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(英文名:selenium)是一種化學元素,元素符號為Se,原子序數為34,位于第四周期第ⅥA族,屬于p區元素,其電子排布為[Ar]3d1o4s24p?。硒是一種非金屬元素。硒的存在形式為無定形或結晶的紅色至灰色固體,其中最穩定的形式為灰硒。硒不溶于水和酒精,溶于二硫化碳(室溫下的溶解度為2 mg/100 mL),溶于乙醚氰化鉀水溶液亞硫酸鉀溶液或稀苛性堿水溶液等。硒是p型導體,具有一定的光學性質。

硒在地表的地理分布極不均勻,同時很難獨立成礦(在巖漿期后的熱液活動階段,且硫逸度低的條件下可以形成大量硒的獨立礦物;也可以通過沉積形成),常以重金屬硒化物形式的礦物作為伴生礦物存在。

硒的價電子排布為4s24p?,常以+4、+6和-2價態出現在化合物中,其中最穩定的價態為+4。硒的化學性質活潑,硒不與非氧化性酸發生反應,但可與堿或氧化性酸在一定條件下發生氧化反應;硒可以與鹵族元素發生鹵化反應,同時,硒還可以與不飽和烴配位化合物中的M-M(M為金屬)復鍵發生加成反應應。

硒在自然界中穩定存在的同位素有6個[1,9],分別為:??Se、??Se、??Se、??Se和?2Se,在自然界中的豐度分別為0.889%、9.336%、7.635%、23.772%、49.607%和8.731%。

硒主要以銅電解陽極泥和硫酸工業酸泥等為原料制備提取。

硒是人及其他哺乳動物生理密切相關的微量元素之一,在抗癌、抗衰老、解毒和對抗某些疾病等方面有著巨大作用。

硒的應用廣泛,借助硒的許多特性可廣泛用于醫療、合金、橡膠、電子、玻璃和顏料等產業中。

發現歷史

1817年8月,瑞典化學家永斯·貝采利烏斯(J?ns Jacob Berzelius,1779-1848)和瑞典化學家約翰·戈特利布·加恩(Johan Gottlieb Gahn,1845-1818)在Gripsholm化工廠中研究硝酸硫酸的相關生產技術問題。工廠前主人發現了在使用黃鐵礦(硫化鐵)制備硫酸時,底部鉛室會出現紅色污泥。當時,這種紅色物質被認為是一種砷化物

在此之后貝采利烏斯和蓋恩對該紅色污泥進行了研究分析。二人通過焙燒大量的黃鐵礦獲得了微量的紅色物質,之后對該物質進行分析時,發現該物質可能存在。但永斯·貝采利烏斯對該結果表示懷疑。

1818年初,貝采利烏斯在斯德哥爾摩實驗室重復該實驗,并得出污泥含有一種新的元素的結論。之后貝采利烏斯對該元素進行了實驗分析,發現該元素與碲類似,最終以硒(希臘語意為月亮)命名該元素。

在此之后,貝采利烏斯通過實驗確定了硒的許多性質,更加證實了硒為一種新元素。1818年,貝采利烏斯在他的化學教科書中給出了90種不同的硒化合物的組成和元素本身的原子量。

1873年,英國工程師威洛比·史密斯(Willoughby Smith)發現了硒的光電導效應,同時首先實現了硒的商業作用,硒是最早應用的元素半導體材料。

1956年,在砂巖鈾礦中發現了一種天然硒,這種天然硒呈氈狀展布,紫灰色針狀晶體形態。

1983年,發現自燃褐煤礦頂板含有天然硒。

分布情況

相關含量

硒礦物

硒在地表的地理分布極不均勻,同時很難獨立成礦(在巖漿期后的熱液活動階段,且硫逸度低的條件下可以形成大量硒的獨立礦物;也可以通過沉積形成),常以重金屬硒化物形式的礦物作為伴生礦物存在。

對于獨立硒礦床,主要有可分為兩種,分別為熱液型礦床和沉積型礦床。對于熱液型礦床,存在的較大礦床在玻利維亞的帕卡哈卡礦床,其中硒礦體呈脈狀產于破碎帶內。對于沉積型礦床即位于湖北恩施的魚塘壩硒礦床,該礦床賦存在由碳質硅鹽、黑色頁巖石煤組成的硅巖構造中。

硒可與16種元素生成天然化合物作為許多礦物的主要成分和某些礦物(如硫化礦)的次要成分。較為常見的硒礦物有硒鉈銀銅礦[(CuTlAg)?Se]和硒鉛礦(PbSe),同時在重金屬礦中,硒常以Cu?Se、Ag?Se和HgSe等硒化物的形式出現。在黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦等礦物中,都含有一定程度的硒。

硒循環

土壤中的硒主要來自于成土母質。富硒土壤和煤層是高硒土壤的主要來源,頁巖中的硒的含量通常較高;水體中的硒主要來來自于巖石中硒的萃取、對土壤的淋溶、大氣降沉及工業排放;大氣中的硒主要來自于火山噴發、人類燃煤燃油以及微生物的代謝。硒的地球化學循環主要受到地質構造、地貌景觀和氣候等因素影響控制。下圖為硒的環境地球化學過程示意圖。

生理作用

1973年,世界衛生組織(WHO)和國際營養組織確認硒是人及其他哺乳動物生理密切相關的微量元素之一。適量的硒對人體起到營養促進的作用(主要通過與酶蛋白結合發揮抗氧化作用),缺硒會影響身體健康(主要通過影響許多調節機體代謝酶的活性),同時體內硒過剩也會引起硒中毒。因此硒具備營養、毒性、解毒三種生物學功能,也被叫做“生命保護劑”。缺硒可造成一系列疾病,如缺硒可能會導致人體患克山病大骨節病

解毒作用

對免疫功能和衰老的影響

建議攝入標準及膳食來源

物質結構

理化性質

物理性質

硒的存在形式為無定形或結晶的紅色至灰色固體,其中最穩定的形式為灰硒。硒的沸點為684.9 °C,熔點為220.8 ℃(灰硒)。α型硒的密度為4.39 g/cm3,灰硒的密度為4.809 g/cm3,玻璃態硒的密度為4.28g/cm3。硒不溶于水和酒精,溶于二硫化碳(室溫下的溶解度為2 mg/100 mL),溶于乙醚氰化鉀水溶液、亞硫酸鉀溶液或稀苛性堿水溶液等。硒是p型導體具有一定的光學性質,晶體硒能夠導電,導電能力隨光照強度的增減而改變。

化學性質

氧化還原反應

鹵化反應

加成反應

硒可以和不飽和烴配位化合物中的M-M(M為金屬)復鍵發生加成反應。

插入反應

其他

同位素

化合物

硒在人體內的生物作用是依靠其氧化數變化和有機硒與無機硒的相互轉化來實現的。

如二甲基硒(CH?)?Se,硒醚R?Se,硒代半胱氨酸Se-Cys等。

制備方法

以銅電解陽極泥為原料

硫酸焙燒法

向含硒、碲等其他元素的、鉛或陽極泥中倒入一定比重的硫酸,在反應室內一定溫度的溫度焙燒一定時間后,大部分的硒會以SeO?的形式揮發,與此同時,SeO?會立即與水作用形成亞硒酸。在一定溫度條件下處理采用二氧化硫氣體對所獲得的亞硒酸進行還原即可獲得一定純度的粗硒。對所獲得得粗硒進行進一步蒸餾提純即可獲得純度較高的高純硒。

整個過程的化學反應表達式如下:

純堿焙燒法

將含硒、碲等其他元素的銅、鉛或鎳陽極泥脫銅處理后,在一定溫度下配入純堿后鼓風燒結。使原料中的硒轉變為亞硒酸鈉或硒酸鈉,再通過水浸,之后可選擇加入鹽酸后,用Fe2(SO4)3·9H2O將六價硒還原為四價硒后通入二氧化硫沉出粗細,也可將水浸液濃縮獲得干渣,在一定溫度下加碳還原獲得硒化鈉,經過溶解后通入空氣處理獲得粗硒。

整個過程得化學反應表達式如下:

以硫酸工業酸泥為原料

以天然硫或二硫化鐵為原料制備硫酸時,原料中的硒會以單質或硒氧化物的形式隨二氧化硫進入煙氣,最終會沉降形成硒酸泥。

應用領域

醫療

合金

橡膠

硒可用作代替橡膠生產的硫化劑,向天然橡膠和苯乙烯-聚丁橡膠中加入天然硒或二乙基硫甲氨酸硒可提高其硫化率,改善無硫或低硫橡膠的老化及機械性能。同時也是良好的抗氧化劑、粘接劑和聚合作用添加劑,可提高聚纖維與橡膠的附著力。

電子

玻璃

硒廣泛用于玻璃脫色,用作消除玻璃中鐵雜質帶來的綠色。常以硒、亞硒酸鈉和亞硒酸鋇等形式用作玻璃脫色劑用于器皿玻璃。摻硒量的不同可以使玻璃呈現不同的顏色,如玫瑰色、赤褐色、顏色以及暗褐色。加硒量 0.6%時制得的黑色玻璃,具有削弱閃光及隔熱特性,可用作節能材料。

顏料

安全事宜

危險性

GHS分類:

H301:吞咽會中毒 [危險急性毒性,口服]

H331:吸入會中毒 [危險急性毒性,吸入]

H373:長期或反復接觸會對器官造成損害 [警告特定目標器官毒性,反復接觸]

H413:可能對水生生物造成長期持續有害影響[危害水生環境,長期危害]

毒性

硒污染

健康危害

防治措施

貯存運輸

急救措施

參考資料 >

..2023-01-18

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