Селен: вред и польза

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПЕРМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.А.ВАГНЕРА»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Реферат

Селен: вред и польза

Выполнил:

Студент:

Михайлов А.И.

Преподаватель:

Гейн Л.Ф.

Пермь, 2014

Содержание

1. Селен - как элемент периодической системы

2. История открытия элемента

3. Нахождение в природе

4. Получение

5. Физические свойства

6. Химические свойства

7. Биологическая роль

8. Применение

9. Симптомы недостатка и избытка селена

10. Изотопы селена

Список литературы

1. Селен - как элемент периодической системы

Селен -- химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации -- главной подгруппы VI группы), 4-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма -- киноварно-красная).

2. История открытия элемента

Селен является одним из элементов, который человек знал еще до его официального открытия. Этот химический элемент очень хорошо маскировался другими химическими элементами, которые по своим характеристикам были похожи на селен. Основными элементами маскирующими его были сера и теллур. Они имеют очень сходные свойства. Селен, как новый химический элемент, был впервые обнаружен шведскими учеными-химиками И. Берцелиусом и Ганом Селен-один из химических элементов с которым человек был знаком еще до его открытия, который не могли открыть, так как он хорошо маскировался присутствием других химических элементов, которые были сходны с селеном. Он легко маскируется элементами VI группы серой и теллуром. Селен удалось обнаружить в 1817 году. Сделали это два шведских ученых-химиков И. Берцелиусом и его помощником Г. Ганом. Это им удалось при обследовании производства серной кислоты местечке Грипсхольм. В серной кислоте, полученной на заводе, был обнаружен теллур в небольших количествах. В серной кислоте был обнаружен двухцветный осадок: часть была-красной, часть светло-коричневой. При прокаливании его в пламени осадок издавал запах редьки и превращался в комочек со свинцовым блеском. Этот запах, по мнению М.Клапрота, был свойственен теллуру. Такой же запах наблюдался на рудниках в шведском Фалуне, где добывали пирит. Берцелиус заинтересовался этим фактом и решил более тщательно исследовать осадок, с целью выделения теллура. Но теллур обнаружен не был. Берцелиус собрал большое количество осадка и подверг его еще более тщательному исследованию. И он предположил, что осадок содержит химический элемент, который был еще неизвестен и очень похожим на теллур. И по аналогии с теллуром назвал элемент селенам, что в переводе с греческого Selenium, означающего название спутника Земли-Луны. Теллур же назван в честь планеты Земля. селен изотоп элемент химический

Сохранился рассказ самого Берцелиуса о том, как произошло это открытие:

“Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королёк. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалуне, где собирается сера, необходимая для производства кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал всё, что образовалось при получении серной кислоты путём сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашёл, что масса (то есть осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греческого уелЮнз (луна), так как теллур назван по имени Tellus -- нашей планеты.”

3. Нахождение в природе

Селен - очень редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре (кларк) 5·10^-6 % по массе. История Селена в земной коре тесно связана с историей серы. Селен обладает способностью к концентрации и, несмотря на низкий кларк, образует 38 самостоятельных минералов - природных селенидов, селенитов, селенатов и других. Характерны изоморфные примеси Селена в сульфидах и самородной сере.

В биосфере Селен энергично мигрирует. Источником для накопления Селена в живых организмах служат изверженные горные породы, вулканические дымы, вулканические термальные воды. Поэтому в районах современного и древнего вулканизма почвы и осадочные породы нередко обогащены Селеном (в среднем в глинах и сланцах - 6·10^-5%).

Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi₂(Se, S)₃, хастит CoSe₂, платинит PbBi₂(S, Se)₃, ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом.

4. Получение

Селен получают из отходов сернокислотного, целлюлозно-бумажного производства и анодных шламов электролитического рафинирования меди. В шламах Селен присутствует вместе с серой, теллуром, тяжелыми и благородными металлами. Для извлечения Селена шламы фильтруют и подвергают либо окислительному обжигу (около 700 °С), либо нагреванию с концентрированной серной кислотой. Образующийся летучий SeO₂ улавливают в скрубберах и электрофильтрах. Из растворов технический Селен осаждают сернистым газом. Применяют также спекание шлама с содой с последующим выщелачиванием селената натрия водой и выделением из раствора Селена. Для получения Селена высокой чистоты, используемого в качестве полупроводникового материала, черновой Селен рафинируют методами перегонки в вакууме, перекристаллизации и другими.

5. Физические свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Se 4s²4p⁴; у двух p-электронов спины спарены, а у остальных двух - не спарены, поэтому атомы Селена способны образовывать молекулы Se₂ или цепочки атомов Se_n. Цепи атомов Селена могут замыкаться в кольцевые молекулы Se₈. Разнообразие молекулярного строения обусловливает существование Селена в различных аллотропических модификациях: аморфной (порошкообразный, коллоидный, стекловидный) и кристаллической (моноклинный б- и в-формы и гексагональный г-формы). Аморфный (красный) порошкообразный и коллоидный Селен (плотность 4,25 г/см³ при 25 °С) получают при восстановлении из раствора селенистой кислоты H₂SeO₃, быстрым охлаждением паров Селена и другими способами. Стекловидный (черный) Селен (плотность 4,28 г/см³ при 25 °С) получают при нагревании любой модификации Селена выше 220 °С с последующим быстрым охлаждением. Стекловидный Селен обладает стеклянным блеском, хрупок. Термодинамически наиболее устойчив гексагональный (серый) Селен. Он получается из других форм Селена нагреванием до плавления с медленным охлаждением до 180-210 °С и выдержкой при этой температуре. Решетка его построена из расположенных параллельно спиральных цепочек атомов. Атомы внутри цепей связаны ковалентно. Постоянные решетки а = 4,36 Е, с = 4.95Е, атомный радиус 1,6 Е, ионные радиусы Sе^2- 1,98Е и Se⁴⁺ 0,69Е, плотность 4,807 г/см³ при 20 °С, t_пл 217 °С, t_кип 685 °С. Пары Селена желтоватого цвета. В парах в равновесии находятся четыре полимерные формы Se₈ = Se₆ = Se₄ = Se₂. Выше 900 °С доминирует Se₂. Удельная теплоемкость гексагонального Селена 0,19-0,32 кдж/(кг·К), [0,0463-0,0767 кал/ (г·°С)] при -198 - + 25 °С и 0,34 кдж/(кг·К) [0,81 кал/(г·°С)] при 217 °С; коэффициент теплопроводности 2,344 вт/(м·К) [0,0056 кал/(см·сек·°С)], температурный коэффициент линейного расширения при 20 °С: гексагонального монокристаллического Селена вдоль с-оси 17,88·10^-6, перпендикулярно с-оси 74,09·10^-6, поликристаллического 49,27·10^-6; изотермическая сжимаемость в₀ = 11,3·10^-3 кбар^-1; коэффициент электрического сопротивления в темноте при 20 °С 10²-10¹² ом·см. Все модификации Селена обладают фотоэлектрическими свойствами. Гексагональный Селен вплоть до температуры плавления - примесный полупроводник с дырочной проводимостью. Селен - диамагнетик (пары его парамагнитны).

6. Химические свойства

На воздухе Селен устойчив; кислород, вода, соляная и разбавленная серная кислоты на него не действуют, хорошо растворим в концентрированной азотной кислоте и царской водке, в щелочах растворяется с окислением. Селен в соединениях имеет степени окисления -2, + 2, + 4, +6. Энергия ионизации Se⁰ > Se¹⁺ > Se²⁺ > Se³⁺соответственно 0,75; 21,5; 32 эв.

С кислородом Селен образует ряд оксидов: SeO, Se₂O₃, SeO₂, SeO₃. Два последних являются ангидридами селенистой H₂SeO₃ и селеновой H₂SeО₄ кислот (соли -селениты и селенаты). Наиболее устойчив SeO₂. С галогенами Селен дает соединения SeF₆, SeF₄, SeCl₄, SeBr₄, Se₂Cl₂ и другие. Сера и теллур образуют непрерывный ряд твердых растворов с Селеном. С азотом Селен дает Se₄N₄, с углеродом -CSe₂. Известны соединения с фосфором Р₂Sе₃, Р₄Sе₃, P₂Se₅.

Водород взаимодействует с Селеном при t> =200 °С, образуя H₂Se; раствор H₂Se в воде называется селеноводородной кислотой. При взаимодействии с металлами Селен образует селениды. Получены многочисленные комплексные соединения Селена. Все соединения Селена ядовиты.

7. Биологическая роль

Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Микроэлемент, но большинство соединений достаточно токсично (селеноводородная, селеновая и селенистая кислота) даже в средних концентрациях.

Роль селена в организме человека.

В организме человека содержится 10-14 мг селена, большая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин. Селен присутствует в ядре клетки. Суточная потребность человека в селене составляет 70-100 мкг. Согласно данным эпидемиологических исследований более чем у 80 % россиян наблюдается селена. Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ, в обмене жиров, белков и углеводов, а также в окислительно-восстановительных процессах. Селен является составным компонентом более 30 жизненно важных биологически активных соединений организма. Селен входит в активный центр ферментов системы антиоксидантно-антирадикальной защиты организма, метаболизма нуклеиновых кислот, липидов, гормонов (глутатионпероксидазы, йодотиронин-дейододиназы, тиоредоксинредуктазы, фосфоселенфосфатазы, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидазы, специфических протеинов Р и W и др.) Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда. Также селен способствует образованию трийодтиронина (гормонов щитовидной железы). Селен является синергистом витамина E и йода. При дефиците селена йод плохо усваивается организмом.

8. Применение

· Одним из важнейших направлений его технологии, добычи и потребления являются полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), их сплавов с другими элементами, в которых селен стал играть ключевую роль. Эта роль селена постоянно растёт, растёт спрос и цены (отсюда дефицит этого элемента).

· В современной технологии полупроводников применяются селениды многих элементов, например селениды олова, свинца, висмута, сурьмы, селениды лантаноидов. Особенно важны свойства фотоэлектрические и термоэлектрические как самого селена, так и селенидов.

· Стабильный изотоп селен-74 позволил на своей основе создать плазменный лазер с колоссальным усилением в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз).

· Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве мощного источника гамма-излучения для дефектоскопии.

· Селенид калия совместно с пятиокисью ванадия применяется при термохимическом получении водорода и кислорода из воды (селеновый цикл, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, Ливермор, США).

· Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине 20-го века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике по следующим причинам: в отличие от германия, кремния, селен малочувствителен к радиации, и кроме того селеновый выпрямительный диод обладает уникальным свойством самовосстанавливаться при пробое: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остается функциональным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные габариты.

Применение селена в медицине.

Селен применяется как мощное противораковое средство, а также для профилактики широкого спектра заболеваний. Согласно исследованиям прием 200 мкг селена в сутки снижает риск заболеваемости раком прямой и толстой кишки -- на 58 %, опухолями простаты на 63 %, раком легких -- на 46 %, снижает общую смертность от онкологических заболеваний на 39 %.

Малые концентрации селена подавляют гистамин и за счет этого оказывают антидистрофический эффект и противоаллергическое действие. Также селен стимулируют пролиферацию тканей, улучшают функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.

В комплексе с йодом селен используется для лечения йододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы.

Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе.

9. Симптомы недостатка и избытка селена

Суточная потребность в селене: В среднем, потребность человека микроэлементе составляет от 10 до 100 мкг в день.

Основными источниками селена являются оливковое масло, рыба и морепродукты, бобовые, чеснок, белые грибы, томаты, свиное сало, кукуруза.

При недостатке элемента наблюдаются: - усталость - ухудшение зрения - слабость и боль в мышцах - дерматит - депрессия - выпадение волос - экзема - повышенный уровень холестерина в крови - нарушение работы печени - ухудшение работы поджелудочной железы - высокая вероятность раковых заболеваний - нарушение репродуктивной функции - замедление роста у детей - преждевременное старение организма Избыток селена в организме (более 5 мг в день) является токсичной дозой для человека. К основным симптомам избытка селена относятся:

- тошнота и рвота - ломкость ногтей - чесночный запах от кожи и изо рта - нестабильное психическое состояние - ухудшение работы печени - бронхопневмония - эритема кожи

10. Изотопы

В природе существует 6 изотопов селена (⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁷Se, ⁷⁸Se, ⁸⁰Se и ⁸²Se), из них пять, насколько это известно, стабильны, а один (⁸²Se) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 9,7·10¹⁹ лет. Кроме того, искусственно созданы ещё 24 радиоактивных изотопа (а также 9 метастабильных возбуждённых состояний) в диапазоне массовых чисел от 65 до 94.

Список литературы

1. Большая советская энциклопедия.

2. Энциклопедия "Кирилл и Мефодий".

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/селен.

4. http://chem100.ru

5. http://am-am.su/427-selen.html

6. http://shitovidki.ru/mineral/149-selen.html

Размещено на Allbest.ru