Яд или лекарство: функции селена в организме человека

Открытие в 70-х годах прошлого столетия жизненной необходимости селена для человеческого организма стало сенсацией. Оказалось, что этот элемент предохраняет нуклеиновые кислоты (в том числе ДНК и РНК) от повреждений. Эти кислоты играют ключевую роль в биосинтезе любых белков организма, в передаче его наследственных свойств и признаков. Но на этом защитные функции селена не закончились.

Селен – один и самых мощных антиоксидантов, поскольку является главным элементом глутатионпероксидазы – фермента, отвечающего за борьбу со свободными радикалами. Благодаря своей химической активности как восстановителя микроэлемент защищает клетки от повреждения свободными радикалами, не позволяя накопиться в организме продуктам окисления, нормализует активность клеточных ядер, предупреждает повреждение хромосом, стимулирует рибосомальные функции (получение информации о структуре возобновляемых белков). Эта функция селена, согласно многим научным исследованиям, позволяет продлить жизнь организму – защитить клетки от разрушения, простимулировать их рост и развитие.

Еще одна важнейшая функция селена как жизненно необходимого человеку элемента – онкопротекторная. Селен обладает антипролиферативными свойствами – то есть способен останавливать деление поврежденных клеток, в том числе некоторых видов рака. Исследователи установили прямую зависимость между уровнем селена в почвах отдельных регионов и развитием у населения этих регионов злокачественных новообразований. Есть достоверно подтвержденный крупномасштабными исследованиями защитный эффект селена в отношении развития рака простаты.

Значимая функция селена состоит в том, что он в виде аминокислоты селенпротеина входит в состав капсулы сперматозоида и отвечает за его подвижность, защищая целостность его жгутиков.

Селен входит в состав активного ядра более чем 200 ферментов человеческого организма, поэтому перечень его функций достаточно внушителен. Среди наиболее важных:

• входит в состав фермента, активизирующего щитовидную железу на выработку гормонов;
• входит в состав белков сердечной мышцы и регулирует ее работу;
• стимулирует активность клеток иммунной системы;
• предотвращает развитие жировой дистрофии печени;
• влияет на усвоение инсулина;
• участвует в усвоении жиров, предотвращает камнеобразование в почках и желчном пузыре;
• регулирует уровень холестерина в крови;
• участвует в восстановлении поврежденных клеток поджелудочной железы;
• предохраняет сосуды от повреждений.

Помимо важнейших защитных свойств, польза селена для организма проявляется в участии этого элемента во многих процессах, обеспечивающих нашу жизнь:

• повышает защитные силы организма;
• нормализует минеральный обмен;
• поддерживает гормональный фон у женщин, смягчая неприятные симптомы при ПМС и в период перименопаузы;
• предупреждает формирование холестериновых бляшек в сосудах;
• способен останавливать активность плесневых грибов;
• способствует выведению солей тяжелых металлов (свинца, ртути и т.п.);
• помогает побороть депрессию, хроническую усталость;
• влияет на улучшение когнитивных функций.

Селен участвует в синтезе коэнзима Q-10 – важнейшего элемента для молодости кожи, улучшения состояния волос и ногтей.

Взаимодействие селена в организме и роль в предупреждении болезней

В организме селен взаимодействует с ферментами и витаминами, вступает в реакции с клеточными мембранами, участвует в расщеплении белков, жиров, углеводов, в реакциях синтеза некоторых гормонов и протеинов, а также многих жизненно важных биоактивных соединений.

Взаимодействия селена начинаются в организме практически сразу после всасывания, которое осуществляется в 12-перстной кишке. Селен сразу же подхватывается эритроцитами крови и связывается в них с глутатионом, способствуя образованию гемоглобина, а через 15-20 минут покидает кровяные клетки, взаимодействуя и связываясь с альбуминами, а затем с глобулинами плазмы крови. Далее под действием разных ферментов селен связывается с водородом крови, образуя соединение H2Se – оно довольно устойчиво и выступает своеобразным хранилищем микроэлемента. Поскольку селен чрезвычайно активен химически, то для безопасной его транспортировки к органам и тканям из микроэлемента, хранящегося в молекулах селеноводорода, формируется селенопротеин. Выведение селена проходит через кишечник и почки, а иногда – при токсикозах – с выдыхаемым воздухом, путем накопления в ногтях и волосах.

Селен вступает во взаимодействие с любым компонентом съеденной и усвоенной пищи, способным повлиять на антиоксидантный баланс в клетке (например, с блюдами, повышающими кислую среду в организме). При взаимодействии с витаминами и минералами в организме селен поддерживает активность витаминов Е и , улучшает усвоение витамина К и других жирорастворимых витаминов. Селен выступает синергистом йода . Без этого микроэлемента йод усваивается плохо.

С недостатком селена в организме связывают нарушение (замедление) роста, выпадение волос и ломкость ногтей, повышение риска развития гепатитов и цирроза печени, катаракты, болезней щитовидной железы. Дефицит селена, чреват повышенной вероятностью возникновения онкологических патологий, болезней сердечно-сосудистой системы (атеросклероза, кардиомиопатии, инфаркта), заболеваний желудочно-кишечного тракта и развития почечной недостаточности.

Достаточный уровень селена является профилактикой мочекаменной и желчнокаменной болезни, снижает вероятность развития артериальной гипертензии, предупреждает развитие артрита и бронхиальной астмы.

Источники селена, которые можно включить в меню

Диетологи многих стран мира готовы бить тревогу по поводу недостаточного содержания селена в организме взрослых и детей. С одной стороны – этот элемент часто встречается в природе, и его легко можно включать в рацион питания вместе с продуктами, которые им богаты. С другой стороны, в современном обществе потребляется огромное количество сладких блюд – выпечки, кондитерских изделий, просто сахара в творожках, йогуртах, соках и других продуктах, а в присутствии углеводов (особенно из мучных продуктов и сладостей) селен почти не усваивается. Мешает усвоению селена и избыточно жирная пища, вчетверо снижая его всасывание.

Больше всего селена в мясных субпродуктах – но этот вариант пищи часто неприемлем для многих людей по этическим или религиозным соображениям. Поэтому такие продукты вообще не попадают в их меню. Богаты селеном злаковые, однако микроэлемент быстро разрушается при тепловой обработке. К тому же каши давно перестали быть обязательным компонентом ежедневного меню современного человека. Кроме того, часто почвы, где выращиваются злаковые растения, бедны селеном, поэтому зерно накапливает меньше этого элемента, чем мы ожидаем. Неплохо выручат при недостатке селена орехи и семечки, а вот во фруктах и овощах этого микроэлемента очень мало.

Чемпионом по содержанию селена является бразильский орех – всего шесть орешков способны покрыть суточную потребность человека в этом микроэлементе.

Некоторые продукты, из которых можно получить селен (в мкг на 100 г)

Животные, морские продукты		Фрукты, овощи		Крупы, орехи		Грибы, бобовые, семена
Печень индейки	71	Чеснок	14	Отруби пшеничные	78	Семя подсолнечника	53
Печень утки	68	Кокос (мякоть)	10	Перловка	37	Кунжут	34
Печень куриная	55	Брокколи	2,5	Рис	28	Кукуруза	30
Печень свиная	53	Спаржа	2,3	Ячневая крупа	22	Фасоль	25
Креветки	45	Банан	1,0	Фисташки	19	Чечевица	20
Осьминог	44	Шпинат	0,9	Кешью	19	Шампиньоны	19
Печень говяжья	40	Свекла	0,7	Манка	15	Соевые бобы	17
Яйцо куриное	32	Смородина	0,6	Гречка	13	Горох	13
Сало свиное	20	Апельсин	0,5	Овсяные хлопья	12	Вешенки сушеные	11
Тунец	12	Картофель	0,3	Арахис	7	Белые грибы сушеные	10

Селен из растительных источников усваивается организмом почти полностью, из продуктов животного происхождения – на треть, а из синтетических биодобавок – примерно на 10%.

Ценный и доступный источник легкоусвояемого селена – дрожжи, причем не пекарские, а пивные. Ежедневное употребление 2 г таких дрожжей, растворенных в стакане теплой воды без сахара, может решить проблему нехватки селена в организме. Неплохой источник селена – мука грубого помола из любого зерна, поскольку она содержит отруби.

Селен, неустойчив при кулинарной обработке продуктов: в приготовленной еде его становится вдвое меньше, а при консервации овощей или фруктов он практически уничтожается. При замачивании продуктов перед приготовлением, при отваривании в большом количестве воды, при размораживании полуфабрикатов селен уходит в воду, которой окружен продукт, поэтому для максимального сохранения селена в пище продукты надо готовить в небольшом количестве воды и разделывать непосредственно перед едой, по возможности не замораживать.

Потребность в селене повышается, если в меню часто присутствует растительное масло, богатое полиненасыщенными жирными кислотами (льняное, кукурузное, подсолнечное), и рыбий жир. Сочетаемость у них с селеном низкая, поскольку эти питательные вещества конкурируют с микроэлементом за пути проникновения в клетки тканей.

Совет! Селен прекрасно сочетается с витамином Е (токоферол) – они оба окислители, но не вступают во взаимодействие, а дополняют друг друга. Поэтому полезно включать в меню продукты, богатые обоими этими веществами. Например, гречку, куриные яйца, шпинат, говяжью печень и картофель

Хорошая сочетаемость у селена с витамином С и продуктами, его содержащими, а также с витамином А , с цинком – эти элементы очень важны для организма и, обладая в той или иной мере антиоксидантными свойствами, способны усиливать действие друг друга. А вот попадание в организм тяжелых металлов (например, кадмия или свинца из выхлопных газов, которые мы вдыхаем) практически полностью блокирует всасывание селена в кишечнике.

Потребности человека в селене и последствия его дефицита

Количество селена, которое должно поступить за день в организм человека (мкг)

Предельно допустимая ежедневная доза селена – 400 мкг, если крайне необходимо восстановить уровень селена при очень низком его содержании в организме. Но в этом случае прием селена и его доза, как и содержание в рационе, должны строго контролироваться врачом. Считается, что потребление селена в количестве ниже 50 мкг/сут для взрослого человека чревато повышением риска сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Норма ежедневного потребления селена может быть увеличена сверх регламентированного ВОЗ количества при следующих обстоятельствах, провоцирующих недостаток в организме этого минерала:

• беременность (до 65 мкг/сут, но очень осторожно и под врачебным контролем, поскольку элемент токсичен и при передозировке может спровоцировать патологии в развитии плода);
• грудное вскармливание (при недостатке селена в организме матери – до 75 мкг/сут);
• тяжелые физические и умственные нагрузки, сильные стрессы;
• работа в условиях содержания частиц тяжелых металлов во вдыхаемом воздухе;
• плохая экология, загрязненный воздух;
• продолжительное пребывание на активном солнце.

Для взрослых мужчин и женщин (от 19 до 70 лет) норма селена может увеличиваться до 200 мкг/сут без риска передозировки и интоксикации, но при этом надо контролировать содержание микроэлемента в крови и снизить дозу при достаточном накоплении селена в организме.

Среди факторов, которые могут способствовать развитию дефицита селена в организме, выделяют следующие:

• обедненность почвы селеном, из-за чего питающийся травой скот (источник мяса и молочных продуктов для человека) не получит этот микроэлемент в должном количестве;
• кислая среда почвы, в которую регулярно вносятся азотные и другие виды удобрений: овощи и бобовые вообще не могут получить селен из такого грунта;
• нарушенное усвоение селена в кишечнике;
• заболевания печени, почек;
• интоксикация организма солями тяжелых металлов;
• неадекватные физические, умственные, нервные перегрузки, ускоряющие выведение селена из организма.

Последствия дефицита этого минерала зависят от того, насколько сильно его не хватает в организме, и как долго на эту нехватку не обращали внимания. Нужно помнить, что с недостатком селена в организме могут быть связаны такие симптомы:

• нарушение остроты зрения;
• резкое снижение трудоспособности: нет сил ни на физическую, ни на умственную работу;
• непонятного происхождения гнойничковая сыпь на коже;
• медленное заживление любых порезов, царапин и язвочек.

Дефицит селена в организме человека может стать причиной очаговой дегенерации и даже некроза сердечной мышцы, скелетных мышц (алиментарная мышечная дистрофия). Последствием хронического дефицита селена в организме нередко становится развитие катаракты, мужского бесплодия, значительно повышается риск заболевания раком простаты, желудка, а у курильщиков – раком легких.

Вопрос о том, как восполнить дефицит селена в организме людей, нередко решается во многих странах на государственном уровне. Так, к примеру, селеном обогащают пищевую соль (этот продукт мы употребляем немного, и риск получить передозировку минимален). Селен добавляют в корм для птиц и животных, благодаря чему повышается содержание этого микроэлемента в куриных яйцах, мясных и молочных продуктах.

Совет! Предупредить развитие дефицита селена в организме поможет отказ от сладких мучных продуктов и газированных напитков, поскольку содержащиеся в них углеводы блокируют усвоение микроэлемента в кишечнике

Некоторые лекарственные растения способны накапливать селен и могут стать неплохим источником восполнения этого элемента в организме. Богаты селеном солодка, полевой хвощ, донник, эвкалипт, эфедра. Тем, кто решил воспользоваться этими природными источниками селена в виде отваров или настоев, нужно помнить о сильной биологической активности растений и их способности значительно усиливать действие друг друга, влиять на эффективность принимаемых лекарств. Желательно не смешивать разные источники растительного сырья, богатого селеном, и предварительно посоветоваться с врачом о возможности, дозировке и продолжительности применения трав.

Отвар полевого хвоща: 4 столовые ложки сушеной травы, залитые стаканом кипятка. Полчаса подержать на водяной бане под крышкой, затем остудить 10 минут, процедить, разбавить стаканом горячей воды. Пить по полстакана трижды в день, спустя час после еды.

Настой корня солодки: 1 столовую ложку мелко порубленного корня залить двумя стаканами холодной воды и настаивать 8 часов. Пить дважды в день перед едой по 100 мл.

Еще один способ восполнить недостаток селена в организме – обратиться к аптечным препаратам и биоактивным добавкам.

Препараты с селеном: правила приема и особенности выбора

Необходимость приема препаратов или биодобавок с содержанием селена, как и дозировка, и продолжительность их приема, определяется врачом на основании лабораторного анализа крови. Нормальным показателем считается уровень селена в цельной крови – 1,14-1,9 мкмоль/л. При значениях ниже нормы может быть рекомендован дополнительный прием препаратов, которые выбираются с учетом глубины проявлений дефицита селена, невозможности поправить недостаток диетой и возможных сопутствующих заболеваний.

Препараты селена первого поколения – сернистый селен и селенит натрия – плохо усваиваются организмом и могут вызывать побочные явления в виде тошноты и болей в животе. Препараты второго поколения представляют собой сочетание активных частиц селена с особыми молекулами – биологическими лигандами, которые значительно улучшают всасывание микроэлемента в кровь: это селен-цистеин, селен-метионин, селен двухвалентный. Чаще всего врачи рекомендуют для восполнения дефицита селена в организме, следующие препараты и биоактивные добавки.

Цефасель. Препарат назначается при комплексном лечении сердечно-сосудистых заболеваний, патологий ЖКТ, онкологических болезней, нарушений в работе щитовидной железы. Может назначаться при больших физических нагрузках, сильных стрессах, пожилым людям и беременным женщинам при несбалансированном питании, при интоксикации от вдыхания частиц тяжелых металлов.

Препарат выпускается в таблетках. Принимают трижды в день после еды, не разжевывая и запивая водой.

Селеназа. Препарат селена в ампулах, может применяться для внутривенного и внутримышечного введения, а также перорально – содержимое ампулы проглатывается и запивается водой. Может рекомендоваться при продолжительном парентеральном питании, при нарушении всасывания селена в кишечнике, программном диализе, неполноценном питании.

Препарат вводится трижды в день по 1 ампуле, курс лечения – до полного исчезновения симптомов селенодефицита.

Селен-актив. Биоактивная добавка, содержащая селен и витамин С. Может быть рекомендована по очень многим показаниям, среди которых онкологические и сердечные болезни, аллергозы и мужское бесплодие, переутомления и неблагоприятная экология. Взрослые и дети принимают по 1 таблетке в день с едой, курс терапии составляет месяц.

Селениум. Биодобавка на основе пивных дрожжей, применяемая как сильный антиоксидант для профилактики сердечных и онкологических заболеваний, для укрепления иммунной системы. Дневная норма селена покрывается 1 таблеткой, принятой во время еды.

Триовит. Комплексный поливитамин, содержащий селен, бета-каротин, витамины С и Е, дрожжевой комплекс. Все компоненты комплекса относятся к классу антиоксидантов и создают синергический эффект усиливая действие друг друга. Комплекс рекомендуют при работе на вредном производстве, при проживании в экологически неблагополучном регионе, при нахождении на активном солнце, при интенсивных умственных и физических нагрузках. Поливитамин принимают по 1 капсуле дважды в день после еды, запивая водой, рекомендуют взрослым и детям старше 15 лет, курс приема 2 месяца.

Опасности передозировки селена

Селен жизненно необходим человеческому организму, но в очень маленьких дозах – не напрасно уровень его суточной потребности оценивается в микрограммах, тогда как большинство микроэлементов, поступающих в организм с пищей, рассчитываются в миллиграммах. Селен очень активный элемент, который может нанести сильный вред организму из-за своей высокой токсичности – не зря его долгое время относили к ядовитым для человека элементам. Поскольку из продуктов питания селен усваивается частично, да и сами продукты не всегда богаты этим микроэлементом, то передозировка его при регулярном полноценном питании не грозит. Но попытки самостоятельно восполнить недостаток селена с помощью аптечных препаратов или биоактивных добавок могут закончиться острой или хронической передозировкой. Известны случаи острого отравления селеном при приеме биодобавки, в которой из-за технологической ошибки оказалось превышенное содержание этого элемента более чем в 100 раз.

Избыток селена может развиться при нарушении его всасывания, либо при болезнях выводящих путей, когда нарушена элиминация остатков микроэлемента.

Симптомами острой передозировки становятся:

• чесночный запах изо рта;
• тошнота, понос, боли в животе;
• быстрая и сильная утомляемость;
• периодически чувство онемения в руках и ногах.

Признаки хронического избытка селена в организме:

• сильное выпадение волос;
• расслоение ногтей;
• пожелтение кожи;
• боли в суставах и конечностях;
• частый множественный зубной кариес, поскольку селен повреждает зубную эмаль;
• обострение дерматитов;
• сильная раздражительность и хроническая усталость.

При хронической передозировке селена развиваются периферическая полинейропатия. Избыток селена грозит анемией, артритом и атеросклерозом, повышением артериального давления, воспалительными процессами на коже и слизистых оболочках.

При острой передозировке селена назначают промывание желудка и затем оказывают симптоматическую помощь. Хроническую передозировку лечат полной отменой препарата или, если он крайне необходим, снижением дозы препарата и коррекцией рациона питания в пользу уменьшения в меню селенсодержащих продуктов.

Селен – активный борец со старением кожи

Мощные антиоксидантные свойства селена позволяют нивелировать и отчасти компенсировать негативные изменения, которые накапливаются в коже с возрастом. Этот элемент способен в комплексе с серосодержащими аминокислотами перезапустить процессы восстановления ДНК, снизить вероятность генных мутаций, противодействовать любой атаке повреждающих элементов – в том числе из окружающей среды. Поэтому селен включают в кремы для лица и некоторые виды декоративной косметики, которые наносятся днем для защиты кожи.

В составе косметики селен, способен быстро улучшить состояние кожи после ее повреждения активным солнечным ультрафиолетом. Микроэлемент подавляет воспаление и предупреждает сосудистые изменения. Даже после слишком долгого пребывания на солнце крем с содержанием селена позволит избежать болезненной красноты и отека кожи, уменьшит вероятность пигментации. Особенно полезны такие косметические средства тем, кто любит хорошенько позагорать, и тем, у кого пигментные пятна проявляются снова, даже если раньше их лечение было успешным.

У производителей косметической продукции для жителей мегаполисов селен считается одним из наиболее перспективных компонентов косметики. Дело в том, что регулярное воздействие на кожу смога, табачного дыма, выхлопных газов, недостаточно чистой воды усиливает стресс для клеток и ускоряет старение кожи. Селен, способен защитить кожу от экологического стресса и значительно отсрочить процессы преждевременного старения.

Для ухода за зрелой кожей с признаками возрастных изменений применяются косметические препараты, где селен усилен витаминами С и Е. Синергия этих компонентов позволяет не только предупредить развитие окислительных процессов в клетках, но и оказать регенеративное, противовоспалительное, детоксицирующее действие. В средства для ухода за волосами тоже включают селен – для профилактики выпадения, укрепления, усиления плотности и блеска.

О влиянии селена на здоровье человека и на продление молодости, об антиоксидантных свойствах этого микроэлемента и о продуктах с содержанием селена смотрите в видео ниже.

Черный металлические кристаллы селена, образованный на горящем угольном отвале. Ширина изображения — 1,8 мм. Германия, Северный Рейн-Вестфалия, Аахен, Альсдорф, шахта Анна

Хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма - киноварно-красная). Относится к халькогенам. Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. В организме человека содержится 10-14 мг селена, большая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин. Селен входит в состав белков мышечной ткани, белков миокарда.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Существует две модификации селена:
1. Кристаллическая (моноклинный селен a- и b-форм, гексагональный селен g-формы).
2. Аморфная (порошкообразная, коллоидная и стекловидная формы селена).
Модификация аморфный красного цвета селен — это одна из неустойчивых модификаций элемента. Порошкообразная и коллоидная формы селена получаются путем восстановления вещества из раствора селенистой кислоты H 2 SeO 3 .
Черный стекловидный селен можно получить путём нагревания элемента любой модификации до температуры 220 градусов Цельсия с быстрым охлаждением. Гексагональный селен имеет серый цвет. Эту модификацию, наиболее устойчивую термодинамически, можно получить также путем нагревания до температуры плавления с дальнейшим охлаждением до температуры 180-210 градусов Цельсия. Необходимо некоторое время выдерживать такой температурный режим.

СВОЙСТВА

Температура плавления вещества – 217 (α-Se) и 170–180 градусов Цельсия (β-Se), а закипает он при температуре 685 0 .

Степени окисления, что селен проявляет в реакциях: (-2), (+2), (+4), (+6), он устойчив к воздуху, кислороду, воде, соляной кислоте и разбавленной серной кислоте.

Поддается растворению в азотной кислоте высокой концентрации, «царской водке», более длительно растворяется в щелочной среде с окислением. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Поскольку селен примешен к сере, элемент извлекают из сульфата железа. Для этого даже делать особо ничего не надо. 34-ый металл накапливается в пылеочистительных камерах сернокислотных заводов. Забирают селен и из установок электролиза меди. После него остается анодный шлам. Из него-то и выделяют 34-ый элемент. Достаточно обработать шлам растворами гидроксида натрия и диоксида серы. Полученный селен нужно очистить. Для этого используют метод дистилляции. После, металл подсушивают.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Отличные глянцевые кристаллы из горящих угольных отвалов. Ширина изображения — 1,8 мм. Германия, Северный Рейн-Вестфалия, Аахен, Альсдорф, шахта Анна

Содержание селена в земной коре - около 500 мг/т. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi 2 (Se, S) 3 , хастит CoSe 2 , платинит PbBi 2 (S, Se) 3 , ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде 4·10 -4 мг/л.

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. 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). 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.
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 стимулирует пролиферацию тканей, улучшает функцию половых желез, сердца, щитовидной железы, иммунной системы.
В комплексе с йодом селен используется для лечения иододефицитных заболеваний и патологий щитовидной железы.
Соли селена способствуют восстановлению пониженного артериального давления при шоке и коллапсе

Селен (англ. Selenium) — Se

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.53

Strunz (8-ое издание)	1/B.03-30
Nickel-Strunz (10-ое издание)	1.CC.10
Dana (7-ое издание)	1.3.3.1
Dana (8-ое издание)	1.3.4.1

СЕЛЕН , Se, химический элемент VIII группы периодической системы, аналог серы и теллура, с которыми составляет триаду, подобную группе Сl, Вг и J. Порядковое число 34, атомный вес 79,2; известны изотопы селена с атомными весами 80, 78, 76, 82, 77 и 74. Подобно сере селен образует несколько аллотропических модификаций. Различают четыре характерные формы модификаций селена, из которых две «жидкие» (стекловидный и аморфный) и две кристаллические (красный и серый селен).

Стекловидный селен получается вливанием расплавленного селена в холодную воду в виде коричневато-серой массы в тонких слоях и тёмно-красного цвета в порошке: при 50°С начинает размягчаться; удельный вес 4,28-4,36; при комнатной температуре не проводит тока; при трении заряжается отрицательно; при помощи лучей радия - положительно, растворим в сероуглероде; удельная теплоемкость 0,106.

Аморфный селен получается при осаждении селена из его соединений на холоде; так, при подкислении раствора KCNSe получается красный аморфный селен; ярко красный порошок, прилипающий к рукам и к бумаге при 40-50°С, он размягчается, при охлаждении твердеет и становится хрупким и похожим на стекловидный селен, удельная теплоемкость 0,082. Коллоидный селен получают в виде красного раствора осторожным восстановлением очень разбавленного раствора двуокиси селена при помощи сернистого газа, гидразина или гидроксиламина. При сплавлении с нафталином, антраценом, фенантреном, фенолом, дифениламином селен переходит в плав в коллоидной форме, которая при застывании превращается в массу красного цвета, просвечивающую синим; стабилизуется коллоидный селен с помощью протальбинового и лизальбинового натрия, образуя блестящие пластинки красного цвета, легко растворимые в воде.

Красный кристаллический селен получается перекристаллизацией селена из горячего сероуглеродного раствора его в виде прозрачных красных блестящих листочков, удельный вес 4,45, температура плавления 170-180°С; твердость 2 по шкале Мооса; вполне растворим в сероуглероде, образуя раствор красного цвета. Существует в двух моноклинных формах; α-форма при медленном нагревании переходит при 110-120°С в β-форму; при 125-130°С красный кристаллический селен (β-форма) переходит в металлическую серую модификацию.

Серый кристаллический металлический селен - свинцово-серые (до черного) кристаллы гексагонально ромбоэдрической системы, изоморфные с теллуром. При растирании превращается в черный, переходящий затем в красный порошок, удельный вес 4,78, удельная теплоемкость 0,078, твердость 2 по Моосу, температура плавления 217°С, при 250°С вполне жидкий; при быстром охлаждении застывает в стекловидную массу; проводит электричество, при соприкосновении с металлами обнаруживает термоэлектричество; в холодном сероуглероде нерастворим; легко растворяется в хлороформе; металлический селен есть смесь двух форм, из которых α-форма матово-серая, отливающая красным, при комнатной температуре плохо проводящая ток; β-форма светло-серая, проводящая ток; α-форма метастабильна и легко переходит в β-форму, особенно при нагревании до 200°С. Усиление освещения селена способствует образованию β -формы, проводящей ток; по мнению некоторых авторов β-форма в свою очередь состоит из двух модификаций, находящихся в равновесии, причем усиление освещения способствует образованию более электропроводящей формы. Селен во всех модификациях диамагнитен.

Важнейшее физическое свойство селена - изменение электропроводности с освещением селена - представляет большой практический интерес. Для одного и того же образца селена электропроводность растет с увеличением напряжения при постоянном токе сильнее, чем при переменном; при постоянном напряжении электропроводность растет со временем. Сопротивление селена прохождению тока падает очень резко с усилением освещения. Повышение электропроводности прямо пропорционально корню квадратному (по некоторым авторам корню 4-й степени) из силы света. Примесь теллура делает селен восприимчивее к более коротким волнам. Рентгеновы лучи, ультрафиолетовые и другие действуют как видимые лучи. По Адамсу освещенный селен обнаруживает фотоэлектрический эффект. На этом свойстве основано применение селена для фотоэлементов, в частности в приборах для измерения силы света звезд. Свыше 220°С все твердые модификации селена переходят в расплавленное состояние. Жидкий селен коричнево-тёмно-красного цвета, не изменяющегося с температурой. Вязкость селена не изменяется с температурой, как это свойственно сере; температура кипения жидкого селена 690°С. Расплавленный селен проводит электрический ток; он легко м. б. переохлажден, причем образуется аморфный или стекловидный селен. В химическом отношении селен близок к сере и теллуру, ближе к сере; дает соединения с галоидами и металлами (селениды ). Расплавленный селен действует на железо . На воздухе сгорает, образуя окись селена SeО 2 ; с водородом соединяется при достаточном нагревании, образуя селенистый водород H 2 Se. Соляная кислота не реагирует с селеном, азотная кислота окисляет до SeО 2 . Разбавленная серная кислота не действует, а концентрированная H 2 SО 4 растворяет, давая раствор зеленого цвета, и при разбавлении выделяет селен; щелочи растворяют селен. Кислород при обыкновенной температуре на селен не действует. В щелочах селен растворяется с образованием солей: селенидов, селенитов и полиселенидов.

Соединения селена . В соединениях селен бывает 2-, 4- и реже 6-валентным, образует комплексные соединения типа Me 2 (SeR 6). Селен дает ряд солей, аналогичных солям серы; селеносульфит Na 2 SSeО 3 (тип гипосульфита), селеносульфид Na 2 SSe n (тип полисульфида), селеноцианид KCNSe (тип роданида) и т. д. Известны также органические соединения селена, построенные также по типу соответствующих соединений серы, например, дихлордиэтилселенид Se(C 2 H 4 Cl), аналог иприта. Немногие соединения селена находят практическое применение. Селенистый водород H 2 Se получается при действии кислот на его соли (селениды Me 2 Se), легко образуется также из элементов при нагревании до 350°С в присутствии пемзы; от водорода очищается конденсацией при температуре 40-60°С. При обычной температуре H 2 Se - газ удельный вес (по воздуху) 2,795; H 2 Se легко разлагается на элементы, на воздухе горит с образованием окиси селена; SeО 2 мало растворим в воде; с водой образует гидрат. В водном растворе является слабой кислотой. Соли H 2 Se, селениды, подобны сульфидам. Двуокись селена SeО 2 образуется при сильном накаливании селена в токе кислорода или воздуха, причем селен воспламеняется; кристаллизуется в бесцветных иглах, температура плавления 340°С, восстановителями (например, фенилгидразином) переводится снова в селен; удельный вес 3,95; легко растворима в воде, спирте, плохо - в бензоле; SeО 2 - сильный окислитель, при окислении восстанавливающийся до Se; выделение Seиз SeO 2 происходит при нагревании с S, Р, С, Н2 и металлами. При растворении в воде SeО 2 образует селенистую кислоту H 2 SeO 3 - большие кристаллы гексагональной системы, удельного веса 3,006, выпадающие при выпаривании раствора. Селеновая кислота H 2 SeО 4 получается при окислении H 2 SeО 3 с помощью перекиси водорода, перманганата калия, двуокиси марганца и др. H 2 SeО 4 - сильная кислота, почти как серная. Селен дает соли - селениты типа Me2SeО 3 . Селенит натрия Na 2 SeО 3 кристаллизуется в маленьких призмах гексагональной системы; легко растворим в воде, в спирте меньше; получается выпариванием Н 2 SеO 3 с теоретическим количеством раствора соды или едкого натра, также нагреванием SeО 2 с NaOH. С галоидами селен дает ряд соединений: SeF 6 - инертный газ, SeF 4 - бесцветная жидкость; Se 2 Cl2 - жидкость красноватого цвета; четыреххлористый селен SeCl 4 получают хлорированием селена с избытком Сl; твердое кристаллическое тело. Технический интерес имеет оксихлорид селена SeOCl 2 , получаемый перегонкой SeCl 4 с SeО 2 , по реакции SeО 2 + SeCl 4 = 2SeOCl 2 , или осторожным добавлением Н 2 О к SeCl 4 ; температура плавления 8,5°С; температура кипения 177,2°С; при нагревании до температуры кипения разлагается, смешивается во всех отношениях с ССl 4 , CS 2 , СНСl 3 , С 6 Н 6 ; растворяет S, Se, Те, Вг и J; известен также оксифторид селена - бесцветная дымящая жидкость. Почти все соединения селена оказывают сильное физиологическое действие: H2Se ядовит и вызывает головные боли, воспаление глаз и слизистых оболочек; SeО 2 и H 2 SeО 3 вызывают раздражение кожи, подобное экземе; еще сильнее действует H2SeО 4: вызывает на коже раны, разъедает ногти. Действие Se (С 2 Н 4 Сl) 2 аналогично действию иприта.

Распространение селена в природе . В свободном состоянии селен встречается в залежах элементарной серы, гл. образом вулканического происхождения. Однако подобные месторождения сравнительно редки, и сырье этого рода в технологии селена не имеет большого значения. Чаще селен встречается в виде селенидов: берцелианит - селенид меди Cu 2 Se, тиеманит - селенид ртути, клаусталит - селенид свинца, науманит - селенид серебра; известны также и селениты: меди (Аргентина) - халькоменит , свинца - молибдоменит и кобальта - кобальтоменит ; зоргит (Аргентина) содержит до 31% Se; известны также эйкарит - (Cu, Ag) 2 Se и крукезит - (Сu, Fe, Ag) 2 Se. В небольших количествах селена содержится в пирите; при его сжигании в производстве серной кислоты селен окисляется до SeO 2 и вместе с SО 2 попадает в пыльные камеры; там сернистым газом SeО 2 восстанавливается до Se, в результате чего, в зависимости от метода производства серной кислоты, выделяется в элементарном виде в пыльных камерах, котрелях, гловеровой башне, в сернокислотных камерах и т. п., где и накопляется в виде пыли или ила, которые и являются исходным сырьем для получения селена.

Получение селена:

1) Из камерного ила . Как указано выше, селен восстанавливается с помощью SO 2 до элементарного Se;

SeО 2 +2SО 2 =Se+2SО 3 .

Выпавший элементарный селен частично осаждается в пыльных камерах, частично попадает в гловерову башню и в камеры, где осаждается в виде ила, содержащего кроме селена сернокислый свинец и другие примеси. В илах гловеровой башни содержание селена доходит до 25%, в содержащих свинец илах 0,1-2%, реже до 5%. Переработка ила производится различными способами: а) с помощью цианистого калия KCN ил обрабатывается при 80-100°С концентрированным раствором KCN, при этом сера переходит в раствор в виде роданистого калия KCNS, a Se - в виде KCNSe. По фильтровании раствор и промывные воды подкисляют соляной кислотой, причем осаждается селен; сера остается в растворе в виде HCNS. Недостатком метода является относительно высокая цена KCN, а главное - выделение при подкислении HCN, представляющей сильнейший яд. б) При окислительном методе ил обрабатывается азотной кислотой, сплавляется с селитрой и т. д. Образующиеся при этом окислы селена (SeО 2 , иногда SeО 3) переходят в раствор, и по выпаривании азотной кислоты выпавший сухой остаток растворяется в концентрированной соляной кислоте, после чего SeO 2 восстанавливается, например, сернистым газом:

2H 2 О+SeО 2 +2SО 2 =2H2SО 4 +Se.

в) При огневом методе селен возгоняется (вместе с серой) при нагревании ила в ретортах. Метод в настоящее время не представляет интереса. г) При растворении в сульфите натрия с последующим выделением селена кислотой:

Na 2 SO 3 +Se=Na 2 S+SeО 3 .

Метод связан с выделением SО 2 при подкислении и с получением селена, загрязненного серой, так как получающийся одновременно и Na 2 S 2 О 3 при подкислении выделяет серу. Метод имеет также и ряд других недостатков. Для обогащения ила предложено несколько методов, например, обработка ила концентрированным кипящим раствором MgCl 2 , причем образуется MgSО 4 и РbСl 2 (при нагревании легко растворимый), а селен остается в осадке, и др. В последнее время делались попытки обогащения ила флотацией. Из всех предложенных методов за границей имели наибольшее распространение цианистый и окислительный, причем последний, например, в таком виде: ил обрабатывался NaNО 3 в присутствии 85 %-ной H 2 SО 4 ; затем в смесь вдувался пар до разбавления N 2 SО 4 до 30° Вѐ (градусов Боме), после чего сквозь раствор продувался воздух до удаления окислов азота, и после фильтрования жидкости и добавлении соляной кислоты селен осаждался сернистым газом. В последнее время предложен был (W. Stahl) метод, основанный на растворении селена в дымящей серной кислоте и на выделении селена сернистым газом. Так как среднее содержание селена в иле невелико, стоимость такой переработки оказывается слишком высокой. В институте им. Л. Я. Карпова разработан метод получения селена из камерного ила, основанный на предварительном использовании содержащегося в иле свинца. В основном метод заключается в следующем: промытый от сернистой кислоты ил с содержанием, например, 2% селена обрабатывается содой, причем сульфат свинца переходит в карбонат:

PbSО 4 +Na 2 CО 3 =PbCО 3 +Na 2 SО 4 ;

РbСO 3 растворяют в уксусной кислоте, и образующийся ацетат свинца отфильтровывают, уваривают, и он идет на кристаллизацию. Отмытый от Рb ил содержит 30-40% селена, который м. б. извлечен из ила любым способом.

2) Получение селена из пыли производилось до сих пор одним из описанных выше способов.

3) Получение селена из анодного шлама электрических установок для рафинировки меди . В зависимости от состава шлам подвергается различным предварительным операциям: так, медь удаляют после окисления на воздухе посредством растворения в серной кислоте; Pb, Sb с разными добавками переводятся в шлак (известь и т. д.). Селен растворяют после этого, продолжая вводить воздух и добавляя к массе соду и селитру; одновременно переходит в раствор и часть теллура. Из раствора солей селенистой и теллуристой кислот последняя м. б. удалена прибавлением разбавленной серной кислоты:

Na 2 TeО 3 + H 2 SО 4 =Na 2 SО 4 +TeО 2 +H 2 О,

причем ТеО 2 выпадает. Образующаяся по аналогичному уравнению H 2 SeО 3 остается в растворе. Осаждение Se производится восстановлением с помощью SO 2 в сернокислой или, лучше, солянокислой среде.

Очистка селена . Обычно применяется окисление азотной кислотой с последующим осаждением селена; предварительно, до осаждения селена, можно еще несколько раз произвести возгонку SeО 2 . Нагреванием с концентрированной серной кислотой, по некоторым данным, можно перевести селен в раствор в виде SeO 2 и восстановлением получить чистый продукт.

Применение селена . Se применяют в стекольной промышленности для обесцвечивания зеленого стекла и для получения рубиновых стекол и в резиновой промышленности (вместо серы) для получения стойких сортов каучука, затем для фотоэлементов и разнообразных приборов, связанных со свойством селена проводить ток при усиленном освещении. Здесь можно упомянуть работы над применением селена для передачи изображений на расстояние, для измерения энергий световых лучей, в частности лучей звезд, для автоматического зажигания уличных фонарей и т. д. Соединения селена находят кроме того применение в фотографии (виражные ванны и т.п.); SeOCl 2 предложен как растворитель ненасыщенных органических соединений - каучука, смол; далее - как добавка к горючему (в качестве антидетонатора). Соли H 2 SeО 3 с успехом применяются вместо серы для окраски и обесцвечивания стекла вследствие их меньшей летучести и меньших потерь при работе. H 2 SeО 3 и Li- и Th-соли ее имеют сильное фунгисидное и бактерисидное действие. Сплав S-Se (в соотношении 2:1) предложен в качестве изолятора в смеси с различными наполнителями. Наконец этот же сплав в различных соотношениях применяется для вулканизации каучука.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Селен расположен в четвертом периоде VI группы главной (А) подгруппы Периодической таблицы.

Относится к элементам p -семейства. Неметалл. Обозначение - Se. Порядковый номер - 34. Относительная атомная масса - 78,96 а.е.м.

Электронное строение атома селена

Атом селена состоит из положительно заряженного ядра (+34), внутри которого есть 34 протона и 45 нейтронов, а вокруг, по трем орбитам движутся 34 электрона.

Рис.1. Схематическое строение атома селена.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

34Se) 2) 8) 18) 6 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 .

Внешний энергетический уровень атома селена содержит 6 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Каждый валентный электрон атома селена можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Подуровень

Наличие двух неспаренных электронов свидетельствует о том, что степень окисления селена равна +2. Так как на четвертом уровне есть вакантные орбитали 4d -подуровня, то для атома селена характерно наличие возбужденного состояния:

Именно поэтому для селена также характерна степень окисления +4.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Так же, как и серу, его можно сжечь на воздухе. Горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO 2 . Только SeO 2 не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Получить селенистую кислоту (SeO 2 + H 2 O → H 2 SeO 3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на нее сильным окислителем (например, HClO 3), получают селеновую кислоту H 2 SeO 4 , почти такую же сильную, как серная.

Спросите любого химика: «Какого цвета селен ?» - он наверняка ответит, что серого. Но элементарный опыт способен опровергнуть это правильное в принципе утверждение.

Через склянку с селенистой кислотой пропустим сернистый газ (он, если помните, хороший восстановитель), и начнется красивая реакция. Сначала раствор пожелтеет, затем станет оранжевым, потом кровавокрасным. Если исходный раствор был слабым, то эта окраска может сохраняться долго - получен коллоидный аморфный селен. Если же концентрация кислоты была достаточно высокой, то почти сразу же после начала реакции в осадок начнет выпадать тонкий порошок. Его окраска - от ярко-красной до густо-бордовой, такой, как у черных гладиолусов. Это элементный селен, аморфный порошкообразный элементный селен.

Его можно перевести в стеклообразное состояние, нагрев до 220°С, а затем резко охладив. Даже если цвет порошка был ярко-красным, стеклообразный селен будет почти черного цвета, красный оттенок заметен лишь на просвет.

Можно сделать и другой опыт. Тот же красный порошок (немного!) размешайте в колбе с сероуглеродом. На скорое растворение не рассчитывайте - растворимость аморфного селена в CS 2 0,016% при нуле и чуть больше (0,1%) при 50°С. Присоедините к колбе обратный холодильник и кипятите содержимое примерно 2 часа. Затем образующуюся светло-оранжевую с зеленоватым оттенком жидкость медленно испарите в стакане, накрытом несколькими слоями фильтровальной бумаги, и вы получите еще одну разновидность селена - кристаллический моноклинный селен.

Кристаллы-клинышки мелкие, красного или оранжево-красного цвета. Они плавятся при 170°С, но если нагревать медленно, то при 110-120°С кристаллы изменятся: альфа-моноклинный селен превратится в бета-моноклинный - темно-красные широкие короткие призмы. Таков селен. Тот самый селен, который обычно серый.

Серый селен (иногда его называют металлическим) имеет кристаллы гексагональной системы. Его элементарную ячейку можно представить как несколько деформированный куб. При правильном кубическом строении шесть соседей каждого атома удалены от него на одинаковое расстояние, селен же построен чуть-чуть иначе. Все его атомы как бы нанизаны на спиралевидные цепочки, и расстояния между соседними атомами в одной цепи примерно в полтора раза меньше расстояния между цепями. Поэтому элементарные кубики искажены.

Плотность серого селена 4,79 г/см3, температура плавления 217°С, а кипения 684,8-688°С. Раньше считали, что и серый селен существует в двух модификациях - SeA и SeB, причем последняя лучше проводит тепло и электрический ток; последующие опыты опровергли эту точку зрения.

Приступая к опытам, нужно помнить, что селен и все его соединения ядовиты. Экспериментировать с селеном можно только под тягой, соблюдая все правила техники безопасности. «Многоликость» селена лучше всего объясняется с позиций сравнительно молодой науки о неорганических полимерах.

Полимерология селена

Эта наука еще так молода, что многие основные представления не сформировались в ней достаточно четко. Нет даже общепринятой классификации неорганических полимеров. Известный советский химик действительный член Академии наук СССР В. В. Коршак предлагал делить все неорганические полимеры прежде всего на гомоцепные и гетероцепные. Молекулы первых составлены из атомов одного вида, а вторых - из атомов двух или нескольких элементов.

Элементный селен (любая модификация!) - это гомоцепной неорганический полимер. Естественно, что лучше всего изучен термодинамически устойчивый серый селен. Это полимер с винтообразными макромолекулами, уложенными параллельно. В цепях атомы связаны ковалентно, а молекулы-цепи объединены молекулярными силами и частично - металлической связью.

Даже расплавленный или растворенный селен не «делится» на отдельные атомы. При плавлении селена образуется жидкость, состоящая опять-таки из цепей и замкнутых колец. Есть восьмичленные кольца Se 8 ,

есть и более многочисленные «объединения». То же и в растворе. Попытки определить молекулярный вес селена, растворенного в сероуглероде, дали цифру 631,68. Это значит, что и здесь селен существует в виде молекул, состоящих из восьми атомов. Видимо, это утверждение справедливо и для других растворов.

Газообразный селен существует в виде разрозненных атомов только при температуре выше 1500°С, а при более низких температурах селеновые пары состоят из двух-, шести- и восьмичленных «содружеств». До 900°С преобладают молекулы состава Se6, после 1000°C - Se 2 .

Что же касается красного аморфного селена, то он тоже полимер цепного строения, но малоупорядоченной структуры. В температурном интервале 70-90°C он приобретает каучукоподобные свойства, переходя в высокоэластическое состояние. Моноклинный селен, по-видимому, более упорядочен, чем аморфный красный, но уступает кристаллическому серому.

Все это выяснено в последние десятилетия, и не исключено, что по мере развития науки о неорганических полимерах многие величины и цифры еще будут уточняться. Это относится не только к селену, но и к сере, теллуру, фосфору - ко всем элементам, существующим в виде гомоцепных полимеров.

История селена, рассказанная его первооткрывателем

История открытия элемента № 34 небогата событиями. Диспутов и столкновений это открытие не вызвало, и не мудрено: селен открыт в 1817 г. авторитетнейшим химиком своего времени Йенсом Якобом Берцелиусом. 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 светлокоричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королек. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура . Ган заметил при этом, что на руднике в Фалюне, 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 все, что образовалось при получении серной кислоты путем сжигания фалюнской серы за несколько месяцев, и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашел, 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 (луна), так как теллур назван по имени Tellus - нашей планеты».

Как Луна - спутник Земли, так и селен - спутник теллура.

Первые применения селена

«Из всех областей применения селена самой старой и, несомненно, самой обширной является стекольная и керамическая промышленность».

Эти слова взяты из «Справочника по редким металлам», выпущенного в 1965 г. Первая половина этого утверждения бесспорна, вторая вызывает сомнения. Что значит «самой обширной»? Вряд ли эти слова можно отнести к масштабам потребления селена той или иной отраслью. Вот уже на протяжении многих лет главный потребитель селена - полупроводниковая техника. Тем не менее роль селена в стеклоделии достаточно велика и сейчас. Селен, как и марганец , добавляют в стеклянную массу, чтобы обесцветить стекло, устранить зеленоватый оттенок, вызванный примесью соединений железа . Соединение селена с кадмием - основной краситель при получении рубинового стекла; этим же веществом придают красный цвет керамике и эмалям.

В сравнительно небольших количествах селен используют в резиновой промышленности - как наполнитель, и в сталелитейной - для получения сплавов мелкозернистой структуры. Но не эти применения элемента № 34 главные, не они вызывали резкое увеличение спроса на селен в начале 50-х годов. Сравните цену селена в 1930 и 1956 г.: 3,3 доллара за килограмм и 33 соответственно. Большинство редких элементов за это время стали дешевле, селен же подорожал в 10 раз! Причина в том, что как раз в 50-е годы стали широко использоваться полупроводниковые свойства селена.

Выпрямитель, фотоэлемент, солнечная батарея

Обычный серый селен обладает полупроводниковыми свойствами, это полупроводник p-типа, т. е. проводимость в нем создается главным образом не электронами, а «дырками». И что очень важно, полупроводниковые свойства селена ярко проявляются не только в идеальных монокристаллах, но и в поликристаллических структурах.

Но, как известно, с помощью полупроводника только одного типа (неважно какого) электрический ток нельзя ни усилить, ни выпрямить. Переменный ток превращается в постоянный на границе полупроводников р- и n-типов, когда осуществляется так называемый р-п-переход. Поэтому в селеновом выпрямителе вместе с селеном часто работает сульфид кадмия - полупроводник n-типа. А делают селеновые выпрямители так.

На никелированную железную пластинку наносят тонкий, 0,5-0,75миллиметровый, слой селена. После термообработки сверху наносят еще и «барьерный слой» сульфида кадмия. Теперь этот «сэндвич» может пропускать ноток электронов практически лишь в одном направлении: от железной пластины к «барьеру» и через «барьер» на уравновешивающий электрод. Обычно эти «сэндвичи» делают в виде дисков, из которых собирают собственно выпрямитель. Селеновые выпрямители способны преобразовать ток в тысячи ампер.

Другое практически очень важное свойство селена-полупроводника - его способность резко увеличивать электропроводность под действием света. На этом свойстве основано действие селеновых фотоэлементов и многих других приборов.

Следует иметь в виду, что принципы действия селеновых и цезиевых фотоэлементов различны. Цезий под действием фотонов света выбрасывает дополнительные электроны. Это явление внешнего фотоэффекта. В селене же под действием света растет число дырок, его собственная электропроводность увеличивается. Это внутренний фотоэффект.

Влияние света на электрические свойства селена двояко. Первое - это уменьшение его сопротивления на свету. Второе, не менее важное - фотогальванический эффект, т. е. непосредственное преобразование энергии света в электроэнергию в селеновом приборе. Чтобы вызвать фото- гальванический эффект, нужно, чтобы энергия фотонов была больше некоей пороговой, минимальной для данного фотоэлемента, величины.

Простейший прибор, в котором используется именно этот эффект, - экспонометр, которым мы пользуемся при фотосъемке, чтобы определить диафрагму и выдержку. Прибор реагирует на освещенность объекта съемки, а все прочее за нас уже сделали (пересчитали) те, кто конструировал экспонометр. Селеновые экспонометры распространены весьма широко - ими пользуются и любители и профессионалы.

Более сложные устройства того же типа - солнечные батареи, работающие на Земле и в космосе. Принцип действия их тот же, что у экспонометра. Только в одном случае образующийся ток лишь отклоняет тоненькую стрелку, а в другом питает целый комплекс бортовой аппаратуры искусственного спутника Земли.

Копию снимает селеновый барабан

В 1938 г. американский инженер Карлсон запатентовал метод «селеновой фотографии», который сейчас называют ксерографией, или электрографией. Это, пожалуй, самый быстрый способ получения высококачественных черно-белых копий с любого оригинала - будь то чертеж, гравюра или оттиск журнальной статьи. Важно, что этим способом можно получать (и получать быстро) десятки и сотни копий, а если оригинал бледен, копни можно сделать намного более контрастными. И не нужно специальной бумаги - ксерографическую копию можно сделать даже на бумажной салфетке.

Электрографические машины сейчас выпускают во многих странах, принцип их действия повсюду один и тот же. В основе их действия - уже упоминавшийся внутренний фотоэффект, присущий селену. Главная деталь электрографической машины - металлический барабан, очень гладкий, обработанный по высшему 14-му классу чистоты и сверху покрытый слоем селена, осажденного в вакууме.

Действует эта машина таким образом. Оригинал, с которого предстоит снять копию, вставляют в приемное окно. Подвижные валики переносят его под яркий свет люминесцентных ламп, а система, состоящая из зеркал и фотообъектива, передает изображение на селеновый барабан. Тот уже подготовлен к приему: рядом с барабаном установлен коротрон - устройство, создающее сильное электрическое поле. Попадая в зону действия коротрона, часть селенового барабана заряжается статическим электричеством определенного знака. Но вот на селен спроектировали изображение, и освещенные отраженные светом участки сразу разрядились - электропроводность выросла и заряды ушли. Но не отовсюду. В тех местах, которые остались в тени благодаря темным линиям и знакам, заряд сохранился. Этот заряд в процессе «проявления» притянет частицы тонкодисперсного красителя, тоже уже подготовленного.

Перемешиваясь в сосуде со стеклянным бисером, частички красителя тоже, как и барабан, приобрели заряды статического электричества. Но их заряды противоположного знака; обычно барабан получает положительные заряды, а краситель - отрицательные. Положительный же заряд, но более сильный, чем на барабане, получает и бумага, на которую нужно перенести изображение.

Когда ее плотно прижмут к барабану (разумеется, это делается не вручную, до барабана вообще нельзя дотрагиваться), более сильный заряд перетянет к себе частички красителя, и электрические силы будут удерживать краситель на бумаге. Конечно, рассчитывать на то, что эти силы будут действовать вечно или по крайней мере достаточно долго, не приходится. Поэтому последняя стадия получения электрографических копий - термообработка, происходящая тут же, в машине.

Применяемый краситель способен плавиться и впитываться бумагой. После термообработки он надежно закрепляется на листе (его трудно стереть резинкой). Весь процесс занимает не больше 1,5 минуты. А пока шла термообработка, селеновый барабан успел повернуться вокруг своей оси и специальные щетки сняли с него остатки старого красителя. Поверхность барабана готова к приему нового изображения.