаються:
- діоксид селену;
- селеноводень;
- селеніти натрію або літію.
При контакті з солями селену можуть виникнути опіки або алергічна реакція у вигляді дерматиту. Діоксид селену викликає різкий біль і оніміння. Сполуки хімічного елемента можуть сильно подразнити слизові оболонки. Також вони викликають почервоніння, а при попаданні в органи зору — ріжучий біль, сльозотеча і кон’юнктивіт.
Сфери застосування селену
Селен, а також його сполуки і сплави, широко використовуються як напівпровідника для випрямлячів змінного струму. У сучасній технології застосовують селеніди вісмуту, олова, свинцю, сурми.
Неметал використовується і в інших областях:
- Ця речовина необхідно при створенні фототехніки.
- У вигляді джерела випромінювання для дефектоскопії застосовують радіоактивний ізотоп селен-75.
- Селен може використовуватися як наповнювач в гумовій промисловості.
- У металургії елемент необхідний для додання отриманим сплавом дрібнозернистої структури.
- У скляній промисловості речовина використовується для знебарвлення або фарбування прозорого матеріалу в червоні або рожеві відтінки. Зазвичай для цього вибирають металеву форму елемента або селенистокислий натрій. Селеном пофарбовані рубінові зірки Московського Кремля.
- Матеріал застосовується і у виробництві керамічних виробів, яким він надає червонуваті відтінки. Також цією речовиною фарбують емалі.
Препарати з селеном застосовують в профілактиці розвитку різних хвороб. У малих концентраціях речовина пригнічує гістамін. Селен має протиалергічний і антидистрофічний ефект. Солі неметалу позбавляють від гіпотонії при шоці і колапсі.
Значення для людини
Селен – життєво необхідний для живих організмів мікроелемент. Він міститься в активних центрах деяких білків у вигляді амінокислот селеноцистеїну.
ТЕЛУР
Комментариев нет:
Отправить комментарий