Seleeni | ||||
---|---|---|---|---|
← Arseeni | Bromi → | ||||
| ||||
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | ||||
Seleenin mustat, harmaat ja punaiset allotrooppiset modifikaatiot | ||||
Atomin ominaisuudet | ||||
Nimi, symboli, numero | Seleeni (Se), 34 | |||
Ryhmä , jakso , lohko |
16 (vanhentunut 6), 4, p-elementti |
|||
Atomimassa ( moolimassa ) |
78.96(3) [1] a. e. m ( g / mol ) | |||
Elektroninen konfigurointi |
[Ar] 4 s 2 3 p 10 4 p 4 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 p 10 4 p 4 |
|||
Atomin säde | klo 140 | |||
Kemiallisia ominaisuuksia | ||||
kovalenttinen säde | klo 116 | |||
Ionin säde | (+6e) 42 (-2e) 198 pm | |||
Elektronegatiivisuus | 2,55 (Paulingin asteikko) | |||
Elektrodin potentiaali | 0 | |||
Hapetustilat | −2, 0, +4, +6 | |||
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
940,4 (9,75) kJ / mol ( eV ) | |||
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | ||||
Tiheys ( n.a. ) | 4,79 g/cm³ | |||
Sulamislämpötila | 490 000 _ | |||
Kiehumislämpötila | 958.1K _ | |||
Oud. sulamisen lämpöä | 5,23 kJ/mol | |||
Oud. haihtumislämpö | 59,7 kJ/mol | |||
Molaarinen lämpökapasiteetti | (harmaa): 25,4 [2] J/(K mol) | |||
Molaarinen tilavuus | 16,5 cm³ / mol | |||
Yksinkertaisen aineen kidehila | ||||
Hilarakenne | Kuusikulmainen | |||
Hilan parametrit | a = 4,364; c = 4,959 Å | |||
c / a suhde | 1.136 | |||
Debye lämpötila | 90 000 _ | |||
Muut ominaisuudet | ||||
Lämmönjohtokyky | (300 K) 0,52 W/(m K) | |||
CAS-numero | 7782-49-2 |
34 | Seleeni |
Se78,971 | |
3d 10 4s 2 4p 4 |
Seleeni ( kemiallinen symboli - Se , lat. Seleeni ) on 16. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kuudennen ryhmän pääalaryhmä, VIA), D. I.:n jaksollisen kemiallisten alkuaineiden järjestelmän neljäs jakso . Mendelejev , atominumero 34.
Yksinkertainen aine seleeni on hauras , harmaan värinen ei-metalli , joka kiiltää katkonaisesti (tämä väri johtuu vakaasta allotrooppisesta modifikaatiosta, epästabiilit allotrooppiset modifikaatiot antavat seleenille erilaisia punaisen sävyjä ).
J. Ya. Berzelius löysi alkuaineen vuonna 1817 .
Berzeliuksen itsensä tarina siitä, kuinka tämä löytö tapahtui, on säilytetty:
Olen tutkinut yhteistyössä Gottlieb Hahnin kanssa menetelmää, jota käytetään rikkihapon valmistukseen Gripsholmissa . Löysimme saostuman rikkihaposta, osittain punaisena, osittain vaaleanruskeana. Tämä sakka, joka testattiin puhallusputkella, levitti heikkoa, harvinaista hajua ja muodosti lyijyhelmen. Klaprothin mukaan tämä haju on osoitus telluurin esiintymisestä . Gan huomautti myös, että Falunin kaivoksella , jossa rikkiä tarvittiin hapon tuottamiseen, oli myös samanlainen haju, mikä osoitti telluuria. Uteliaisuus, jonka herätti toivo löytää uusi harvinainen metalli tästä ruskeasta sedimentistä, sai minut tutkimaan sedimenttiä. Tarkoituksenani eristää telluuria en kuitenkaan löytänyt telluuria sakasta. Sitten keräsin kaiken, mikä muodostui rikkihapon valmistuksen aikana polttamalla Falyun-rikkiä useiden kuukausien ajan, ja tutkin suuria määriä saadun sakan perusteellisesti. Huomasin, että massa (eli sedimentti) sisältää tähän asti tuntematonta metallia, joka on ominaisuuksiltaan hyvin samanlainen kuin telluuri. Tämän analogian mukaisesti annoin uuden kehon seleeniksi (Selenium) kreikan sanasta σελήνη (kuu), koska telluuri on nimetty Telluksen - planeettamme mukaan [3] .
Vuonna 1873 Willoughby Smith havaitsi, että harmaan seleenin sähkövastus riippuu valon määrästä. Tästä ominaisuudesta tuli valoherkkien solujen perusta. Ensimmäisen kaupallisen seleenipohjaisen tuotteen toi markkinoille 1870-luvun puolivälissä Werner von Siemens . Seleenikennoa käytettiin valokuvapuhelimessa , jonka Alexander Bell loi vuonna 1879. Seleenin läpi kulkeva sähkövirta on verrannollinen sen pinnalle putoavan valon määrään - tätä ominaisuutta käytetään erilaisissa valomittareissa ( valotusmittareissa ). Seleenin puolijohdeominaisuudet ovat löytäneet käyttöä muilla elektroniikan alueilla [4] [5] [6] . 1930-luvulla alettiin kehittää seleenitasasuuntaajia , jotka korvasivat kuparioksiditasasuuntaajat korkean hyötysuhteensa vuoksi [7] [8] [9] . Seleenitasasuuntaajia käytettiin 1970 - luvulle saakka , jolloin ne korvattiin piitasasuuntaajilla .
Viime aikoina seleenin myrkyllisyys on havaittu. Seleeniteollisuudessa työskentelevien ihmisten sekä seleenirikkaita kasveja syöneiden eläinten myrkytystapauksia on raportoitu. Vuonna 1954 havaittiin ensimmäiset merkit seleenin biologisesta merkityksestä mikro-organismeille [10] [11] . Vuonna 1957 seleenin tärkeä rooli nisäkkäiden biologiassa todettiin [12] [13] . 1970-luvulla seleenin esiintyminen kahdessa itsenäisessä entsyymiryhmässä osoitettiin , ja sitten selenokysteiini löydettiin proteiineista. 1980-luvulla selenokysteiinin havaittiin koodaavan UGA-kodonin . Koodausmekanismi luotiin ensin bakteereille ja sitten nisäkkäille ( SECIS-elementti ) [14] .
Nimi tulee kreikasta. σελήνη - Kuu . Alkuaine on nimetty niin, koska se on luonnossa kemiallisesti samanlaisen telluurin satelliitti (nimetty Maan mukaan).
Seleenipitoisuus maankuoressa on noin 500 mg/t. Seleenin geokemian pääpiirteet maankuoressa määräytyvät sen ionisäteen ja rikin ionisäteen läheisyydestä. Seleeni muodostaa 37 mineraalia, joista ensinnäkin tulee huomioida ashavaliitti FeSe, klausaliitti PbSe, timanniitti HgSe, guanahuatiitti Bi 2 (Se, S) 3 , hastiitti CoSe 2 , platina PbBi 2 (S, Se) 3 , joka liittyy erilaisiin sulfideihin . , ja joskus myös kasiteriitilla . Harvoin luonnollista seleeniä löytyy . Sulfidiesiintymillä on seleenin tärkein teollinen arvo. Seleenipitoisuus sulfideissa vaihtelee välillä 7-110 g/t . Meriveden seleenipitoisuus on 0,4 µg/l [15] . Kaukasian kivennäisvesien alueella on lähde, jonka seleenipitoisuus on 110 µg/l [16] .
Kiinteällä seleenillä on normaaleissa olosuhteissa useita allotrooppisia modifikaatioita , joilla on merkittävästi erilaiset termodynaamiset, mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet [2] :
Kun harmaata seleeniä kuumennetaan [17] , se muodostaa harmaata sulaa, ja edelleen kuumennettaessa se haihtuu muodostaen ruskeita höyryjä. Höyryn terävällä jäähdytyksellä seleeni tiivistyy punaisen allotrooppisen modifikaation muodossa.
Korkeissa paineissa (alkaen 27 MPa) seleeni muuttuu kuutiomaiseksi modifikaatioksi, jonka solureuna on 0,2982 nm. Myös metastabiili kuusikulmainen modifikaatio, jolla on metallisia ominaisuuksia, on saatu (10–12 MPa, amorfisesta ja monokliinisestä seleenistä) [2] .
Seleeni on rikin analogi ja sen hapetusasteet ovat −2 (H 2 Se), +4 (SeO 2 ) ja +6 (H 2 SeO 4 ). Toisin kuin rikki, hapetustilassa +6 olevat seleeniyhdisteet ovat kuitenkin voimakkaimpia hapettimia ja seleeniyhdisteet (-2) ovat paljon vahvempia pelkistäviä aineita kuin vastaavat rikkiyhdisteet.
Yksinkertainen aine seleeni on paljon vähemmän kemiallisesti aktiivinen kuin rikki. Joten toisin kuin rikki, seleeni ei pysty palamaan itsestään ilmassa [18] .
Seleeniä on mahdollista hapettaa vain lisälämmityksellä, jonka aikana se palaa hitaasti sinisellä liekillä muuttuen SeO 2 -dioksidiksi . Alkalimetallien kanssa seleeni reagoi (erittäin kiivaasti) vain sulana [19] .
Muodostaa selenidejä:
Reagoi halogeenien kanssa huoneenlämpötilassa:
Reagoi alkalien kanssa:
Huomattavia määriä seleeniä saadaan kuparielektrolyyttituotannon lietteestä , jossa seleeniä on hopeaselenidin muodossa [20] . Käytä useita menetelmiä saada: hapettava paahtaminen SeO 2 :n sublimaatiolla ; lietteen kuumennus väkevällä rikkihapolla, seleeniyhdisteiden hapetus SeO 2 :ksi ja sen myöhempi sublimointi; hapettava sintraus soodalla, saadun seleeniyhdisteiden seoksen muuntaminen Se(IV)-yhdisteiksi ja niiden pelkistäminen alkuaineseleeniksi S02:n vaikutuksesta .
Erittäin puhdasta seleeniä voidaan saada polttamalla huonolaatuista kaupallista seleeniä happivirrassa lämpötilassa 500-550°C ja sublimoimalla saatu seleenidioksidi 320-350°C:ssa Seleenidioksidi liuotetaan tislattuun veteen. Ja sitten pelkistetään H 2 SeO 3 rikkidioksidilla:
Oksidatiivisessa menetelmässä liete käsitellään typpihapolla, sulatetaan suolahappoon jne. Syntyvät seleenioksidit (SeO 2 , joskus SeO 3 ) liukenevat ja typpihapon haihduttamisen jälkeen saostunut kuiva jäännös liuotetaan väkevään suolahappoon. happo, jonka jälkeen SeO 2 pelkistetään esimerkiksi rikkidioksidilla:
Liuotettuna natriumsulfiittiin, jonka jälkeen seleeni erotetaan hapolla:
Rikkihaposta pesty liete, jossa on esimerkiksi 2 % seleeniä, käsitellään soodalla ja lyijysulfaatti muuttuu karbonaatiksi:
Se on osa joidenkin proteiinien aktiivisia keskuksia selenokysteiinin aminohapon muodossa . Se on elämälle välttämätön mikroelementti , mutta useimmat yhdisteet ovat varsin myrkyllisiä ( vetyselenidi , seleeni ja seleenihappo ) jo kohtalaisina pitoisuuksina.
Ihmiskehossa on 10-14 mg seleeniä, josta suurin osa on keskittynyt maksaan, munuaisiin, pernaan, sydämeen, kiveksiin ja miesten siittiöjohtoihin [21] . Seleeniä on läsnä solun ytimessä.
Ihmisen päivittäinen seleenin tarve on 70-100 mikrogrammaa [22] [23] . Elimistön lisääntynyt seleenipitoisuus voi johtaa masennukseen, pahoinvointiin, oksenteluun, ripuliin, keskushermostovaurioihin jne.
Seleeni, joka on rikin kemiallinen analogi, sisältyy biosubstraattien koostumukseen hapetustilassa - 2. On todettu, että se kerääntyy kynsiin ja hiuksiin, koska ne perustuvat rikkiä sisältäviin aminohappoihin kysteiini- ja metioniini. [24] Metioniini on välttämätön keratiinin, hiusvarren pääproteiinin, synteesille, ja kysteiini on osa α-keratiineja, kynsien, ihon ja hiusten pääproteiinia (tiedetään, että nämä kaksi aminohappoa ovat metabolisesti läheisiä; ilmeisesti seleeni korvaa rikin näissä aminohapoissa muuttaen ne selenokysteiiniksi ja selenometioniiniksi). [25]
Seleeni kehossa on vuorovaikutuksessa vitamiinien, entsyymien ja biologisten kalvojen kanssa, osallistuu aineenvaihdunnan säätelyyn, rasvojen, proteiinien ja hiilihydraattien aineenvaihduntaan sekä redox-prosesseihin. Seleeni on olennainen osa yli 30 elintärkeää biologisesti aktiivista yhdistettä elimistössä. Seleeni sisältyy kehon antioksidantti-antiradikaalisen puolustusjärjestelmän entsyymien aktiiviseen keskukseen, nukleiinihappojen , lipidien , hormonien aineenvaihduntaan (glutationiperoksidaasi, jodityroniinidejododinaasi, tioredoksiinireduktaasi, fosfoseleenifosfataasi, fosfolipidispesifiset W-proteiinit, peroksidiperoksidit jne .) [26] .
Seleeni on osa lihaskudoksen proteiineja, sydänlihaksen proteiineja. Lisäksi seleeni edistää trijodityroniinin (kilpirauhasen kilpirauhashormonien biologisesti aktiivinen muoto ) muodostumista [26] [27] .
Seleeni on E- vitamiinin ja jodin synergisti . Seleenin puutteessa jodi imeytyy huonosti elimistöön [28] .
Aikaisemmin on toistuvasti esitetty, että seleenilisät voivat vähentää syövän ilmaantuvuutta, mutta tutkimuksia ei kuitenkaan ole vahvistettu. [29]
Seleeniä käytetään tehokkaana syövän vastaisena aineena sekä useiden sairauksien ehkäisyyn [34] . Koska seleeni vaikuttaa DNA:n korjaukseen, apoptoosiin, endokriinisiin ja immuunijärjestelmiin ja muihin mekanismeihin, mukaan lukien sen antioksidanttiset ominaisuudet, sillä voi olla rooli syövän ehkäisyssä [35] [36] [37] . Tutkimusten mukaan 200 mikrogramman seleeniä päivässä vähentää paksusuolen- ja paksusuolensyövän riskiä 58 %, eturauhaskasvaimia 63 %, keuhkosyöpää 46 % ja vähentää yleistä syöpäkuolleisuutta 39 % [38] [39] [ 40] [41] [42] .
Seleenilisän yhdistelmä koentsyymi Q10 :n kanssa on yhdistetty kroonista sydämen vajaatoimintaa sairastavien potilaiden kuolemanriskin vähenemiseen 55 % [43] [44] .
Pienet seleenipitoisuudet estävät histamiinia ja niillä on siten antidystrofinen vaikutus ja antiallerginen vaikutus. Seleeni stimuloi myös kudosten lisääntymistä, parantaa sukupuolirauhasten, sydämen, kilpirauhasen ja immuunijärjestelmän toimintaa.
Yhdessä jodin kanssa seleeniä käytetään jodinpuutossairauksien ja kilpirauhasen patologioiden hoitoon [45] . Vuonna 2014 tehdyn Cochrane -katsauksen mukaan todisteet seleenilisän tehokkuuden tukemiseksi tai kumoamiseksi autoimmuunikilpirauhastulehdusta sairastavilla ihmisillä ovat kuitenkin epätäydellisiä ja epäluotettavia [46] .
Seleenisuolat auttavat palauttamaan matalan verenpaineen shokin ja romahduksen aikana . [26] .
On näyttöä siitä, että seleenilisä lisää riskiä sairastua tyypin 2 diabetekseen [47] .
Seleenivalmiste Ebselen [48] [49] , jolla on anti-inflammatorinen, antioksidanttinen ja sytoprotektiivinen vaikutus, tunnetaan ja jolla on myös aktiivisuutta COVID-19 :ää vastaan [50] [51] [52] [53] [54] [54] .
Seleenidisulfidia (sulsen) käytetään dermatologiassa osana shampooita päänahan sairauksien (hilse, seborrhea) hoitoon.
Seleeni ja sen yhdisteet ovat myrkyllisiä , muistuttavat luonteeltaan jonkin verran arseenia ; sillä on polytrooppinen vaikutus maksan , munuaisten ja keskushermoston primaarisella vauriolla . Vapaa seleeni on vähemmän myrkyllistä. Epäorgaanisista seleeniyhdisteistä myrkyllisimpiä ovat vetyselenidi , seleenidioksidi (LD 50 = 1,5 mg/kg, rotat, intratrakeaalisesti) ja natriumseleniitit (LD 50 = 2,25 mg/kg, kani , suun kautta) ja litium (LD 50 = 8,7 mg/kg, rotat , suun kautta). Vetyselenidi on erityisen myrkyllistä, mutta sen inhottavan hajun ansiosta, joka tuntuu vähäisissäkin pitoisuuksissa (0,005 mg / l), on mahdollista välttää myrkytys. Orgaaniset seleeniyhdisteet, kuten alkyyli- tai aryylijohdannaiset (esim. dimetyyliseleeni , metyylietyyliseleeni tai difenyyliseleeni ), ovat voimakkaita hermomyrkkyjä, joilla on erittäin loukkaavia hajuja; näin ollen dietyyliseleenin havaintokynnys on 0,0064 µg/l.
1 gramman seleenimetallijauheen ottaminen suun kautta aiheuttaa vatsakipua kahdeksi päiväksi ja toistuvia ulosteita; oireet häviävät ajan myötä .
Suorassa ihokosketuksessa olevat seleenisuolat aiheuttavat palovammoja ja ihotulehdusta. Seleenidioksidi joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa voi aiheuttaa voimakasta kipua ja puutumista. Limakalvojen kanssa kosketuksiin joutuessaan seleeniyhdisteet voivat aiheuttaa silmiin joutuessaan ärsytystä ja punoitusta, terävää kipua, kyynelnestettä ja sidekalvotulehdusta .
Seleeni luonnossa koostuu kuudesta isotoopista: 74 Se (0,87 %), 76 Se (9,02 %), 77 Se (7,58 %), 78 Se (23,52 %), 80 Se (49,82 %) , 82 Se ( 9,19 %). Näistä viiden tiedetään olevan stabiileja, ja yksi ( 82 Se) läpikäy kaksinkertaisen beetahajoamisen puoliintumisajan ollessa 9,7⋅10 19 vuotta . Lisäksi 24 muuta radioaktiivista isotooppia (sekä 9 metastabiilia viritystilaa ) on luotu keinotekoisesti massalukujen alueella 65-94. Keinotekoisista isotoopeista 75 Se on löytänyt sovellusta gammasäteilyn lähteenä ei-syötetyissä tilanteissa. hitsien ja rakenteiden eheyden tuhoava testaus.
Joidenkin seleenin radioaktiivisten isotooppien puoliintumisajat ovat:
Isotooppi | Yleisyys luonnossa, % | Puolikas elämä |
---|---|---|
73 se | — | 7,1 tuntia. |
74 se | 0,87 | — |
75 se | — | 120,4 päivää |
76 se | 9.02 | — |
77 se | 7.58 | — |
77m Se | — | 17,5 sek. |
78 se | 23.52 | — |
79 se | — | 6,5⋅10 4 vuotta |
79m Se | — | 3,91 min. |
80 se | 49,82 | — |
81 se | — | 18,6 min. |
81m Se | — | 62 min. |
82 se | 9.19 | 9,7⋅10 19 vuotta |
83m Se | — | 69 sek. |
83 se | — | 25 min. |
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|