Selenio (Se), un elemento chimico nel gruppo dell'ossigeno (gruppo 16 [VIa] della tavola periodica), strettamente legato alle proprietà chimiche e fisiche con gli elementi zolfo e tellurio. Il selenio è raro, componendo circa 90 parti per miliardo della crosta terrestre. Occasionalmente si trova non combinato, che accompagna lo zolfo nativo, ma si trova più spesso in combinazione con metalli pesanti (rame, mercurio, piombo o argento) in alcuni minerali. La principale fonte commerciale di selenio è un sottoprodotto della raffinazione del rame; i suoi usi principali sono nella produzione di apparecchiature elettroniche, nei pigmenti e nella fabbricazione del vetro. Il selenio è un metalloide (un elemento intermedio nelle proprietà tra i metalli e i non metalli). La forma grigia e metallica dell'elemento è la più stabile in condizioni normali; questa forma ha la proprietà insolita di aumentare notevolmente la conduttività elettrica quando esposto alla luce. I composti del selenio sono tossici per gli animali; le piante coltivate in terreni seleniferi possono concentrare l'elemento e diventare velenose.
elemento gruppo ossigeno: presenza e usi naturali
L'elemento selenio (simbolo Se) è molto più raro dell'ossigeno o dello zolfo, che comprende circa 90 parti per miliardo della crosta del
.Proprietà elemento
| numero atomico | 34 |
|---|---|
| peso atomico | 78.96 |
| masse di isotopi stabili | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| punto di fusione | |
| amorfo | 50 ° C (122 ° F) |
| grigio | 217 ° C (423 ° F) |
| punto di ebollizione | 685 ° C (1.265 ° F) |
| densità | |
| amorfo | 4,28 grammi / cm 3 |
| grigio | 4,79 grammi / cm 3 |
| stati di ossidazione | −2, +4, +6 |
| configurazione elettronica | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Storia
Nel 1817 il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius notò una sostanza rossa derivante dai minerali di solfuro delle miniere di Falun, in Svezia. Quando questo materiale rosso fu investigato nell'anno seguente, si rivelò un elemento e prese il nome dalla dea Luna o dea della luna Selene. Un minerale con un contenuto di selenio insolitamente alto è stato scoperto da Berzelius solo pochi giorni prima di presentare il suo rapporto alle società scientifiche del mondo sul selenio. Il suo senso dell'umorismo è evidente nel nome che ha dato al minerale, eucairite, che significa "giusto in tempo".
Evento e usi
La percentuale di selenio nella crosta terrestre è di circa 10 -5 a 10 -6 per cento. È stato ottenuto principalmente dalle melme dell'anodo (depositi e materiali residui dall'anodo) nella raffinazione elettrolitica di rame e nichel. Altre fonti sono le polveri dei fumi nella produzione di rame e piombo e i gas formati nelle piriti di torrefazione. Il selenio accompagna il rame nella raffinazione di quel metallo: circa il 40 percento del selenio presente nel minerale originale può concentrarsi nel rame depositato nei processi elettrolitici. Circa 1,5 chilogrammi di selenio possono essere ottenuti da una tonnellata di rame fuso.
Quando incorporato in piccole quantità nel vetro, il selenio funge da decolorante; in quantità maggiori conferisce al vetro un colore rosso chiaro utile nelle luci di segnalazione. L'elemento è anche impiegato nella produzione di smalti rossi per ceramica e articoli in acciaio, nonché per la vulcanizzazione della gomma per aumentare la resistenza all'abrasione.
Gli sforzi di raffinamento del selenio sono maggiori in Germania, Giappone, Belgio e Russia.
Allotropy
L'allotropia del selenio non è estesa come quella dello zolfo e gli allotropi non sono stati studiati così accuratamente. Solo due varietà cristalline di selenio sono composte da molecole cicliche di Se 8: designate α e β, entrambe esistono come cristalli monoclini rossi. Un allotropio grigio con proprietà metalliche si forma mantenendo una qualsiasi delle altre forme a 200–220 ° C ed è il più stabile in condizioni normali.
Una forma amorfa (non cristallina), rossa, polverosa di selenio risulta quando una soluzione di acido selenio o uno dei suoi sali viene trattata con anidride solforosa. Se le soluzioni sono molto diluite, particelle estremamente fini di questa varietà producono una sospensione colloidale rossa trasparente. Il vetro rosso chiaro deriva da un processo simile che si verifica quando il vetro fuso contenente seleniti viene trattato con carbonio. Una varietà vetrosa, quasi nera, di selenio è formata dal rapido raffreddamento di altre modifiche da temperature superiori a 200 ° C. La conversione di questa forma vetrosa negli allotropi rossi e cristallini avviene riscaldandola a 90 ° C o mantenendola in contatto con solventi organici, come cloroformio, etanolo o benzene.
Preparazione
Il selenio puro si ottiene dalle melme e dai fanghi formati nella produzione di acido solforico. Il selenio rosso impuro viene sciolto in acido solforico in presenza di un agente ossidante, come nitrato di potassio o alcuni composti di manganese. Sia l'acido selenio, H 2 SeO 3, sia l'acido selenico, H 2 SeO 4, sono formati e possono essere lisciviati da materiale insolubile residuo. Altri metodi utilizzano l'ossidazione mediante aria (torrefazione) e il riscaldamento con carbonato di sodio per dare selenito di sodio solubile, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O e selenato di sodio, Na 2 SeO 4. Il cloro può anche essere impiegato: la sua azione sui selenidi metallici produce composti volatili tra cui dicloruro di selenio, SeCl 2; tetracloruro di selenio, SeCl 4; diselenio dicloruro, Se 2 Cl 2; e selenio ossicloruro, SeOCl 2. In un processo, questi composti del selenio vengono convertiti dall'acqua in acido selenio. Il selenio viene infine recuperato trattando l'acido selenio con anidride solforosa.
Il selenio è un componente comune di minerali apprezzati per il loro contenuto di argento o rame; si concentra nelle melme depositate durante la purificazione elettrolitica dei metalli. Sono stati sviluppati metodi per separare il selenio da queste melme, che contengono anche argento e rame. La fusione della melma forma il selenide d'argento, Ag 2 Se e il selenide di rame (I), Cu 2 Se. Il trattamento di questi selenidi con acido ipocloroso, HOCl, fornisce seleniti e selenati solubili, che possono essere ridotti con biossido di zolfo. La purificazione finale del selenio avviene mediante distillazione ripetuta.
Proprietà fisico-elettriche
La proprietà fisica più eccezionale del selenio cristallino è la sua fotoconduttività: all'illuminazione, la conducibilità elettrica aumenta di oltre 1.000 volte. Questo fenomeno deriva dalla promozione o dall'eccitazione di elettroni relativamente allentati dalla luce a stati di energia più elevati (chiamati livelli di conduzione), consentendo la migrazione di elettroni e, quindi, la conducibilità elettrica. Al contrario, gli elettroni dei metalli tipici sono già in livelli o bande di conduzione, in grado di fluire sotto l'influenza di una forza elettromotrice.
La resistività elettrica del selenio varia in un intervallo enorme, a seconda di variabili come la natura dell'allotropio, le impurità, il metodo di raffinazione, la temperatura e la pressione. La maggior parte dei metalli è insolubile nel selenio e le impurità non metalliche aumentano la resistività.
L'illuminazione del selenio cristallino per 0,001 secondi aumenta la sua conduttività di un fattore da 10 a 15 volte. La luce rossa è più efficace della luce di lunghezza d'onda più corta.
Si approfitta di queste proprietà fotoelettriche e di fotosensibilità del selenio nella costruzione di una varietà di dispositivi in grado di tradurre le variazioni dell'intensità della luce in corrente elettrica e quindi in effetti visivi, magnetici o meccanici. I dispositivi di allarme, i dispositivi meccanici di apertura e chiusura, i sistemi di sicurezza, la televisione, i film sonori e la xerografia dipendono dalla proprietà dei semiconduttori e dalla fotosensibilità del selenio. La rettifica della corrente elettrica alternata (conversione in corrente continua) è stata per anni realizzata con dispositivi controllati dal selenio. Molte applicazioni di fotocellule che utilizzano selenio sono state sostituite da altri dispositivi utilizzando materiali più sensibili, più facilmente disponibili e più facilmente fabbricati rispetto al selenio.
