Seleeni (Se), happiryhmän kemiallinen elementti (jaksotaulukon ryhmä 16 [VIa]), kemiallisissa ja fysikaalisissa ominaisuuksissa tiiviisti rikki- ja telluurielementtien kanssa. Seleeni on harvinainen ja se muodostaa noin 90 osaa miljardia kohti maankuorta. Sitä esiintyy toisinaan yhdistämättömänä, mukana olevana rikkina, mutta sitä esiintyy useammin yhdessä raskasmetallien (kupari, elohopea, lyijy tai hopea) kanssa muutamissa mineraaleissa. Tärkein kaupallinen seleenilähde on kuparin puhdistuksen sivutuotteena; sen pääkäyttö on elektronisten laitteiden, pigmenttien ja lasin valmistuksessa. Seleeni on metalloidi (elementtien välituote ominaisuuksissa metallien ja ei-metallien välillä). Elementin harmaa, metallinen muoto on vakain tavanomaisissa olosuhteissa; tällä muodolla on epätavallinen ominaisuus lisätä huomattavasti sähkönjohtavuutta valolle altistettuna. Seleeniyhdisteet ovat myrkyllisiä eläimille; kasveja, jotka ovat kasvaneita selenifermaisessa maaperässä, voi keskittyä alkuaineeseen ja tulla myrkyllisiä.
happiryhmän elementti: Luonnollinen esiintyminen ja käytöt
Elementin seleeni (symboli Se) on paljon harvempaa kuin happi tai rikki, ja se käsittää noin 90 osaa miljardia
.Elementin ominaisuudet
| atominumero | 34 |
|---|---|
| atomipaino | 78.96 |
| vakaiden isotooppien massat | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| sulamispiste | |
| amorfinen | 50 ° C (122 ° F) |
| harmaa | 217 ° C (423 ° F) |
| kiehumispiste | 685 ° C (1 265 ° F) |
| tiheys | |
| amorfinen | 4,28 g / cm 3 |
| harmaa | 4,79 g / cm 3 |
| hapetustilat | −2, +4, +6 |
| elektronikonfiguraatio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Historia
Ruotsalainen kemisti Jöns Jacob Berzelius havaitsi vuonna 1817 punaisen aineen, joka syntyi Ruotsin Falunin kaivoksista peräisin olevista sulfidimalmeista. Kun tätä punaista materiaalia tutkittiin seuraavana vuonna, se osoittautui alkuaineeksi ja sai nimensä Kuun tai Kuun jumalattaren Selene mukaan. Berzelius löysi malmin, jolla oli epätavallisen suuri seleenipitoisuus, vain muutama päivä ennen kuin hän esitti seleenin tutkimuksen maailman tiedeyhteisöille. Hänen huumorintajuan käy ilmi nimi, jonka hän antoi malmille, eukairiitille, tarkoittaen ”juuri ajoissa”.
Esiintyminen ja käyttö
Osuus seleenin maankuoren on noin 10 -5 kohteeseen 10 -6 prosenttia. Sitä on saatu pääasiassa anodilimista (anodin kerrostumat ja jäännösmateriaalit) kuparin ja nikkelin elektrolyyttisessä puhdistuksessa. Muita lähteitä ovat kuparin ja lyijyn tuotannon savupölyt ja paahtavien pyriittien muodostuneet kaasut. Seleeni liittyy kupariin metallin puhdistuksessa: Noin 40 prosenttia alkuperäisessä malmissa olevasta seleenistä voi keskittyä kupariin, joka on kertynyt elektrolyyttisiin prosesseihin. Noin 1,5 kilogrammaa seleeniä voidaan saada tonnilta sulatettua kuparia.
Kun seleeni sisällytetään pieninä määrinä lasiin, se toimii värinpoistoaineena; suurempina määrinä se antaa lasille kirkkaan punaisen värin, joka on hyödyllinen merkkivaloissa. Elementtiä käytetään myös punaisten emalien valmistukseen keramiikka- ja teräsvälineille, samoin kuin kumin vulkanointiin kulutuskestävyyden lisäämiseksi.
Seleenin puhdistamistoimet ovat suurimmat Saksassa, Japanissa, Belgiassa ja Venäjällä.
allotropia
Seleenin allotropia ei ole yhtä laajaa kuin rikin, eikä allotrooppeja ole tutkittu niin perusteellisesti. Vain kaksi seleenin kristallimuotoa koostuu syklisistä Se 8 -molekyyleistä: nimetty α ja β, molemmat esiintyvät punaisina monokliinisinä kiteinä. Harmaa allotrooppi, jolla on metallisia ominaisuuksia, muodostetaan pitämällä mitä tahansa muuta muotoa lämpötilassa 200–220 ° C ja se on vakain tavallisissa olosuhteissa.
Amorfinen (ei-kiteinen), punainen, jauhemainen seleenimuoto saa aikaan, kun seleenisen hapon tai yhden sen suolaliuosta käsitellään rikkidioksidilla. Jos liuokset ovat erittäin laimeita, tämän lajikkeen erittäin hienoista hiukkasista saadaan läpinäkyvä punainen kolloidinen suspensio. Kirkas punainen lasi syntyy samanlaisesta prosessista, joka tapahtuu, kun seleniittejä sisältävää sulaa lasia käsitellään hiilellä. Lasinen, melkein musta seleenimuoto muodostuu jäähdyttämällä muut muutokset nopeasti yli 200 ° C: n lämpötiloista. Tämän lasimaisen muodon muuntaminen punaiseksi, kiteiseksi allotroopiksi tapahtuu kuumentamalla sitä yli 90 ° C: seen tai pitämällä se kosketuksessa orgaanisten liuottimien, kuten kloroformin, etanolin tai bentseenin kanssa.
Valmistautuminen
Puhdasta seleeniä saadaan rikkihapon tuottamisessa muodostuvista lietteistä ja lietteistä. Epäpuhdas punainen seleeni liuotetaan rikkihappoon hapettimen, kuten kaliumnitraatin tai tiettyjen mangaaniyhdisteiden, läsnä ollessa. Molemmat seleenihapoke, H 2 SeO 3, ja seleenihappo-, H 2 SeO 4, on muodostettu ja niitä voidaan uuttaa jäljellä liukenematonta materiaalia. Muut menetelmät hyödyntävät hapetus ilmassa (paahtamalla) ja lämmitys natriumkarbonaatin kanssa, jolloin saatiin liukoinen natriumseleniitti, Na 2 SeO 3 • 5H 2 O, ja natriumselenaatti, Na 2 SeO 4. Kloori, voidaan myös käyttää: sen toiminta, kun metalli selenidejä tuottaa haihtuvia yhdisteitä, kuten seleeni dikloridi, SECL 2; seleeni tetrakloridi, SECL 4; diselenium dikloridi, Se 2 Cl 2; ja seleeni oxychloride, SeOCl 2. Yhdessä prosessissa nämä seleeniyhdisteet muutetaan vedessä seleeniksi hapoksi. Seleeni otetaan lopulta talteen käsittelemällä seleenihappo rikkidioksidilla.
Seleeni on malmien yleinen komponentti, jota arvostetaan hopean tai kuparin pitoisuuksien perusteella; se konsentroituu lieteisiin, jotka kerrostuvat metallien elektrolyyttisen puhdistuksen aikana. On kehitetty menetelmiä seleenin erottamiseksi näistä lietteistä, jotka sisältävät myös vähän hopeaa ja kuparia. Sulattamalla liman muodot hopea selenidi, Ag 2 Se, ja kupari (I) selenidi, Cu 2 Se. Näiden selenidien käsittely hypokloorivetyhapolla, HOCl, antaa liukoisia seleniittejä ja selenaatteja, jotka voidaan pelkistää rikkidioksidilla. Seleenin lopullinen puhdistus suoritetaan toistuvalla tislauksella.
Fysikaaliset ja sähköiset ominaisuudet
Kiteisen seleenin merkittävin fysikaalinen ominaisuus on sen valojohtavuus: valaistuksen aikana sähkönjohtavuus kasvaa yli 1000-kertaiseksi. Tämä ilmiö johtuu suhteellisen löysästi pidettyjen elektronien edistämisestä tai virittämisestä valossa korkeamman energian olosuhteisiin (kutsutaan johtotasoiksi), mikä sallii elektronien kulkeutumisen ja siten sähkönjohtavuuden. Sitä vastoin tyypillisten metallien elektronit ovat jo johtotasoissa tai kaistoissa, jotka kykenevät virtaamaan sähkömoottorin voiman vaikutuksesta.
Seleenin sähköinen resistiivisyys vaihtelee valtavalla alueella, riippuen sellaisista muuttujista kuten allotroopin luonteesta, epäpuhtauksista, puhdistusmenetelmästä, lämpötilasta ja paineesta. Suurin osa metalleista ei liukene seleeniin, ja epämetalliset epäpuhtaudet lisäävät resistiivisyyttä.
Kiteisen seleenin valaistus 0,001 sekunnin ajan lisää sen johtokykyä kertoimella 10-15 kertaa. Punainen valo on tehokkaampaa kuin lyhyemmän aallonpituuden valo.
Näitä seleenin valokenno- ja valoherkkyysominaisuuksia hyödynnetään monien laitteiden valmistuksessa, jotka voivat muuntaa valon voimakkuuden vaihtelut sähkövirraksi ja sitten visuaalisiksi, magneettisiksi tai mekaanisiksi vaikutuksiksi. Hälytyslaitteet, mekaaniset avaus- ja sulkemislaitteet, turvajärjestelmät, televisio, äänifilmit ja kserografia riippuvat seleenin puolijohdeominaisuuksista ja valoherkkyydestä. Vaihtuvan sähkövirran tasasuuntaaminen (muuntaminen tasavirtaksi) on vuosien ajan suoritettu seleeniohjatulla laitteella. Monet seleeniä käyttävät valokenno-sovellukset on korvattu muilla laitteilla, jotka käyttävät herkempiä, helpommin saatavissa olevia ja helppokäyttöisempiä materiaaleja kuin seleeni.
![Englannin hallituksen väline [1653]](https://images.thetopknowledge.com/img/politics-law-government/6/instrument-government-england-1653.jpg "Englannin hallituksen väline [1653]")
