Селен — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 4-го периода в периодической таблице, имеет атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium), хрупкий неметалл, блестящий на изломе, чёрного цвета (стабильная аллотропная форма, нестабильная форма — киноварно-красная). Относится к халькогенам. Физические свойства монокристаллического селена (99,9999%)
Твердый селен имеет несколько аллотропных модификаций:
серый селен (γ-Se, «металлический селен») — наиболее стабильная модификация с гексагональной кристаллической решеткой;
красный кристаллический селен — три моноклинных модификации: оранжево-красный α-Se, темно-красный β-Se, красный γ-Se;
красный аморфный селен;
черный стекловидный селен.
При нагревании серого селена образуется серый расплав, а при дальнейшем нагревании он испаряется, образуя коричневые пары. При резком охлаждении паров селен конденсируется в виде красной аллотропной модификации. Химические свойства Селен является аналогом серы и проявляет степени окисления −2 (H2Se), +4 (SeO2) и +6 (H2SeO4). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 являются очень сильными окислителями, а соединения селена (−2) являются гораздо более сильными восстановителями, чем соответствующие соединения серы. Простое вещество селен гораздо менее химически активен, чем сера. Таким образом, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно. Селен можно окислить только при дополнительном нагревании, во время которого он медленно горит синим пламенем, превращаясь в диоксид SeO2. Селен вступает в реакцию со щелочными металлами (очень бурно) только в расплавленном состоянии. В отличие от SO2, SeO2 — это не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Получить селеновую кислоту (SeO2 + H2O → H2SeO3) не сложнее, чем получить сернистую кислоту. А воздействуя на неё сильным окислителем (например, HClO3), мы получаем селеновую кислоту H2SeO4, которая почти так же сильна, как серная кислота. Применение Одной из важнейших областей применения, добычи и потребления селена являются его полупроводниковые свойства как самого селена, так и его многочисленных соединений (селенидов), а также их сплавов с другими элементами, в которых селен играет ключевую роль. В современной полупроводниковой технике используются селениды многих элементов, например, селениды олова, свинца, висмута, сурьмы и лантаноидов. Особенно важны фотоэлектрические и термоэлектрические свойства как самого селена, так и селенидов. Стабильный изотоп селен-74 позволил создать на его основе плазменный лазер с высоким коэффициентом усиления в ультрафиолетовой области (около миллиарда раз). Радиоактивный изотоп селен-75 используется в качестве источника гамма-излучения для обнаружения дефектов. Селенид калия вместе с пятиокисью ванадия используется в термохимическом производстве водорода и кислорода из воды (селеновый цикл). Полупроводниковые свойства селена в чистом виде широко использовались в середине XX века для изготовления выпрямителей, особенно в военной технике, по следующим причинам: в отличие от германия и кремния, селен нечувствителен к радиации, и, кроме того, селеновый выпрямительный диод самовосстанавливается во время пробоя: место пробоя испаряется и не приводит к короткому замыканию, допустимый ток диода несколько снижается, но изделие остаётся работоспособным. К недостаткам селеновых выпрямителей относятся их значительные размеры. Применение селена в медицине Селен используется в качестве мощного противоракового средства, а также для профилактики широкого спектра заболеваний. Согласно исследованиям, приём 200 мкг селена в день снижает риск развития рака прямой кишки и толстой кишки на 58%, опухолей предстательной железы — на 63%, рака лёгких — на 46%, а также снижает общую смертность от рака на 39%. Низкие концентрации селена подавляют выработку гистамина и благодаря этому оказывают антидистрофическое и противоаллергическое действие. Селен также стимулирует рост тканей, улучшает работу половых желез, сердца, щитовидной железы и иммунной системы. В сочетании с йодом селен используется для лечения заболеваний, вызванных дефицитом йода, и патологий щитовидной железы. Соли селена помогают восстановить низкое кровяное давление при шоке и коллапсе. Токсичность Общая характеристика воздействия селена и его соединений Селен по своей природе чем-то похож на мышьяк; он оказывает политропное действие с преобладающим поражением печени, почек и центральной нервной системы. Металлический селен менее токсичен. Из неорганических соединений селена наиболее токсичными являются селенид водорода, диоксид селена (LD50 = 1,5 мг/кг, крысы, интратрахеально) и селениты натрия (LD50 = 2,25 мг/кг, кролики, перорально) и лития (LD50 = 8,7 мг/кг, крысы, перорально). Селенид водорода особенно токсичен, однако из-за его отвратительного запаха, заметного даже в незначительных концентрациях (0,005 мг/л), отравления можно избежать. Органические соединения селена, такие как алкильные или арильные производные (например, диметилселен, метилэтилселен или дифенилселен), являются сильнейшими нервными ядами с очень
