Selen (Se), một nguyên tố hóa học trong nhóm oxy (Nhóm 16 [VIa] của bảng tuần hoàn), liên minh chặt chẽ về các tính chất hóa học và vật lý với các nguyên tố lưu huỳnh và Tellurium. Selenium rất hiếm, chiếm khoảng 90 phần tỷ vỏ Trái đất. Nó đôi khi được tìm thấy không có tổ chức, đi kèm với lưu huỳnh tự nhiên, nhưng thường được tìm thấy kết hợp với các kim loại nặng (đồng, thủy ngân, chì hoặc bạc) trong một vài khoáng chất. Nguồn thương mại chính của selen là sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện đồng; công dụng chính của nó là sản xuất các thiết bị điện tử, bột màu và sản xuất thủy tinh. Selen là một kim loại (một nguyên tố trung gian có tính chất giữa các kim loại và phi kim). Dạng màu xám, kim loại của nguyên tố ổn định nhất trong các điều kiện thông thường; hình thức này có đặc tính bất thường là tăng đáng kể độ dẫn điện khi tiếp xúc với ánh sáng. Các hợp chất Selenium gây độc cho động vật; thực vật được trồng trong đất seleniferous có thể tập trung các yếu tố và trở nên độc hại.
yếu tố nhóm oxy: Sự xuất hiện và sử dụng tự nhiên
Nguyên tố selen (ký hiệu Se) hiếm hơn nhiều so với oxy hoặc lưu huỳnh, bao gồm khoảng 90 phần tỷ của lớp vỏ của
.Thuộc tính nguyên tố
| số nguyên tử | 34 |
|---|---|
| trọng lượng nguyên tử | 78,96 |
| khối lượng đồng vị ổn định | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| độ nóng chảy | |
| vô định hình | 50 ° C (122 ° F) |
| màu xám | 217 ° C (423 ° F) |
| điểm sôi | 685 ° C (1.265 ° F) |
| tỉ trọng | |
| vô định hình | 4,28 gram / cm 3 |
| màu xám | 4,79 gram / cm 3 |
| trạng thái oxy hóa | −2, +4, +6 |
| cấu hình electron | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Lịch sử
Năm 1817, nhà hóa học người Thụy Điển Jöns Jacob Berzelius đã ghi nhận một chất màu đỏ do quặng sunfua từ các mỏ của Pháp Luân, Thụy Điển. Khi vật liệu màu đỏ này được điều tra vào năm sau, nó đã được chứng minh là một nguyên tố và được đặt theo tên của nữ thần Mặt trăng hoặc Mặt trăng Selene. Một loại quặng có hàm lượng selen cao bất thường đã được Berzelius phát hiện chỉ vài ngày trước khi ông thực hiện báo cáo của mình với các xã hội khoa học trên thế giới về selen. Khiếu hài hước của anh ấy thể hiện rõ qua cái tên anh ấy đã cho quặng, eucairite, nghĩa là chỉ trong thời gian.
Xuất hiện và sử dụng
Tỷ lệ selen trong lớp vỏ Trái đất là khoảng 10 −5 đến 10 −6 %. Nó đã được thu được chủ yếu từ các slime anode (tiền gửi và vật liệu còn lại từ cực dương) trong tinh chế điện phân của đồng và niken. Các nguồn khác là bụi khói trong sản xuất đồng và chì và các khí được hình thành trong quá trình rang pyrites. Selen đi kèm với đồng trong quá trình tinh chế kim loại đó: khoảng 40% lượng selen có trong quặng ban đầu có thể tập trung ở đồng lắng đọng trong các quá trình điện phân. Khoảng 1,5 kg selen có thể thu được từ một tấn đồng luyện kim.
Khi được kết hợp với một lượng nhỏ vào thủy tinh, selen đóng vai trò là chất khử màu; với số lượng lớn hơn, nó tạo cho kính một màu đỏ rõ ràng rất hữu ích trong đèn tín hiệu. Nguyên tố này cũng được sử dụng để chế tạo men đỏ cho đồ gốm và đồ thép, cũng như lưu hóa cao su để tăng khả năng chống mài mòn.
Những nỗ lực sàng lọc Selen là lớn nhất ở Đức, Nhật Bản, Bỉ và Nga.
Phân bổ
Sự phân bổ của selen không rộng như lưu huỳnh và các đồng vị chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Chỉ có hai loại tinh thể selen được cấu tạo từ các phân tử Se 8 tuần hoàn: được chỉ định là α và, cả hai đều tồn tại dưới dạng tinh thể đơn sắc màu đỏ. Một allotrope màu xám có tính chất kim loại được hình thành bằng cách giữ bất kỳ dạng nào khác ở 200 nhiệt độ 220 ° C và ổn định nhất trong các điều kiện thông thường.
Một dạng vô định hình (không tinh thể), màu đỏ, dạng bột của selenium tạo ra khi dung dịch axit selenious hoặc một trong các muối của nó được xử lý bằng sulfur dioxide. Nếu các dung dịch rất loãng, các hạt cực mịn của giống này sẽ tạo ra huyền phù keo đỏ trong suốt. Rõ ràng thủy tinh màu đỏ là kết quả của một quá trình tương tự xảy ra khi thủy tinh nóng chảy có chứa selenite được xử lý bằng carbon. Một loại selenium thủy tinh, gần như đen được hình thành bằng cách làm lạnh nhanh các sửa đổi khác từ nhiệt độ trên 200 ° C. Sự chuyển đổi dạng thủy tinh này thành các đồng vị tinh thể màu đỏ diễn ra khi làm nóng nó trên 90 ° C hoặc khi giữ nó tiếp xúc với các dung môi hữu cơ, như chloroform, ethanol hoặc benzen.
Sự chuẩn bị
Selen tinh khiết thu được từ các chất nhờn và bùn được hình thành trong sản xuất axit sunfuric. Selen đỏ không tinh khiết được hòa tan trong axit sulfuric với sự có mặt của một tác nhân oxy hóa, chẳng hạn như kali nitrat hoặc một số hợp chất mangan. Cả axit selenious, H 2 SeO 3 và axit selenic, H 2 SeO 4, đều được tạo thành và có thể được lọc từ vật liệu không hòa tan còn lại. Các phương pháp khác sử dụng quá trình oxy hóa bằng không khí (rang) và đun nóng bằng natri cacbonat để tạo ra natri selenit hòa tan, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O và natri selenate, Na 2 SeO 4. Clo cũng có thể được sử dụng: tác dụng của nó đối với selenide kim loại tạo ra các hợp chất dễ bay hơi bao gồm selenium dichloride, SeCl 2; tetraclorua selen, SeCl 4; diselenium dichloride, Se 2 Cl 2; và selenium oxychloride, SeOCl 2. Trong một quá trình, các hợp chất selen này được chuyển đổi bằng nước thành axit selenious. Selen cuối cùng được thu hồi bằng cách xử lý axit selenious bằng sulfur dioxide.
Selen là thành phần phổ biến của quặng có giá trị về hàm lượng bạc hoặc đồng; nó trở nên tập trung trong các chất nhờn lắng đọng trong quá trình tinh chế điện phân của kim loại. Các phương pháp đã được phát triển để tách selen khỏi các chất nhờn này, cũng chứa một số bạc và đồng. Làm tan chảy chất nhờn tạo thành bạc selenide, Ag 2 Se và đồng (I) selenide, Cu 2 Se. Điều trị các selen này bằng axit hypochlorous, HOCl, cho selenit hòa tan và selenat, có thể giảm bằng sulfur dioxide. Sự tinh chế cuối cùng của selen được thực hiện bằng cách chưng cất lặp đi lặp lại.
Tính chất vật lý điện
Tính chất vật lý nổi bật nhất của selen tinh thể là tính quang dẫn của nó: khi chiếu sáng, độ dẫn điện tăng hơn 1.000 lần. Hiện tượng này là kết quả của việc thúc đẩy hoặc kích thích các electron được giữ tương đối lỏng lẻo bằng ánh sáng đến trạng thái năng lượng cao hơn (gọi là các mức dẫn), cho phép di chuyển electron và do đó, dẫn điện. Ngược lại, các electron của kim loại điển hình đã ở các mức hoặc dải dẫn, có thể chảy dưới tác động của một lực điện động.
Điện trở suất của selen thay đổi trong một phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào các biến số như bản chất của allotrope, tạp chất, phương pháp tinh chế, nhiệt độ và áp suất. Hầu hết các kim loại không hòa tan trong selen và các tạp chất phi kim loại làm tăng điện trở suất.
Chiếu sáng selen tinh thể trong 0,001 giây làm tăng độ dẫn của nó lên gấp 10 đến 15 lần. Ánh sáng đỏ hiệu quả hơn ánh sáng có bước sóng ngắn hơn.
Lợi thế của các tính chất quang điện và độ nhạy sáng của selen trong việc chế tạo một loạt các thiết bị có thể chuyển các biến đổi cường độ ánh sáng thành dòng điện và từ đó thành các hiệu ứng hình ảnh, từ tính hoặc cơ học. Các thiết bị báo động, thiết bị đóng mở cơ học, hệ thống an toàn, tivi, phim âm thanh và xerography phụ thuộc vào đặc tính bán dẫn và độ nhạy sáng của selen. Việc chỉnh lưu dòng điện xoay chiều (chuyển đổi thành dòng điện trực tiếp) trong nhiều năm đã được thực hiện bằng các thiết bị điều khiển bằng selen. Nhiều ứng dụng tế bào quang điện sử dụng selen đã được thay thế bằng các thiết bị khác sử dụng vật liệu nhạy hơn, sẵn có hơn và dễ chế tạo hơn so với selen.
![Bộ phim Đêm của Iguana của Huston [1964]](https://images.thetopknowledge.com/img/entertainment-pop-culture/4/night-iguana-film-huston-1964.jpg "Bộ phim Đêm của Iguana của Huston [1964]")
