Selen

3. 4 Arsen Selen Brom
S

Ich weiss

Das
Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl Selen, Se, 34
Chemische Reihe Nichtmetalle
Gruppe, Periode, Block 16, 4, p
Aussehen grauschwarz, metallischer Glanz
Atommasse 78,96 (3) g/mol
Elektronenkonfiguration [ Mit ]3d 10 4s zwei 4p 4
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 6
Physikalische Eigenschaften
Phase fest
Dichte (nahe RT) (grau) 4,81 g·cm −3
Dichte (nahe RT) (Alpha) 4,39 g·cm −3
Dichte (nahe RT) (glasartig) 4,28 g·cm −3
Flüssigkeitsdichte bei m.p. 3,99 g·cm −3
Schmelzpunkt 494 K
(221 °C, 430 °F)
Siedepunkt 958K
(685 ° C, 1265 ° F)
Kritischer Punkt 1766 K, 27,2 MPa
Schmelzwärme (grau) 6,69 kJ·mol −1
Verdampfungswärme 95,48 kJ·mol −1
Wärmekapazität (25 °C) 25,363 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei T /K 500 552 617 704 813 958
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur sechseckig
Oxidationszustände ±2, 4 , 6
(stark saures Oxid)
Elektronegativität 2,55 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien
( mehr)
1.: 941,0 kJ·mol −1
2.: 2045 kJ·mol −1
3.: 2973,7 kJmol −1
Atomradius 235 Uhr
Atomradius (berechnet) 22:30 Uhr
Kovalenter Radius 236 Uhr
Van-der-Waals-Radius 190 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung datiert nicht
Wärmeleitfähigkeit (300 K) (amorph)
0,519 W·m −1 ·K −1
Wärmeausdehnung (25 °C) (amorph)
37 um·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (dünner Stab) (20 °C) 3350 m/s
Elastizitätsmodul 10 GPa
Schermodul 3,7 GPa
Bulk-Modul 8,3 GPa
QUERKONTRAKTIONSZAHL 0,33
Mohs-Härte 2.0
Brinellhärte 736 MPa
CAS-Registrierungsnummer 7782-49-2
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP
72 Ich weiss seine 8.4 d e - 72 Wie
c 0,046 -
74 Ich weiss 0,87 % Se ist stabil bei 40 Neutronen
75 Ich weiss seine 119.779 d e - 75 Wie
c 0,264, 0,136,
0,279
-
76 Ich weiss 9,36 % Se ist mit 42 stabil Neutronen
77 Ich weiss 7,63 % Se ist mit 43 stabil Neutronen
78 Ich weiss 23,78 % Se ist mit 44 stabil Neutronen
79 Ich weiss seine 1,13 × 10 6 Y b - 0,151 79 Br
80 Ich weiss 49,61 % Se ist mit 46 stabil Neutronen
82 Ich weiss 8,73 % 1,08 × 10 zwanzig Y b - b - 2.995 82 NOK
Verweise
  Elementares Selen in verschiedenen allotropen Formen: schwarz, grau und rot   Vergrößern Elementares Selen in verschiedenen allotropen Formen: schwarz, grau und rot

Selen (EINSCHLAG: /səˈliːniəm/ ) ist ein Chemisches Element mit der Ordnungszahl 34, mit dem chemischen Symbol Ich weiss . Selen kommt im freien Zustand in der Natur nicht vor. Es ist ein chemisch verwandtes Nichtmetall Schwefel und Tellur . Es ist in großen Mengen giftig, aber Spuren davon, die das aktive Zentrum bestimmter Enzyme bilden, sind für die Funktion aller Zellen in (wahrscheinlich) allen lebenden Organismen notwendig.

Isoliertes Selen kommt in mehreren verschiedenen Formen vor, aber die stabilste davon ist eine dichte graue Halbmetallform (Halbleiter), die strukturell eine trigonale Polymerkette ist. Es leitet Elektrizität besser im Licht als im Dunkeln und wird in Fotozellen verwendet (siehe allotroper Abschnitt unten). Selen existiert auch in vielen nichtleitenden Formen: eine schwarze, glasartige Substanz sowie mehrere rote kristalline Formen, die aus achtgliedrigen Ringmolekülen aufgebaut sind, wie sein leichter Cousin Schwefel.

Selen findet sich in höchsten Mengen in Sulfiderzen wie z Pyrit .



Auftreten

Selen kommt in der Natur in einer Reihe von anorganischen Formen vor, Selenid, Selenat und Selenit. In Böden kommt Selen am häufigsten in löslicher Form wie Selenat (analog zu Sulfat) vor, das sehr leicht durch Abfluss in Flüsse ausgewaschen wird.

Selen kommt in der Biologie auch in organischen Verbindungen wie Dimethylselenid, Selenomethionin und Selenocystein vor. In diesen Verbindungen spielt Selen eine dem Schwefel analoge Rolle.

Selen wird am häufigsten aus Selenid in vielen Sulfiderzen hergestellt, wie z Kupfer , Silber- , oder führen . Es wird als Nebenprodukt bei der Verarbeitung dieser Erze, aus dem Anodenschlamm von Kupferraffinerien und dem Schlamm aus den Bleikammern gewonnen Schwefelsäure Pflanzen. Diese Schlämme können auf verschiedene Weise verarbeitet werden, um freies Selen zu erhalten.

Zu den natürlichen Selenquellen gehören bestimmte selenreiche Böden und Selen, das von bestimmten giftigen Pflanzen wie der Johannisbeere biokonzentriert wurde. Zu den anthropogenen Selenquellen gehören die Kohleverbrennung sowie der Abbau und die Verhüttung von Sulfiderzen.

Isotope

Selen hat mindestens 28 Isotope, von denen 5 stabil und 6 Kernisomere sind.

Geschichte und sich verändernde globale Nachfrage nach Selen

Selen (griechisch σεληνη Selene was 'Mond' bedeutet) wurde 1817 von Jöns Jakob Berzelius entdeckt, der das zugehörige Element fand Tellur (benannt nach der Erde).

Der Anstieg des Selenverbrauchs wurde in der Vergangenheit durch die stetige Entwicklung neuer Verwendungszwecke vorangetrieben, einschließlich Anwendungen in der Gummimischung, Stahl Legierungs- und Selengleichrichter. Bis 1970 wurde Selen in Gleichrichtern weitgehend durch Selen ersetzt Silizium , aber seine Verwendung als Fotoleiter in Normalpapierkopierern war zu seiner führenden Anwendung geworden. In den 1980er Jahren ging die Anwendung von Fotoleitern zurück (obwohl es sich immer noch um eine große Endanwendung handelte), da immer mehr Kopierer mit organischen Fotoleitern hergestellt wurden. Die weltweit größte Verwendung von Selen findet derzeit in der Glasherstellung statt, gefolgt von der Verwendung in Chemikalien und Pigmenten. Die elektronische Nutzung nimmt trotz einer Reihe fortgesetzter Anwendungen weiter ab.

1996 zeigten fortgesetzte Forschungen eine positive Korrelation zwischen Selenergänzung und Selen Krebs Prävention beim Menschen, aber eine weit verbreitete direkte Anwendung dieser wichtigen Erkenntnis würde die Nachfrage aufgrund der geringen erforderlichen Dosen nicht wesentlich erhöhen. In den späten 1990er Jahren wurde die Verwendung von Selen (normalerweise mit Wismut ) als Zusatz zu Sanitärmessingen, um bleifreie Umweltstandards zu erfüllen, wurde wichtig. Derzeit steigt die weltweite Gesamtproduktion von Selen weiterhin leicht an.

Selen und Gesundheit

Obwohl es in hohen Dosen giftig ist, ist Selen ein essentieller Mikronährstoff in allen bekannten Lebensformen. Es ist Bestandteil der ungewöhnlichen Aminosäuren Selenocystein und Selenomethionin. Beim Menschen ist Selen ein Spurenelementnährstoff, der als Cofaktor für die Reduktion antioxidativer Enzyme wie Glutathionperoxidasen und Thioredoxinreduktase fungiert. Es spielt auch eine Rolle bei der Funktion der Schilddrüse, indem es als Kofaktor für Schilddrüsenhormon-Deiodinasen beteiligt ist. Nahrungsselen kommt aus Getreide, Fleisch, Fisch und Eiern. Die empfohlene Tagesdosis für Erwachsene beträgt 55 Mikrogramm. Leber und Paranüsse sind besonders reichhaltige Selenquellen. Eine Liste mit selenreichen Lebensmitteln finden Sie im Selenium Fact Sheet des Office of Dietary Supplements.

Toxizität

Obwohl Selen ein essentielles Spurenelement ist, ist es bei übermäßiger Einnahme giftig. Das Überschreiten der tolerierbaren oberen Aufnahmemenge von 400 Mikrogramm pro Tag kann zu Selenose führen. Zu den Symptomen der Selenose gehören ein Knoblauchgeruch im Atem, Magen-Darm-Beschwerden, Haarausfall, Nagelschorf, Müdigkeit, Reizbarkeit und neurologische Schäden. Extreme Fälle von Selenose können zu Leberzirrhose, Lungenödem und Tod führen .

Elementares Selen und die meisten metallischen Selenide haben aufgrund ihrer geringen Bioverfügbarkeit eine relativ geringe Toxizität. Im Gegensatz dazu sind Selenat und Selenit sehr giftig und haben eine ähnliche Wirkungsweise wie Arsen. Selenwasserstoff ist ein äußerst giftiges, ätzendes Gas . Selen kommt auch in organischen Verbindungen wie Dimethylselenid, Selenomethionin und Selenocystein vor, die alle eine hohe Bioverfügbarkeit haben und in großen Dosen toxisch sind.

Eine Selenvergiftung von Wassersystemen kann immer dann auftreten, wenn neue landwirtschaftliche Abflüsse durch normalerweise trockenes, unbebautes Land fließen. Bei diesem Prozess werden natürliche lösliche Selenverbindungen (wie Selenate) in das Wasser ausgelaugt, das dann beim Verdunsten in neuen „Feuchtgebieten“ konzentriert werden kann. Es wurde festgestellt, dass auf diese Weise erzeugte hohe Selenkonzentrationen bestimmte Geburtsfehler bei Feuchtgebietsvögeln verursacht haben.

Mangel

Selenmangel ist bei gesunden, gut ernährten Menschen relativ selten. Es kann bei Patienten mit stark eingeschränkter Darmfunktion oder bei Patienten auftreten, die sich einer vollständigen parenteralen Ernährung unterziehen. Alternativ sind auch Menschen gefährdet, die auf Lebensmittel angewiesen sind, die auf selenarmen Böden angebaut werden. Die diätetische Referenzaufnahme für Erwachsene beträgt 55 Mikrogramm pro Tag.

Selenmangel kann zur Keshan-Krankheit führen, die potenziell tödlich ist. Selenmangel trägt (zusammen mit Jodmangel) auch zur Kashin-Beck-Krankheit bei. Das primäre Symptom der Keshan-Krankheit ist Myokardnekrose, die zu einer Schwächung des Herzens führt. Die Kashin-Beck-Krankheit führt zu Atrophie, Degeneration und Nekrose des Knorpelgewebes. Die Keshan-Krankheit macht den Körper auch anfälliger für Krankheiten, die durch andere Ernährungs-, biochemische oder Infektionskrankheiten verursacht werden. Diese Krankheiten treten am häufigsten in bestimmten Teilen Chinas auf, wo der Boden extrem selenarm ist. Studien in der chinesischen Provinz Jiangsu haben eine Verringerung der Prävalenz dieser Krankheiten durch die Einnahme von Selenpräparaten gezeigt. Selenmangel wurde auch mit Kropf, Kretinismus und wiederkehrenden Fehlgeburten beim Menschen in Verbindung gebracht.

Umstrittene gesundheitliche Auswirkungen

Krebs

Mehrere Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen Krebs und Selenmangel hin. Eine Studie, die über die Wirkung einer Selenergänzung auf das Wiederauftreten von Hautkrebs durchgeführt wurde, zeigte keine verringerte Wiederauftretensrate von Hautkrebs, zeigte jedoch ein signifikant verringertes Auftreten von Krebserkrankungen insgesamt. Selen kann helfen, Krebs vorzubeugen, indem es als Antioxidans wirkt oder die Immunaktivität verstärkt. Nicht alle Studien stimmen über die krebsbekämpfende Wirkung von Selen überein. Eine Langzeitstudie zum Selenspiegel bei über 60.000 Teilnehmern zeigte keinen Zusammenhang zwischen dem Selenspiegel und dem Krebsrisiko. Die SU.VI.MAX-Studie kam zu dem Schluss, dass eine niedrig dosierte Supplementierung (mit 120 mg Ascorbinsäure, 30 mg Vitamin E, 6 mg Beta-Carotin, 100 µg Selen und 20 mg Zink) zu einer Reduzierung um 31 % führte bei der Inzidenz von Krebs und einer 37%igen Verringerung der Gesamtmortalität bei Männern, erzielte jedoch kein signifikantes Ergebnis bei Frauen . Die SELECT-Studie untersucht derzeit die Wirkung einer Supplementierung mit Selen und Vitamin E auf die Inzidenz von Prostatakrebs . Es hat sich jedoch gezeigt, dass Selen bei der Chemotherapie hilft, indem es die Wirksamkeit der Behandlung verbessert, die Toxizität von Chemotherapeutika verringert und die Resistenz des Körpers gegen die Medikamente verhindert. Eine der Studien zeigte, dass die Wirksamkeit der Behandlung mit chemotherapeutischen Medikamenten wie Taxol und Adriamycin mit Selenhefe in nur 72 Stunden signifikant höher ist als die Behandlung mit den Medikamenten allein. Der Befund wurde in verschiedenen gezeigt Krebs Zellen (Brust, Lunge, Dünndarm, Dickdarm, Leber).

HIV/Aids

Einige Untersuchungen haben eine geografische Verbindung zwischen Regionen mit selenarmen Böden und Spitzenvorkommen von Selen nachgewiesen HIV / AIDS Infektion. Zum Beispiel viel von Afrika südlich der Sahara ist selenarm. Jedoch, Senegal ist dies nicht der Fall und hat auch eine deutlich niedrigere AIDS-Infektionsrate als der Rest des Kontinents. AIDS scheint einen langsamen und fortschreitenden Rückgang des Selenspiegels im Körper zu beinhalten. Ob dieser Rückgang des Selenspiegels eine direkte Folge der Replikation von ist HIV oder allgemeiner mit der allgemeinen Malabsorption von Nährstoffen durch AIDS-Patienten in Zusammenhang stehen, bleibt umstritten.
Niedrige Selenwerte in AIDS Patienten wurden direkt mit einer verringerten Anzahl von Immunzellen und einem erhöhten Krankheitsverlauf und Sterberisiko in Verbindung gebracht . Selen wirkt normalerweise als Antioxidans, so dass geringe Mengen davon den oxidativen Stress auf das Immunsystem erhöhen können, was zu einem schnelleren Rückgang des Immunsystems führt. Andere haben das argumentiert HIV kodiert für das menschliche Selenoenzym Glutathionperoxidase, das den Selenspiegel des Opfers verringert. Erschöpfte Selenspiegel führen wiederum zu einem Rückgang der CD4-Helfer-T-Zellen, was das Immunsystem weiter schwächt.
Unabhängig von der Ursache für erschöpfte Selenspiegel bei AIDS-Patienten haben Studien gezeigt, dass ein Selenmangel stark mit dem Fortschreiten der Krankheit und dem Sterberisiko korreliert. Eine Selenergänzung kann helfen, die Symptome zu lindern AIDS und das Sterblichkeitsrisiko verringern. Es sollte betont werden, dass die bisherigen Erkenntnisse nicht darauf hindeuten, dass Selen das Infektionsrisiko oder die Ausbreitungsgeschwindigkeit verringern kann AIDS , sondern behandeln die Symptome der bereits Infizierten.

Produktion und allotrope Formen

Selen ist ein übliches Nebenprodukt der Kupferraffination oder der Herstellung von Schwefelsäure. Die Isolierung von Selen wird oft durch das Vorhandensein anderer Verbindungen und Elemente erschwert. Üblicherweise beginnt die Produktion durch Oxidation mit Natriumcarbonat, um Natriumselenit herzustellen. Das Natriumselenit wird dann mit Schwefelsäure angesäuert, wodurch selenige Säure entsteht. Die selenige Säure wird schließlich mit Schwefeldioxid durchperlt, wodurch elementares rotes amorphes Selen entsteht.

Selen, das bei chemischen Reaktionen entsteht, erscheint immer in amorpher roter Form – ein unlösliches ziegelrotes Pulver. Wenn diese Form schnell geschmolzen wird, bildet sie die schwarze, glasige Form, die üblicherweise industriell als Perlen verkauft wird. Die thermodynamisch stabilste und dichteste Form von Selen ist die elektrisch leitfähige graue (trigonale) Form, die aus langen helikalen Ketten von Selenatomen besteht. Die Leitfähigkeit dieser Form ist besonders lichtempfindlich. Selen existiert auch in drei verschiedenen tiefroten kristallinen monoklinen Formen, die aus Se bestehen 8 Moleküle, ähnlich wie viele Allotrope des Schwefels.

Nicht biologische Anwendungen

Verwendung von Glas und Keramik (größte Verwendung weltweit)

  • Wird verwendet, um Gläsern und Emails eine rote Farbe zu verleihen
  • Wird verwendet, um Farbe zu entfernen Glas , da es der grünen Farbe entgegenwirkt, die Eisenverunreinigungen verleihen.

Chemische Verwendung

  • Selen ist ein Katalysator in vielen chemischen Reaktionen und wird häufig in verschiedenen Industrie- und Laborsynthesen verwendet.

Herstellung und Materialeinsatz

  • Wird mit Wismut in Messing verwendet, um das giftigere Blei zu ersetzen.
  • Wird zur Verbesserung der Abriebfestigkeit in vulkanisierten Kautschuken verwendet.

Elektronische Nutzung

  • Wird beim Fotokopieren verwendet
  • Wird aufgrund seiner photovoltaischen und photoleitfähigen Eigenschaften in Fotozellen, Belichtungsmessern und Solarzellen verwendet.
  • Einst weit verbreitet in Gleichrichtern

Alle diese Verwendungen wurden durch siliziumbasierte Geräte ersetzt oder sind dabei, ersetzt zu werden.

Fotografische Verwendungen

  • Wird beim Tonen von Fotografien (beim Drucken) verwendet; als Toner von zahlreichen Fotoherstellern verkauft, darunter Kodak und Fotospeed.
  • Der künstlerische Einsatz intensiviert und erweitert die Tonwertpalette von Schwarz-Weiß-Fotografien,
  • Die Verwendung erhöht die Beständigkeit von gedruckten fotografischen Bildern.

Alle fotografischen Anwendungen gehen in der modernen Ära der Digitalfotografie und des digitalen Fotodrucks rapide zurück.

Biologische Nutzung

  • Weit verbreitet in Vitaminen und Nahrungsergänzungsmitteln in kleinen Dosen (typischerweise 50 bis 200 Mikrogramm pro Tag für erwachsene Menschen. Einige Viehfutter sind auch angereichert).

In der Populärkultur

Siehe die Einträge von Selen bei fiktiven Anwendungen realer Materialien .

Verbindungen

  • Quecksilberselenid (HgSe)
  • Selenwasserstoff (H zwei Ich weiss)
  • Selendioxid (SeO zwei )
  • Selensäure (H zwei SeO 4 )
  • Selensäure (H zwei SeO 3 )
  • Selensulfide: Se 4 S 4 , Seine zwei , Ich weiss zwei S 6
  • Natriumselenit (Na zwei SeO 3 )
  • Zinkselenid (ZnSe)