Что мы знаем о селене? На школьных уроках химии нам рассказывали о том, что селен – химический элемент, мы могли решать различные химические уравнения и наблюдать реакции с его участием. Но элементов в таблице Менделеева так много, что весь объем информации охватить невозможно. Поэтому все изложено довольно кратко.
В этой статье можно подробно ознакомиться с элементом под названием «селен». Что это такое, каковы его свойства, где в природе можно встретить этот элемент и как он используется в индустрии. Помимо этого, немаловажно знать, какое влияние он оказывает на наш организм.
Что такое селен
Селен (элемент Selenium) – это химический элемент, аналог серы, который относится к 16 группе (согласно более ранней классификации – к 6-й) таблицы Менделеева. Атомный номер элемента – 34, а атомная масса составляет 78,96. Элемент проявляет преимущественно неметаллические свойства. В природе селен – это комплекс, состоящий из шести изотопов, как правило, сопутствует сере. То есть встречается в местах добычи серы. Итак, загадочный селен - что это такое и чем он так ценен? Он обладает множеством полезных свойств.
История открытия селена
Данный химический элемент был открыт шведским химиком и минералогом Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1817 году.
В научной литературе есть история открытия минерала, рассказанная самим учёным.
Он рассказывает, что в то время он вместе с другим учёным по имени Юхан Готлиб Ган (получившим известность как первооткрыватель марганца и изучившим его свойства) проводил исследования метода производства серной кислоты в городе Грипсхольм.
В ходе лабораторных опытов в серной кислоте были найдены осадки красного с примесью светло-коричневого оттенка вещества. При взаимодействии с паяльной трубкой от осадочных материалов исходил легкий редечный запах и образовывался свинцовый королёк. Берлинский учёный Мартин Клапрот утверждал, что наличие характерного запаха говорит о наличии теллура. Коллега Берцелиуса еще отметил, что на рудниках, где добывается данная сера для кислоты (в Фалюне) также чувствуется аналогичный запах.
В надежде найти редкий недавно открытый металл (теллур) в растворе, учёные принялись за более детальное исследование осадка, но всё было тщетно. После Берцелиус собрал все продукты, которые накопились за несколько месяцев получения серной кислоты путем сжигания серы, и также принялся исследовать.
Исследования показали, что новый, ранее неизвестный элемент имеет схожие свойства с теллуром, но таковым не является. Так периодическая таблица получила новый элемент - селен.
Происхождение названия элемента
История происхождения наименования нового элемента довольно интересна. Периодическая таблица Менделеева определяет новый элемент как Selenium (Se). Название своё получил по названию нашего естественного спутника.
Изначально в русских изданиях элемент назывался «селениумом» (в десятых годах XIX столетия). Позднее, после 1835, года было принято наименование «селен».
Свойства селена
Формула селена – Se. Температура плавления вещества – 217 (α-Se) и 170–180 градусов Цельсия (β-Se), а закипает он при температуре 6850.
Степени окисления, что селен проявляет в реакциях: (-2), (+2), (+4), (+6), он устойчив к воздуху, кислороду, воде, соляной кислоте и разбавленной серной кислоте.
Поддается растворению в азотной кислоте высокой концентрации, "царской водке", более длительно растворяется в щелочной среде с окислением.
Формы селена
Существует две модификации селена:
- Кристаллическая (моноклинный селен a- и b-форм, гексагональный селен g-формы).
- Аморфная (порошкообразная, коллоидная и стекловидная формы селена).
Модификация аморфный красного цвета селен. Что это такое? Одна из неустойчивых модификаций элемента. Порошкообразная и коллоидная формы селена получаются путем восстановления вещества из раствора селенистой кислоты H2SeO3.
Черный стекловидный селен можно получить путём нагревания элемента любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением.
Гексагональный селен имеет серый цвет. Эту модификацию, наиболее устойчивую термодинамически, можно получить также путем нагревания до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Необходимо некоторое время выдерживать такой температурный режим.
Оксид селена
Есть ряд оксидов, которые образуются путем взаимодействия селена и кислорода: SeO2, SeO3,SeO, Se2O5. При этом SeO2 и SeO3 – это ангидриды селенистой (H2SeO3) и селеновой (H2SeO4) кислот, которые образуют соли селенит и селенат. Оксид селена SeO2 (хорошо растворяется в воде) и является самым устойчивым.
Интересные опыты над селеном
Перед тем, как начинать опыты с этим элементом, стоит помнить, что любые соединения с селеном ядовиты, поэтому необходимо принимать все меры безопасности, к примеру, надевать защитные средства и проводить реакции в вытяжном шкафу.
Цвет селена проявляется в ходе приятной глазу реакции. Если через колбу с селенистой кислотой пропустить сернистый газ, который является хорошим восстановителем, то полученный раствор станет желтым, потом оранжевым и в итоге - кроваво-красным.
Слабый раствор даст возможность получить аморфный коллоидный селен. В случае, если концентрация селенистой кислоты будет высокой, то в ходе реакции будет оседать от красного до тёмно-бордового оттенка порошок. Это будет аморфный порошкообразный селен элементарной формы.
Для того, чтобы привести вещество в стеклообразное состояние, необходимо его нагреть и резко охладить. Цвет изменится на черный, а вот красный оттенок можно будет заметить, только если смотреть на просвет.
Кристаллический моноклинный селен получить будет немного сложнее. Для этого нужно взять небольшое количество красного порошка и перемешать с сероуглеродом. К сосуду со смесью необходимо подключить обратный холодильник и кипятить в течение 2 часов. Вскоре начнет образовываться светло-оранжевая жидкость с лёгким зеленым оттенком, которую нужно будет медленно испарить в ёмкости под фильтровальной бумагой.
Применение селена
Впервые селен начали применять в керамической и стекольной промышленности. Об этом нам говорит «Справочник по редким металлам» 1965 года издания.
Селен добавляется в стеклянную массу с целью обесцвечивания стекла, устранения зеленоватого оттенка, который даёт примесь соединений железа. Для получения рубинового стекла в стекольной промышленности используется соединение селена и кадмия (кадмоселит CdSe). В производстве керамики кадмоселит придаёт ей красный цвет, а также окрашивает эмали.
Немного селена используется в качестве наполнителя в резиновой промышленности, а также в сталелитейной – для того, чтобы полученные сплавы имели мелкозернистую структуру.
Большинство полупроводниковой техники изготавливается с использованием селена. Это и стало главной причиной роста стоимости такого вещества, как селен. Цена возросла от 3,3 до 33 долларов за 1 килограмм в 1930 и 1956 годах соответственно.
Стоимость селена на мировом рынке в 2015 году составила 68 долларов за 1 кг. Тогда как в 2012 килограмм этого металла стоил около 130 долларов за один килограмм. Спрос на селен (цена тому подтверждение) падает из-за высокого предложения.
Вещество также широко используется при производстве фототехники.
Наличие селена в организме человека
Наш организм содержит приблизительно 10-14 миллиграммов этого вещества, которое сосредоточено в большей степени в таких органах, как печень, почки, сердце, селезенка, яички и семенные канатики у мужчин, а также в ядрах клеток.
Потребность человеческого организма в таком микроэлементе как селен невысока. Всего 55-70 микрограммов для взрослых. Предельной суточной дозой считается 400 микрограммов. Тем не менее есть болезнь, называемая болезнь Кешана, которая возникает при дефиците этого элемента. Примерно до 60-х годов селен считался ядовитым веществом, которое оказывает негативное воздействие на организм человека. Но после детального исследования были сделаны обратные выводы.
Часто при выявлении патологического содержания селена врачи могут назначать специальные препараты, содержащие комбинацию цинк-селен-магний, вещества, которые в комплексе восполнят недостаточность его в организме. Разумеется, не исключая продукты, которые содержат селен.
Воздействие на организм
Селену принадлежит очень важная роль в процессе жизнедеятельности организма:
- он активирует иммунитет – «стимулирует» лейкоциты на более активное воздействие на вредоносные микроорганизмы (вирусы);
- замедляет процессы старения в организме;
- снижает риски возникновения аритмии, внезапной коронарной смерти или кислородного голодания благодаря замедлению окисления холестерина;
- ускоряет приток крови к мозгу, активируя мыслительную деятельность, снимает симптомы хандры и депрессии (усталость, вялость, подавленность и беспокойность);
- тормозит развитие раковых клеток, обладая антиоксидантными свойствам;
- активно селен борется со свободными радикалами;
- при взаимодействии с витамином Е действует как противовоспалительное средство.
Конечно же, нельзя обойти вниманием такое важное свойство микроэлемента, как помощь в борьбе с опасными вирусами: ВИЧ/СПИД, гепатиты, лихорадка Эбола.
Благодаря наличию селена вирус задерживается внутри клетки; вещество предупреждает распространение вируса по организму. Но если селена недостаточно, то его функция не срабатывает должным образом.
Приём селена в комплексе с йодом поможет остановить прогрессирующее заболевание щитовидной железы (нехватка тироксина), а в некоторых случаях стимулирует регресс болезни (чаще у детей).
Также в медицине селен используется в целях профилактики сахарного диабета, поскольку он ускоряет потребление глюкозы организмом.
Препарат с витаминами может назначаться беременным. Он помогает справиться с симптомами токсикоза, снимет усталость и поднимет настроение.
Дефицит селена
Почему в организме может быть нехватка такого вещества, как селен? Что это такое – «дефицит селена» и как с ним бороться? На самом деле это неприятное заболевание, несмотря на то, что возникает оно довольно редко.
Важно знать, что злейшим врагом этого вещества является, конечно же, углеводы – мучное, сладкое. В сочетании с ними селен очень плохо усваивается организмом и от этого может возникать его недостаток.
Каковы же признаки дефицита? Прежде всего стоит отметить, что при дефиците селена будет снижаться работоспособность и общее настроение.
Нехватка селена ослабляет иммунитет, вследствие чего организм становится более восприимчивым к различным заболеваниям как психического, так и физического плана.
Также при дефиците этого вещества в организме нарушается процесс усвоения витамина Е.
Основными признаками недостатка селена являются: боли в мышцах и суставах, преждевременная усталость, анемия, обостряются болезни почек и поджелудочной железы.
Но если вы почувствовали какой-то из симптомов, ни в коем случае не следует заниматься медикаментозным самолечением. Обязательно необходимо посетить врача и проконсультироваться по поводу необходимости приёма тех или иных препаратов. Иначе можно самостоятельно вызвать избыток селена, что хуже в некоторых случаях. К примеру, если человек с онкологическим заболеванием будет бесконтрольно принимать селен, химия (химиотерапия) может не подействовать.
Избыток селена
Перенасыщенность селеном также производит негативный эффект на организм. Основными признаками профицита являются: поражение волос и ногтей, повреждение зубов, усталость и постоянные нервные расстройства, потеря аппетита, появление дерматитов, артритов, а также желтушность и шелушение кожи.
Но если вы не работаете на мощностях по добыче селена, или не живете около мест, где добывают это вещество, то можно не бояться избытка селена в организме.
Продукты богатые селеном
Больше всего селена содержится в мясе и печени – свиной, говяжьей, куриной, утиной или печени индейки. К примеру, в 100 граммах печени индейки содержится 71, а в свиной – 53 микрограмма селена.
В 100 граммах мяса осьминога содержится 44,8 мкг селена. Также в рацион стоит включить такие продукты, как креветки, красную рыбу, яйца, кукурузу, рис, фасоль, ячневую крупу и чечевицу, пшеницу, горох, капусту брокколи, неактивные хлебопекарские дрожжи (обработанные разогретой до 60 градусов водой). Не стоит забывать об орехах – фисташки, миндаль, грецкий орех и арахис также содержат селен, пусть и в небольших количествах.
Стоит также помнить о том, что при обработке продуктов вещество теряется, консервы и концентраты содержат в два раза меньше селена, чем свежие продукты. Поэтому, по возможности, необходимо употреблять как можно больше свежих продуктов с содержанием селена.
