Селен
Селе́н (лат. Selenium), Se, химический элемент VI группы короткой формы (16-й группы длинной формы) периодической системы, относится к халькогенам; атомный номер 34, атомная масса 78,96. В природе пять стабильных изотопов 74Se, 76Se,77Se,78Se, 80Se (49,61 %, наиболее распространён) и слаборадиоактивный 82Se (8,73 %, период полураспада T1/2 1020 лет). Открыт Й. Берцелиусом и Ю. Ганом (Швеция) в 1817 г. Название от греч. σελήνη – Луна (селен в природе – спутник химически сходного с ним теллура, названного в честь Земли).
Селен – редкий и рассеянный элемент, содержание в земной коре 1,4·10–5 % по массе, в воде морей и океанов 4·10–3 мг/дм3. Известно более 50 минералов селена, в том числе природные селениды (берцелианит Cu2Se, тиманнит HgSe, науманнит Ag2Se и др.), халькоменит CuSeO3·2Н2О и др. Селен извлекают в основном из медных, свинцовых, никелевых и других руд.
Конфигурация внешней электронной оболочки атома селена 4s24р4, в соединениях проявляет степени окисления –2, +4, +6, редко +2; энергии последовательной ионизации соответственно 941, 2044, 2974, 4144, 6590, 7884 кДж/моль; электроотрицательность по Полингу 2,55; атомный радиус 160 пм; ионные радиусы (пм, в скобках даны координационные числа) Se2– 184 (6), Se4+ 64 (6), Se6+ 42 (4), 56 (6).
Способность атомов селена образовывать цепи и кольцевые молекулы обусловливает существование различных аллотропных форм. Термодинамически устойчивая кристаллическая модификация – серый металлический -Se с гексагональной решёткой (tпл 221 °C, tкип 685 °C; плотность 4807 кг/м3; полупроводник, диамагнитен). При нормальном давлении существуют также 3 моноклинные модификации красного (неметаллического) селена (оранжево-красный -Se, тёмно-красный -Se, красный -Se), стекловидный селен (от красно-коричневого до голубовато-чёрного цвета), аморфный селен (от ярко-красного до красновато-чёрного цвета). Селен хрупок, выше 60 °C пластичен.
Селен химически активен. На воздухе горит (голубое пламя, неприятный запах) с образованием диоксида селена SeO2. Реагирует при комнатной температуре с F2, Cl2, Вr2. С Н2 выше 200 °C образует селеноводород H2Se (бесцветный газ с неприятным запахом, tкип –41,35 °C, tпл –65,72 °C; в водном растворе – слабая кислота, сильный восстановитель; используют для получения селена высокой чистоты, селенидов и селенорганических соединений). С металлами при нагревании даёт селениды (производные H2Se). С водой образует H2Se и селенистую кислоту H2SeO3 (соли – селениты). Не реагирует с HCl и разбавленной H2SO4. В концентрированной H2SO4 даёт растворы, содержащие катионы Se82+ и Se42+, в HNO3 при нагревании окисляется до H2SeO3. В концентрированных растворах щелочей образует селенид и селенат (соль селеновой кислоты H2SeO4).
Селен относится к микроэлементам; массовая доля в организме 10–5–10–7 %, всего в организме человека около 10–14 мг Se. Селен входит в состав аминокислот (селеноцистеин, селенометионин), участвует в функционировании антиоксидантных ферментов, образовании гормонов щитовидной железы. Селен и многие его соединения токсичны.
Основной источник получения селена – шламы медеэлектролитные и сернокислотного производства, из которых гидрометаллургическими методами извлекают селен; его рафинируют перекристаллизацией, перегонкой в вакууме, гидридным и другими методами. Объём мирового производства селена около 2000 т/год (2015). Аморфный селен входит в состав светочувствительных слоёв в ксерографии. Серый селен – полупроводниковый материал, пигмент для стекла, присадка к стали, добавка к сере при вулканизации, полупродукт для получения пестицидов, лекарственных препаратов и т. д.; фториды и хлориды селена используют как галогенирующие реагенты, растворители, пластификаторы для полимеров.