MEGHATÁROZÁS
Szelén fő (A) alcsoport VI. csoportjának negyedik periódusában található Periódusos táblázat. Nem fém. Megnevezés - Se. A sorszám 34.
A szelén szabad állapotban számos allotróp módosulatot képez, amelyek közül a legstabilabb az amorf szelén, amely vörösesbarna por, és a szürke szelén, amely fémes fényű, rideg kristályokat képez. Szelén félvezető.
Szelén vegyértéke a vegyületekben
A szelén a harmincnegyedik elem a D.I. periódusos rendszerében. Mengyelejev. A negyedik periódusban van a VIA csoportban. A szelénatom magja 34 protont és 45 neutront tartalmaz (tömegszáma 79). A szelénatomban négy energiaszint található, amelyeken 34 elektron található (1. ábra).
Rizs. 1. A szelénatom szerkezete.
A szelénatom elektronikus képlete alapállapotban a következő:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 .
És az energiadiagram (csak a külső energiaszintű elektronokhoz készült, amelyeket egyébként vegyértéknek neveznek):
Miután kettő párosítatlan elektronok azt jelzi, hogy a szelén vegyületeiben (H 2 Se) képes II-es vegyértéket (alacsonyabb vegyértéket) mutatni.
A szelénatomot számos gerjesztett állapot jellemzi, mivel a 4-es pályák d-alszintek üresek (a negyedik energiarétegen a 4s- és 4p-alszinteken kívül van egy 4d-alszint is). Először az elektronokat gőzöljük 4 p-alszintek és elfoglalni ingyenes d-pályák, és utána - elektronok 4 s- alszint:
A gerjesztett állapotban négy és hat párosítatlan elektron jelenléte azt jelzi, hogy a szelén vegyületeiben IV (SeO 2) és VI (H 2 SeO 4) (magasabb vegyérték) vegyértéket mutat.
Példák problémamegoldásra
1. PÉLDA
2. PÉLDA
| Gyakorlat | Mekkora tömegű szelén(VI)-oxidot kell adni 100 g 15%-os szelénsavoldathoz, hogy a tömeghányad megkétszereződjön? |
| Megoldás | Írjuk fel a reakcióegyenletet: SeO 3 + H 2 O \u003d H 2 SeO 4. Határozza meg a szelénsav tömegét a kiindulási oldatban: ω = moldat / moldat × 100%. mszolút = ω / 100% ×m oldat ; m oldott anyag (H 2 SeO 4) \u003d ω (H 2 SeO 4) / 100% × m oldat (H 2 SeO 4); moldátum (H 2 SeO 4) \u003d 15 / 100% × 100 \u003d 15 g. Legyen x mol szelén-oxid (VI) mólszáma, amelyet a szelénsav oldatához kell adni ahhoz, hogy a tömeghányad megduplázódjon. Ekkor a szelén-oxid tömege (VI) ( moláris tömeg- 127 g/mol) egyenlő: m (SeO 3) \u003d n (SeO 3) × M (SeO 3); m (SeO 3) \u003d x × 127 \u003d 127x. Az n (SeO 3) reakcióegyenlet szerint: n (H 2 SeO 4) = 1:1, azaz. n (SeO 3) \u003d n (H 2 SeO 4) \u003d x mol. Ezután a szelén(VI)-oxid hozzáadása után képződött szelénsav tömege egyenlő lesz (móltömeg - 145 g / mol): m 2 (H 2 SeO 4) \u003d n (H 2 SeO 4) × M (H 2 SeO 4); m 2 (H 2 SeO 4) \u003d x × 145 \u003d 145x. Határozza meg az új oldat tömegét és a benne lévő szelénsav tömegét: m ’ oldat (H 2 SeO 4) = m oldat (H 2 SeO 4) + m (SeO 3) = 100 + 127x; m 3 (H 2 SeO 4) \u003d m oldott anyag (H 2 SeO 4) + m 2 (H 2 SeO 4) \u003d 15 + 145x. Számítsa ki a szelén-oxid (VI) tömegét, amelyet hozzá kell adni 15%-os szelénsav oldathoz, hogy a tömeghányad megkétszereződjön: ω ‘(H 2 SeO 4) \u003d m 3 (H 2 SeO 4) / m ’ oldat (H 2 SeO 4) × 100%; 0,3 \u003d 15 + 145x / 100 + 127x; x = 0,14, azaz n (Se03) = 0,14 mol; m (SeO 3) = 0,14 × 127 \u003d 17,8 g. |
| Válasz | A szelén(VI)-oxid tömege 17,8 g. |
A szelént 1817-ben Jens Jakob Berzelius fedezte fel. Magának Berzeliusnak a története a felfedezésről megmaradt: „Gottlieb Hahnnal együttműködve megvizsgáltam azt a módszert, amellyel Gripsholmban kénsavat állítanak elő. Kénsavban csapadékot találtunk, amely részben vörös, részben világos. barna... A kíváncsiság, amelyet az a remény inspirált, hogy ebben a barna csapadékban egy új ritka fémet fedezhetek fel, arra késztetett, hogy megvizsgáljam a csapadékot... Megállapítottam, hogy a tömeg (vagyis a csapadék) egy eddig ismeretlen, nagyon hasonló fémet tartalmaz. Ennek a hasonlatnak megfelelően az új testet szelénnek (Selenium) neveztem el görögül. selhnh(hold), mivel a tellúr a Tellusról - bolygónkról kapta a nevét.
A természetben való tartózkodás:
Szeléntartalom a benne lévő földkéreg körülbelül 500 mg/t. A szelén 37 ásványt alkot, ezek közül elsősorban az ashavalit FeSe, klaustalit PbSe, timannit HgSe, guanahuatit Bi 2 (Se,S) 3, hastit CoSe 2, platina PbBi 2 (S, Se) 3 . Alkalmanként natív szelén található. A szelén fő ipari értéke a szulfidlelőhelyeknek van. A szulfidok szeléntartalma 7-110 g/t között van. A szelén koncentrációja tengervíz 4*10 -4 mg/l.
A szelént a kénsav, a cellulóz- és a papírgyártás hulladéktermékeiből nyerik, valamint jelentős mennyiségben nyerik a réz-elektrolit gyártás iszapját, amelyben a szelén ezüst-szelenid formájában van jelen. Számos módszert alkalmaznak a szelén iszapból történő előállítására: oxidatív pörkölés SeO 2 szublimálásával; oxidatív szinterezés szódával, a keletkező szelénvegyületek keverékének átalakítása Se(IV) vegyületekké és ezek redukálása elemi szelénné SO 2 hatására.
Fizikai tulajdonságok:
A molekulaszerkezet sokfélesége meghatározza a szelén létezését különféle allotróp módosulatokban: amorf (poros, kolloid, üveges) és kristályos (monoklinikus, a- És b-forma és hatszögletű g-forma). Az amorf (vörös) porított és kolloid szelént szelénsav oldatából a szeléngőz gyors lehűtésével redukálják. Üveges (fekete) szelént úgy állítanak elő, hogy a szelén bármilyen módosítását 220 °C fölé hevítik, majd gyors hűtést követnek. Üveges fényű és törékeny. Termodinamikailag a legstabilabb a hatszögletű (szürke) szelén. A szelén más formáiból nyerik olvadásig melegítéssel, lassú hűtéssel 180-210 °C-ra, és ezen a hőmérsékleten tartják. Rácsa párhuzamos atomok spirális láncaiból épül fel.
Kémiai tulajdonságok:
Normál hőmérsékleten a szelén ellenáll az oxigénnek, a víznek és a híg savaknak. Melegítéskor a szelén kölcsönhatásba lép az összes fémmel, szelenideket képezve. Oxigénben további melegítéssel lassan kék lánggal ég, SeO 2 -dioxiddá alakulva.
Halogénekkel, a jód kivételével, szobahőmérsékleten reagál SeF 6, SeF 4, SeCl 4, Se 2 Cl 2, SeBr 4 stb. vegyületeket képezve. A szelén klórral vagy brómos vízzel reagál az egyenlet szerint:
Se + 3Br 2 + 4H 2 O \u003d H 2 SeO 4 + 6 HBr
A hidrogén kölcsönhatásba lép a szelénnel t>200°C-on, H2Se-t adva.
Konc. H 2 SO 4 hidegben, a szelén feloldódik, adva zöld megoldás polimer kationokat tartalmazó Se 8 2+ .
Vízzel melegítve és konc. lúgok, aránytalan szelén oldatok:
3Se + 3H 2O = 2H 2 Se + H 2 SeO 3 és 3Se + 6KOH = K 2 SeO 3 + 2K 2 Se + 3H 2 O
szelén (-2) és szelén (+4) vegyületeit képezve.
Hasonlóképpen a szelén-kén feloldódik, ha Na 2 SO 3 vagy KCN oldatban melegítik, és Na 2 SSeO 3 (a tioszulfát analógja) vagy KCNSe (tiocianát analógja) keletkezik.
A legfontosabb kapcsolatok:
A szelénre a legjellemzőbb oxidációs állapotok a -2, +4, +6.
Szelén(IV)-oxid SeO 2- fehér fényes kristályok polimer molekulával (SeOsub> 2) sub> n, tpl. 350 °C. Gőzei sárgászöld színűek, rothadt retek illatúak, vízben könnyen oldódik, H 2 SeO 3 -ot képezve.
Szelénsav, H 2 SeO 3- fehér rombusz alakú kristályok, magas higroszkópossággal rendelkezik. Vízben jól oldódik. Instabil, 70°C fölé hevítve vízzé és szelén(IV)-oxiddá bomlik. A sók szelenitek.
Nátrium-szelenit, Na 2 SeO 3 színtelen kristályok, olvadáspont. Olvadáspont: 711 °C. Higroszkópos, vízben oldódik. Inert atmoszférában hevítve oxidokra bomlik. Levegőn hevítve szelenáttá oxidálódik: 2Na 2 SeO 3 + O 2 = 2Na 2 SeO 4
Szelén(VI)-oxid SeO 3- - színtelen kristályok, olvadáspont. 121 °C. Higroszkópos, vízzel reagál nagy hőleadással és H 2 SeO 4 képződéssel. Erős oxidálószer, hevesen reagál szerves anyagokkal
Szelénsav, H 2 SeO 4- színtelen kristályos anyag, vízben jól oldódik. Mérgező, higroszkópos, erős oxidálószer. A szelénsav azon kevés vegyületek egyike, amelyek hevítéskor feloldják az aranyat, és az arany(III)-szelenát vörös-sárga oldatát képezik.
2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
szelenátok- szelénsav sói. Nátrium-szelenát Na 2 SeO 4 - rombikus kristályok; tpl. 730 °C. Egy sav nátrium-oxiddal, hidroxiddal vagy karbonáttal történő semlegesítésével vagy nátrium-szelenit oxidációjával állítják elő. Vízben enyhén oldódik, 32 °C alatt kikristályosodik vizes oldatok dekahidrát Na 2 SeO 4 10H 2 O formájában
Hidrogén-szelenid, H 2 Se Színtelen gyúlékony gáz, kellemetlen szaggal. A szelén legmérgezőbb vegyülete. Levegőben közönséges hőmérsékleten könnyen oxidálódik szabad szelénné. Klór, bróm és jód hatására szabad szelénné is oxidálódik. Levegőben vagy oxigénben elégetve szelén(IV)-oxid és víz képződik. Több erős sav mint a H2S.
szelenidek- szelén vegyületei fémekkel. Kristályos anyagok, gyakran fémes fényűek. Vannak M 2 Se, MSe összetételű monoszelenidek; poliszelenidek M 2 Se n (kivéve Li), ahol n = 2-6; hidroszelenidek MHSe. A levegő oxigénje szelénné oxidálódik: 2Na 2 Se n + O 2 + 2H 2 O \u003d 2n Se + 4NaOH
Alkalmazás:
A szelént egyenirányítókban használják félvezető diódák, valamint fotoelektromos eszközökhöz, elektrofotográfiai fénymásolókhoz, foszforként televíziókban, optikai és jeleszközökben, termisztorokban stb. A szelént széles körben használják zöld üveg fehérítésére és rubinüvegek előállítására; a kohászatban - finomszemcsés szerkezetet adni az acélnak, javítani mechanikai tulajdonságaikat; a vegyiparban - katalizátorként.
A stabil szelén-74 izotóp lehetővé tette egy plazmalézer létrehozását az ultraibolya tartományban (mintegy milliárdszoros) hatalmas erősítéssel.
A szelén-75 radioaktív izotópot a gamma-sugárzás erőteljes forrásaként használják a hibák kimutatására.
Biológiai szerep és toxicitás:
A szelén szelenocisztein aminosav formájában jut be egyes fehérjék aktív helyeibe. Antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik, fokozza a retina fényérzékelését, számos enzimreakciót befolyásol. Az ember és az állatok szelénszükséglete nem haladja meg az 50-100 mcg/ttkg mennyiséget.
Polkovnikov A.A.
KhF Tyumen Állami Egyetem, 581 csoport. 2011
"Vegyész kézikönyve" weboldal:
Mit tudunk a szelénről? Az iskolai kémiaórákon azt mondták nekünk, hogy a szelén egy kémiai elem, sokfélét meg tudunk oldani kémiai egyenletekés részvételével figyelje meg a reakciókat. De annyi elem van a periódusos rendszerben, hogy lehetetlen a teljes információmennyiséget lefedni. Ezért mindent elég röviden leírunk.
Ebben a cikkben részletesen megismerkedhet a "szelén" nevű elemmel. Mi ez, milyen tulajdonságai vannak, hol található ez az elem a természetben és hogyan használják az iparban. Emellett fontos tudni, hogy milyen hatással van szervezetünkre.
Mi az a szelén
A fekete üveges szelént úgy lehet előállítani, hogy bármilyen módosítású elemet gyors hűtéssel 220 Celsius-fok hőmérsékletre melegítünk.
A hatszögletű szelén szürke színű. Ezt a termodinamikailag legstabilabb módosulást úgy is elérhetjük, hogy olvadáspontig hevítjük, további hűtéssel 180-210 Celsius fokra. Ennek a hőmérsékleti rendszernek a fenntartása némi időt vesz igénybe.
szelén-oxid
A szelén és az oxigén kölcsönhatása során számos oxid keletkezik: SeO 2, SeO 3, SeO, Se 2 O 5. Ebben az esetben a SeO 2 és SeO 3 szelénsav (H 2 SeO 3) és szelénsav (H 2 SeO 4) anhidridjei, amelyek szelenit és szelenát sóit képezik. Szelén-oxid SeO 2 (vízben jól oldódik), és a legstabilabb.
Mielőtt elkezdené kísérletezni ezzel az elemmel, érdemes megjegyezni, hogy a szelént tartalmazó vegyület mérgező, ezért minden biztonsági intézkedést meg kell tenni, például védőfelszerelést kell viselni és reakciókat kell végrehajtani
A szelén színe kellemes reakció során jelenik meg. Ha a kén-dioxidot, amely jó redukálószer, szelénsavval átengedjük egy lombikon, a keletkező oldat sárgás, majd narancssárga, végül vérvörös színű lesz.
Egy gyenge oldat lehetővé teszi amorf kolloid szelén előállítását. Ha a szelénsav koncentrációja magas, akkor a reakció során vörös-barna por válik ki. Ez egy amorf elemi szelénpor lesz.
Ahhoz, hogy egy anyagot üveges állapotba hozzon, fel kell melegíteni és erősen le kell hűteni. A szín feketére változik, de a vörös árnyalat csak a fényre nézve látható.
A kristályos monoklin szelén beszerzése kissé nehezebb lesz. Ehhez vegyen egy kis mennyiségű vörös port, és keverje össze szén-diszulfiddal. Az elegyet tartalmazó edényhez visszafolyató hűtőt kell csatlakoztatni és 2 órán át forralni. Hamarosan halvány narancssárga, enyhén zöld árnyalatú folyadék kezd kialakulni, amelyet lassan el kell párologtatni egy edényben.
Szelén alkalmazása
A szelént először a kerámia- és üvegiparban használták. Ezt mondja el nekünk az 1965-ös kiadású "Ritka fémek kézikönyve".
Az üvegmasszához szelént adnak, hogy elszínezzék az üveget, eltüntesse a zöldes árnyalatot, amely vasvegyületeket ad. Az üvegipari gyártáshoz szelén és kadmium vegyületet (kadmoselit CdSe) használnak. A kerámiagyártás során a kadmoselit vörös színt ad neki, és a zománcot is megfesti.
Kevés szelént használnak töltőanyagként a gumiiparban, valamint az acéliparban, hogy a keletkező ötvözetek finomszemcsés szerkezetűek legyenek.
A legtöbb félvezető technológia szelén felhasználásával készül. Ez volt a fő oka az ilyen anyagok, például a szelén költségének növekedésének. Az ár 3,3 dollárról 33 dollárra emelkedett kilónként 1930-ban, illetve 1956-ban.
A szelén ára a világpiacon 2015-ben 68 dollár volt 1 kg-onként. Míg 2012-ben ennek a fémnek egy kilogrammja körülbelül 130 dollárba került kilogrammonként. A szelén iránti kereslet (ezt az ár is igazolja) a magas kínálat miatt csökken.
Az anyagot széles körben használják fényképészeti berendezések gyártásában is.
A szelén jelenléte az emberi szervezetben
Szervezetünk körülbelül 10-14 milligrammot tartalmaz ebből az anyagból, amely nagyobb mértékben koncentrálódik olyan szervekben, mint a máj, vese, szív, lép, férfiaknál a herék és a hímivarsejtek, valamint a sejtmagok.
Az emberi szervezetnek alacsony az igénye olyan nyomelemekre, mint a szelén. Csak 55-70 mikrogramm felnőtteknek. A maximális napi adag 400 mikrogramm. Van azonban egy Keshan-kór nevű betegség, amely akkor fordul elő, ha ez az elem hiányos. Körülbelül a 60-as évekig a szelén mérgező anyagnak számított negatív hatás az emberi testen. De egy részletes tanulmányozás után az ellenkező következtetéseket vonták le.
Gyakran kóros szeléntartalom észlelésekor az orvosok speciális cink-szelén-magnézium kombinációt tartalmazó készítményeket írhatnak fel, olyan anyagokat, amelyek együttesen pótolják a szervezet hiányát. Természetesen nem zárja ki a szelént tartalmazó termékeket.
Hatás a testre
Selena nagyon is hozzátartozik fontos szerep a szervezet élete során:
- aktiválja az immunrendszert - "stimulálja" a leukocitákat a káros mikroorganizmusok (vírusok) elleni aktívabb hatás érdekében;
- lassítja az öregedési folyamatot a szervezetben;
- csökkenti az aritmia, a hirtelen koszorúér-halál vagy az oxigénéhezés kockázatát a koleszterin oxidációjának lelassításával;
- felgyorsítja az agy véráramlását, aktiválja a szellemi tevékenységet, enyhíti a blues és a depresszió tüneteit (fáradtság, letargia, depresszió és szorongás);
- gátolja a rákos sejtek fejlődését, amelyek antioxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek;
- a szelén aktívan küzd a szabad gyökök ellen;
- ha kölcsönhatásba lép az E-vitaminnal, gyulladáscsökkentőként hat.
Természetesen nem lehet figyelmen kívül hagyni a nyomelemek olyan fontos tulajdonságát, mint a veszélyes vírusok elleni küzdelem: HIV / AIDS, hepatitis, Ebola.
A szelén jelenléte miatt a vírus a sejt belsejében marad; Az anyag megakadályozza a vírus terjedését a szervezetben. De ha a szelén nem elegendő, akkor a funkciója nem működik megfelelően.
A szelén jóddal történő kombinációja segít megállítani a progresszív pajzsmirigybetegséget (tiroxinhiány), és bizonyos esetekben serkenti a betegség visszafejlődését (gyakrabban gyermekeknél).
Az orvostudományban is a szelént használják a cukorbetegség megelőzésére, mivel felgyorsítja a szervezet glükóz fogyasztását.
A vitaminokat tartalmazó gyógyszer terhes nők számára írható fel. Segít megbirkózni a toxikózis tüneteivel, enyhíti a fáradtságot és felvidít.
szelénhiány
Miért hiányozhat a szervezetből olyan anyag, mint a szelén? Mi ez - "szelénhiány" és hogyan kell kezelni? Valójában ez egy kellemetlen betegség, annak ellenére, hogy meglehetősen ritkán fordul elő.
Fontos tudni, hogy ennek az anyagnak a legrosszabb ellensége természetesen a szénhidrátok - liszt, édes. Ezekkel kombinálva a szelén nagyon rosszul szívódik fel a szervezetben, és ez annak hiányához vezethet.
Milyen jelei vannak a hiányosságnak? Először is érdemes megjegyezni, hogy szelénhiány esetén a hatékonyság és az általános hangulat csökken.
A szelénhiány gyengíti az immunrendszert, aminek következtében a szervezet fogékonyabbá válik a különböző lelki és testi betegségekre.
Ezenkívül ennek az anyagnak a szervezetben való hiánya esetén az E-vitamin asszimilációs folyamata megszakad.
A szelénhiány fő jelei: izom- és ízületi fájdalmak, idő előtti fáradtság, vérszegénység, súlyosbodó vese- és hasnyálmirigy-betegségek.
De ha bármelyik tünetet érzi, semmi esetre sem szabad öngyógyítást végeznie gyógyszeres kezeléssel. Feltétlenül keresse fel orvosát, és konzultáljon bizonyos gyógyszerek szedésének szükségességéről. Ellenkező esetben önállóan túl sok szelént okozhat, ami bizonyos esetekben rosszabb. Például, ha egy rákos személy ellenőrizetlenül szed szelént, előfordulhat, hogy a kemoterápia (kemoterápia) nem működik.
szelén felesleg
A szelénnel való túltelítettség szintén negatív hatással van a szervezetre. A felesleg főbb jelei: a haj és a köröm károsodása, a fogak károsodása, fáradtság és maradandó idegösszeomlás, étvágytalanság, bőrgyulladás, ízületi gyulladás megjelenése, valamint a bőr sárgasága és hámlása.
De ha nem dolgozik szelénbányászati létesítményekben, vagy nem lakik olyan helyek közelében, ahol ezt az anyagot bányászják, akkor nem félhet a szelén feleslegétől a szervezetben.
szelénben gazdag ételek
A legtöbb szelén a húsban és a májban található – sertés-, marha-, csirke-, kacsa- vagy pulykamájban. Például 100 gramm pulykamáj 71, sertéshús pedig 53 mikrogramm szelént tartalmaz.
100 gramm poliphús 44,8 mikrogramm szelént tartalmaz. Ezenkívül az étrendnek tartalmaznia kell olyan élelmiszereket, mint a garnélarák, vörös hal, tojás, kukorica, rizs, bab, árpa dara és lencse, búza, borsó, brokkoli, inaktív sütőélesztő (60 fokra felmelegített vízzel kezelve). Ne feledkezzünk meg a diófélékről sem – a pisztácia, a mandula, a dió és a földimogyoró is tartalmaz szelént, bár kis mennyiségben.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a termékek feldolgozása során az anyag elveszik, a konzervek és a koncentrátumok kétszer kevesebb szelént tartalmaznak, mint a friss termékek. Ezért lehetőség szerint minél több friss, szeléntartalmú élelmiszert kell fogyasztani.
