Селен: химический элемент и микроэлемент¶

Селен — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 4-го периода периодической системы, атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium). Относится к группе халькогенов, неметалл. В живых организмах селен является эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементом, входящим в состав ряда ферментов.

¶История

Селен открыл в 1817 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус, исследовавший осадок серной кислоты, полученной из руды с медного рудника в Фалуне. Обнаруженное вещество по свойствам напоминало теллур, поэтому элемент назвали селеном — от греческого σελήνη («луна»), спутницы Земли, по аналогии с теллуром (лат. tellus — «Земля»). Промышленное применение элемент получил в XX веке, а его биологическая роль была выяснена в 1950–1970-х годах.

¶Физические и химические свойства

Селен — хрупкое вещество, существующее в нескольких аллотропных модификациях:

• Серый (металлический) селен — наиболее устойчивая форма, полупроводник, серо-стального цвета.
• Красный селен — аморфный порошок или стеклообразная масса, состоит из циклических молекул Se₈.
• Чёрный селен — стекловидная форма, хрупкая и менее устойчивая.

Температура плавления серого селена — около 221 °C, плотность — около 4,8 г/см³. По химическим свойствам селен близок к сере и теллуру: реагирует с кислородом, галогенами, металлами, образуя селениды. В соединениях проявляет степени окисления −2, +4 и +6. На воздухе устойчив, при нагревании окисляется до диоксида SeO₂.

¶Распространение в природе

Селен — рассеянный элемент, в земной коре его содержание оценивается примерно в 10⁻⁵ %. В самородном виде встречается редко. Основные минералы — берцелианит (Cu₂Se), клаусталит (PbSe), тиманнит (HgSe). Селен извлекают главным образом попутно при переработке медных и свинцовых руд, а также из отходов сернокислотного производства. Значительные запасы связаны с сульфидными месторождениями.

¶Применение

• Электроника и оптика. Селен применяется в фотоэлементах, выпрямителях, ксерокопировальной технике (в прошлом), а также в стекловарении для обесцвечивания стекла и получения рубиновых стёкол.
• Металлургия. Используется как легирующая добавка для улучшения обрабатываемости стали и меди.
• Пигменты. Селенид кадмия и другие соединения служат основой красных и оранжевых красителей.
• Сельское хозяйство. Микроэлемент добавляют в корма и удобрения в регионах с дефицитом селена в почвах.

¶Биологическая роль

Селен входит в состав аминокислот селеноцистеина и селенометионина. Он является кофактором ферментов-антиоксидантов, прежде всего глутатионпероксидазы, а также тиреоидных дейодиназ, участвующих в обмене тиреоидных гормонов. Суточная потребность человека в селене составляет около 55–70 мкг.

Недостаток селена связан с развитием болезни Кешана (эндемическая кардиомиопатия) и болезни Кашина — Бека (поражение суставов и костей), встречающихся в районах с низким содержанием элемента в почве. Избыток селена вызывает селеноз — токсическое состояние с поражением нервной системы, выпадением волос и изменениями ногтей.

¶Токсичность и безопасность

Соединения селена токсичны: селеноводород (H₂Se) — сильный яд, диоксид селена и селениты также опасны при вдыхании и попадании внутрь. Предельно допустимые концентрации селена в воздухе рабочей зоны регламентированы. При работе с элементным селеном и его соединениями применяют средства индивидуальной защиты.

¶Интересные факты

• Способность селена изменять электропроводность под действием света лежит в основе первых фотоэлектрических устройств и ксерографии.
• Содержание селена в почвах сильно варьирует по регионам, что определяет географию эндемических заболеваний.
• В небольших дозах селен необходим, но разница между полезной и токсичной дозой относительно невелика.