Szelén

34 arzén ← szelén → bróm S ↑ Se ↓ Te 34 Se Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	szelén, Se, 34
Elemi sorozat	nemfémek
Csoport, periódus, mező	16, 4, p
Megjelenés	szürke, fémes csillogás
Atomtömeg	78,96(3) g/mol
Elektronszerkezet	[Ar] 3d10 4s² 4p4
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 6
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	(szürke) 4,81 g/cm³
Sűrűség (szobahőm.)	(alfa) 4,39 g/cm³
Sűrűség (szobahőm.)	(üveges) 4,28 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	3,99 g/cm³
Olvadáspont	494 K (221 °C, 430 °F)
Forráspont	958 K (685 °C, 1265 °F)
Olvadáshő	(szürke) 6,69 kJ/mol
Párolgáshő	95,48 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 25,363 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 500 552 617 704 813 958
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	hexagonális
Oxidációs állapotok	±2, 4, 6 (erősen savas oxid)
Elektronegativitás	2,55 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 941,0 kJ/mol
	2.: 2045 kJ/mol
	3.: 2973,7 kJ/mol
Atomsugár	115 pm
Atomsugár (számított)	103 pm
Kovalens sugár	116 pm
Van der Waals-sugár	190 pm
Egyebek
Mágnesség	nincs adat
Hővezetési tényező	(300 K) (amorf) 0,519 W/(m·K)
Hőtágulási tényező	(25 °C) (amorf) 37 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 3350 m/s
Young-modulus	10 GPa
Nyírási modulus	3,7 GPa
Bulk modulusz	8,3 GPa
Poisson-arányszám	0,33
Mohs-keménység	2,0
Brinell-keménység	736 HB
CAS-szám	7782-49-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A szelén izotópjai Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 72Se mest. 8,4 d ε - 72As γ 0,046 - 74Se 0,87% Se stabil 40 neutronnal 75Se mest. 119,779 d ε - 75As γ 0,264, 0,136, 0,279 - 76Se 9,36% Se stabil 42 neutronnal 77Se 7,63% Se stabil 43 neutronnal 78Se 23,78% Se stabil 44 neutronnal 79Se mest. 1,13×106 y β- 0,151 79Br 80Se 49,61% Se stabil 46 neutronnal 82Se 8,73% 1,08×1020 y β-β- 2,995 82Kr
Hivatkozások

A szelén egy nemfémes elem, amelynek a rendszáma 34 és a vegyjele Se, nyelvújításkori neve reteny. Az oxigéncsoport eleme, tulajdonságai a kénéhez és a tellúréhoz hasonlóak. Több allotróp módosulata is ismert. Ezek közül a két legjelentősebb neve vörös szelén és szürke szelén. A vörös szelén a kénre hasonlít, a szürke szelén néhány tulajdonsága már a fémekre emlékeztet. A szürke, fémes jellegű módosulat félvezető tulajdonságú. A szelén nagy mennyiségben mérgező, de kis mennyiségben szüksége van rá a szervezetnek.

Módosulatai

Fekete, szürke és vörös szelén

A szelénnek több allotrop módosulata létezik, ezek közül a két legjelentősebb a vörös szelén és a szürke szelén. Létezik még amorf vörös és fekete szelén is. A vörös szelén tulajdonságai a kénhez hasonlítanak. Vörös színű, molekularácsos, benne a nyolcatomos kénmolekulákhoz hasonló Se₈ molekulák találhatók. Vörös szelént a fekete szelén szén-diszulfidban való forralásával vagy szeléntartalmú vegyületek termikus bontásával állíthatunk elő. Közönséges körülmények között nem stabil, átalakul sötétszürke színű, fémes kinézetű szürke szelénné. A szürke szelén néhány tulajdonsága már a fémekre hasonlít. Legstabilabb módosulat. A rácsa egydimenziós lánc szerkezetű. Félvezető tulajdonságú, sötétben csak alig vezeti az elektromos áramot, de fény hatására az elektromos vezetőképessége jelentősen megnő, ezért fotocellákban használható. Ez a fémes módosulat hatszöges rendszerű kristályokat alkot. Olvadék lassú hűtésével állítható elő. Ha folyékony szelént öntenek vízbe, akkor a szelén sötétszürke színű, kaucsukszerű, rugalmas módosulata válik ki. Létezik amorf szelén is, ami vörös színű por. A szelén módosulatai közül csak a vörös oldódik szén-diszulfidban, az oldat vörös színű.

Kémiai tulajdonságai

A szelén kémiai tulajdonságai a kén kémiai tulajdonságaira hasonlítanak. Vegyületet képez alkálifémekkel és alkáliföldfémekkel, ezekben a vegyületekben kétszeresen negatív töltésű anion. Hidrogénnel reagál, szelén-hidrogént (H₂Se) képez. A reakció csak magas hőmérsékleten játszódik le.

$\mathrm{H_2 + Se \rightarrow H_2Se}\,\!$

Oxigén jelenlétében elég, szelén-dioxid (SeO₂) keletkezik:

$\mathrm{Se + O_2 \rightarrow SeO_2}\,\!$

Híg salétromsav a szelénport szelénessav képződése közben oxidálja:

$\mathrm{3\ Se + 4\ HNO_3 + H_2O \rightarrow 3\ H_2SeO_3 + 4\ NO}\,\!$

Halogénekkel halogenideket képez. A fémekkel szelenideket alkot, a szelenidek tulajdonságai a szulfidokhoz hasonlóak.

Vegyületei

A szelén-hidrogén (H₂Se) tulajdonságai a kén-hidrogén tulajdonságaira emlékeztetnek. Gáz halmazállapotú. Redukáló tulajdonságú. Oxigénnel szelén-dioxiddá ég el. A szelén-hidrogén molekulában a H-Se-H kötésszög (90°) jelentősen kisebb mint a H-O-H kötésszög a vízmolekulában (104,5°), a kén-hidrogén 92,5°-os H-S-H kötésszögéhez áll közel.

Kétféle oxidja létezik, a szelén-dioxid és a szelén-trioxid. Ezek a kén oxidjaival analógok. Szilárd halmazállapotú vegyületek. Savanhidrideknek tekinthetők, belőlük oxosavak származtathatók. A nekik megfelelő savak a szelénessav (H₂SeO₃) illetve a szelénsav (H₂SeO₄). Ezek a kén-oxosavaknál (H₂SO₃, H₂SO₄) instabilabbak.

A szelénsav a kénsavhoz hasonló erősségű sav, de annál erősebb oxidálószer.

Előfordulása a természetben

A természetben megtalálható, mint a kén kísérője. A szelén ásványai a klaustalit (PbSe₂). Előfordul a berzelianit (Cu₂Se) és az eukairit ((Cu,Ag)₂Se) ásványokként is. Az 54. leggyakoribb elem a Földön.

Előállítása

A piritből kiinduló kénsavgyártás melléktermékeként keletkező kamraiszapból vagy a réz elektrolitos finomításakor keletkező anódiszapból állítható elő. A kamraiszapba szelén-dioxid formájában kerül bele. Az iszapból a következőképpen vonható ki: Az iszapot először tömény kénsav és salétromsav keverékével reagáltatják, ekkor a szelén szelénessavvá és szelénsavvá alakul. A szelén vörös színű porként válik ki, ha kén-dioxidot vagy kén-hidrogént vezetnek a keletkezett oldatba.

Felhasználása

A szelén fotoelektromos tulajdonságú, emiatt fotocellák készítésére használható. A szelén sötétben az áramot alig vezeti, de megvilágítás hatására vezetővé válik. Ha a szelén arannyal érintkezik, akkor megvilágítás hatására a fényerősséggel arányos erősségű áramot termel. Ezért megvilágításmérők készítéséhez alkalmazható. Az üveggyártásban a szelén vörös és szürke módosulatát egyrészt az üveg színtelenítésére alkalmazzák, másrészt felhasználják az üveg vörös, rózsaszín vagy narancssárga színűre festéséhez is. Alkalmazzák a gumi vulkanizálásakor és a növények kártevőinek irtására is.

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
• Nyilasi János: Szervetlen kémia