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 ⁷⁴ Se, ⁷⁶ Se,⁷⁷ Se,⁷⁸ Se, ⁸⁰ Se (49,61 %, наиболее распространён) и слаборадиоактивный ⁸² Se (8,73 %, период полураспада T_1/2 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 Cu₂ Se, тиманнит HgSe, науманнит Ag₂ Se и др.), халькоменит CuSeO₃ ·2Н₂ О и др. Селен извлекают в основном из медных, свинцовых, никелевых и других руд.

Конфигурация внешней электронной оболочки атома селена 4s² 4р⁴ , 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) Se^2– 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 ${\displaystyle \gamma }$-Se с гексагональной решёткой (t_пл 221 °C, t_кип 685 °C; плотность 4807 кг/м³ ; полупроводник, диамагнитен). При нормальном давлении существуют также 3 моноклинные модификации красного (неметаллического) селена (оранжево-красный ${\displaystyle \alpha }$-Se, тёмно-красный ${\displaystyle \beta }$-Se, красный ${\displaystyle \gamma }$-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 H₂ Se (бесцветный газ с неприятным запахом, t_кип –41,35 °C, t_пл –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 H₂ Se). С водой образует H₂ Se и селенистую кислоту H₂ SeO₃ (соли – селениты). Не реагирует с HCl и разбавленной H₂ SO₄ . В концентрированной H₂ SO₄ даёт растворы, содержащие катионы Se₈ 2+ и Se₄ 2+, в HNO₃ при нагревании окисляется до H₂ SeO₃ . В концентрированных растворах щелочей образует селенид и селенат (соль селеновой кислоты H₂ SeO₄ ).

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.