Selenio (Se), un elemento químico en el grupo de oxígeno (Grupo 16 [VIa] de la tabla periódica), estrechamente relacionado en propiedades químicas y físicas con los elementos azufre y teluro. El selenio es raro, ya que compone aproximadamente 90 partes por billón de la corteza terrestre. Ocasionalmente se encuentra sin combinar, acompañando al azufre nativo, pero se encuentra con mayor frecuencia en combinación con metales pesados (cobre, mercurio, plomo o plata) en algunos minerales. La principal fuente comercial de selenio es como un subproducto de la refinación de cobre; Sus principales usos son en la fabricación de equipos electrónicos, en pigmentos y en la fabricación de vidrio. El selenio es un metaloide (un elemento intermedio en propiedades entre los metales y los no metales). La forma metálica gris del elemento es la más estable en condiciones normales; Esta forma tiene la propiedad inusual de aumentar considerablemente la conductividad eléctrica cuando se expone a la luz. Los compuestos de selenio son tóxicos para los animales; Las plantas que crecen en suelos seleníferos pueden concentrar el elemento y volverse venenosas.
elemento del grupo oxígeno: ocurrencia natural y usos
El elemento selenio (símbolo Se) es mucho más raro que el oxígeno o el azufre, y comprende aproximadamente 90 partes por billón de la corteza del
.Propiedades del elemento
| número atómico | 34 |
|---|---|
| peso atomico | 78,96 |
| masas de isótopos estables | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| punto de fusion | |
| amorfo | 50 ° C (122 ° F) |
| gris | 217 ° C (423 ° F) |
| punto de ebullición | 685 ° C (1,265 ° F) |
| densidad | |
| amorfo | 4,28 gramos / cm 3 |
| gris | 4.79 gramos / cm 3 |
| estados de oxidación | −2, +4, +6 |
| configuración electronica | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
Historia
En 1817, el químico sueco Jöns Jacob Berzelius observó una sustancia roja resultante de los minerales de sulfuro de las minas de Falun, Suecia. Cuando se investigó este material rojo en el año siguiente, resultó ser un elemento y recibió su nombre de la Luna o la diosa de la Luna Selene. Berzelius descubrió un mineral con un contenido inusualmente alto de selenio solo unos días antes de hacer su informe a las sociedades científicas del mundo sobre el selenio. Su sentido del humor es evidente en el nombre que le dio al mineral, eucairita, que significa "justo a tiempo".
Ocurrencia y usos
La proporción de selenio en la corteza terrestre es de aproximadamente 10-5 a 10-6 por ciento. Se ha obtenido principalmente de los limos anódicos (depósitos y materiales residuales del ánodo) en el refinado electrolítico de cobre y níquel. Otras fuentes son los polvos de combustión en la producción de cobre y plomo y los gases formados en las piritas tostadas. El selenio acompaña al cobre en el refinado de ese metal: alrededor del 40 por ciento del selenio presente en el mineral original puede concentrarse en el cobre depositado en procesos electrolíticos. Se pueden obtener aproximadamente 1,5 kilogramos de selenio a partir de una tonelada de cobre fundido.
Cuando se incorpora en pequeñas cantidades al vidrio, el selenio sirve como decolorante; en grandes cantidades imparte al vidrio un color rojo claro que es útil en luces de señalización. El elemento también se emplea en la fabricación de esmaltes rojos para cerámica y artículos de acero, así como para la vulcanización del caucho para aumentar la resistencia a la abrasión.
Los esfuerzos de refinamiento de selenio son mayores en Alemania, Japón, Bélgica y Rusia.
Alotropía
La alotropía del selenio no es tan extensa como la del azufre, y los alótropos no se han estudiado tan a fondo. Solo dos variedades cristalinas de selenio están compuestas de moléculas cíclicas de Se 8: designadas α y β, ambas existen como cristales monoclínicos rojos. Un alótropo gris que tiene propiedades metálicas se forma manteniendo cualquiera de las otras formas a 200–220 ° C y es el más estable en condiciones normales.
Una forma de selenio amorfa (no cristalina), roja y en polvo se produce cuando una solución de ácido selenioso o una de sus sales se trata con dióxido de azufre. Si las soluciones son muy diluidas, las partículas extremadamente finas de esta variedad producen una suspensión coloidal roja transparente. El vidrio rojo transparente resulta de un proceso similar que ocurre cuando el vidrio fundido que contiene selenitos se trata con carbono. Se forma una variedad vidriosa, casi negra de selenio por enfriamiento rápido de otras modificaciones de temperaturas superiores a 200 ° C. La conversión de esta forma vítrea a los alótropos rojos y cristalinos tiene lugar al calentarla por encima de 90 ° C o al mantenerla en contacto con solventes orgánicos, como cloroformo, etanol o benceno.
Preparación
El selenio puro se obtiene de los limos y lodos formados en la producción de ácido sulfúrico. El selenio rojo impuro se disuelve en ácido sulfúrico en presencia de un agente oxidante, como nitrato de potasio o ciertos compuestos de manganeso. Tanto el ácido selenioso, H 2 SeO 3, como el ácido selenico, H 2 SeO 4, se forman y pueden lixiviarse del material insoluble residual. Otros métodos utilizan la oxidación por aire (tostado) y el calentamiento con carbonato de sodio para dar selenito de sodio soluble, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O, y selenato de sodio, Na 2 SeO 4. También se puede emplear cloro: su acción sobre los seleniuros metálicos produce compuestos volátiles que incluyen dicloruro de selenio, SeCl 2; tetracloruro de selenio, SeCl 4; dicloruro de diselenio, Se 2 Cl 2; y oxicloruro de selenio, SeOCl 2. En un proceso, estos compuestos de selenio se convierten por agua en ácido selenioso. El selenio finalmente se recupera tratando el ácido selenioso con dióxido de azufre.
El selenio es un componente común de minerales valorados por su contenido de plata o cobre; se concentra en los limos depositados durante la purificación electrolítica de los metales. Se han desarrollado métodos para separar el selenio de estos limos, que también contienen algo de plata y cobre. La fusión del limo forma seleniuro de plata, Ag 2 Se y seleniuro de cobre (I), Cu 2 Se. El tratamiento de estos seleniuros con ácido hipocloroso, HOCl, proporciona selenitos y selenatos solubles, que pueden reducirse con dióxido de azufre. La purificación final de selenio se realiza mediante destilación repetida.
Propiedades fisico-electricas
La propiedad física más destacada del selenio cristalino es su fotoconductividad: en la iluminación, la conductividad eléctrica aumenta más de 1,000 veces. Este fenómeno es el resultado de la promoción o excitación de electrones relativamente flojos por la luz hacia estados de mayor energía (llamados niveles de conducción), lo que permite la migración de electrones y, por lo tanto, la conductividad eléctrica. En contraste, los electrones de los metales típicos ya están en niveles de conducción o bandas, capaces de fluir bajo la influencia de una fuerza electromotriz.
La resistividad eléctrica del selenio varía en un rango tremendo, dependiendo de variables tales como la naturaleza del alótropo, las impurezas, el método de refinación, la temperatura y la presión. La mayoría de los metales son insolubles en selenio, y las impurezas no metálicas aumentan la resistividad.
La iluminación de selenio cristalino durante 0.001 segundos aumenta su conductividad en un factor de 10 a 15 veces. La luz roja es más efectiva que la luz de onda más corta.
Se aprovechan estas propiedades fotoeléctricas y de fotosensibilidad del selenio en la construcción de una variedad de dispositivos que pueden traducir las variaciones en la intensidad de la luz en corriente eléctrica y, por lo tanto, en efectos visuales, magnéticos o mecánicos. Los dispositivos de alarma, los dispositivos mecánicos de apertura y cierre, los sistemas de seguridad, la televisión, las películas sonoras y la xerografía dependen de la propiedad semiconductora y la fotosensibilidad del selenio. La rectificación de la corriente eléctrica alterna (conversión en corriente continua) se ha realizado durante años mediante dispositivos controlados con selenio. Muchas aplicaciones de fotocélulas que usan selenio han sido reemplazadas por otros dispositivos que usan materiales más sensibles, más fácilmente disponibles y más fáciles de fabricar que el selenio.
