سلنیوم

سلنیوم یک عنصر شیمیایی با نماد Se و عدد اتمی 34 است. این یک نافلز است (به ندرت متالوئید در نظر گرفته می شود) با خواصی که بین عناصر بالا و پایین جدول تناوبی، گوگرد و تلوریم حد واسط است و همچنین شباهت هایی به آن دارد. آرسنیک به ندرت در حالت عنصری یا به صورت ترکیبات سنگ معدنی خالص در پوسته زمین وجود دارد. سلنیوم - از یونانی selḗnē (σελήνη "ماه") - در سال 1817 توسط یونس یاکوب برزلیوس کشف شد، که به شباهت عنصر جدید به تلوریوم قبلاً کشف شده (به نام زمین) اشاره کرد.

سلنیوم در سنگ معدن سولفید فلزی یافت می شود، جایی که تا حدی جایگزین گوگرد می شود. از نظر تجاری، سلنیوم به عنوان یک محصول جانبی در پالایش این سنگ‌ها، اغلب در طول تولید، تولید می‌شود. مواد معدنی که سلنید خالص یا ترکیبات سلنات هستند شناخته شده اما نادر هستند. امروزه عمده ترین کاربردهای تجاری سلنیوم، شیشه سازی و رنگدانه ها است. سلنیوم یک نیمه هادی است و در فتوسل ها استفاده می شود. برنامه های کاربردی در الکترونیک که زمانی مهم بودند، عمدتاً با دستگاه های نیمه هادی سیلیکونی جایگزین شده اند. سلنیوم هنوز در چند نوع محافظ برق DC و یک نوع نقطه کوانتومی فلورسنت استفاده می شود.

اگرچه مقادیر کمی از سلنیوم برای عملکرد سلولی در بسیاری از حیوانات از جمله انسان ضروری است، هر دو سلنیوم عنصری و (به ویژه) نمک سلنیوم حتی در دوزهای کوچک سمی هستند و باعث سلنوزیس می شوند. سلنیوم به عنوان یک عنصر در بسیاری از مولتی ویتامین ها و سایر مکمل های غذایی و همچنین در شیر خشک برای نوزادان ذکر شده است و جزء آنزیم های آنتی اکسیدانی گلوتاتیون پراکسیداز و تیوردوکسین ردوکتاز (که به طور غیرمستقیم مولکول های اکسید شده خاصی را در حیوانات و برخی گیاهان کاهش می دهد) و همچنین در 3 آنزیم دیودیناز نیاز به سلنیوم در گیاهان برحسب گونه متفاوت است، برخی از گیاهان به مقادیر نسبتاً زیادی نیاز دارند و برخی دیگر ظاهراً به هیچ نیازی ندارند.

سلنیوم چندین آلوتروپ را تشکیل می‌دهد که با تغییرات دما، بسته به سرعت تغییر دما، تبدیل می‌شوند. وقتی سلنیوم در واکنش‌های شیمیایی تهیه می‌شود، معمولاً یک پودر آمورف و قرمز آجری است. هنگامی که به سرعت ذوب می شود، شکل سیاه و زجاجیه را تشکیل می دهد که معمولاً به صورت دانه های تجاری به فروش می رسد. ساختار سلنیوم سیاه نامنظم و پیچیده است و از حلقه های پلیمری با حداکثر 1000 اتم در هر حلقه تشکیل شده است. Black Se یک جامد شکننده و براق است که کمی در CS2 محلول است. پس از گرم شدن، در دمای 50 درجه سانتیگراد نرم می شود و در دمای 180 درجه سانتیگراد به سلنیوم خاکستری تبدیل می شود. دمای تبدیل با حضور هالوژن ها و آمین ها کاهش می یابد.

اشکال قرمز α، β و γ از محلول‌های سلنیوم سیاه با تغییر نرخ تبخیر حلال (معمولاً CS2) تولید می‌شوند. همه آنها تقارن کریستالی مونوکلینیک نسبتاً کم دارند (گروه فضایی 14) و حاوی حلقه های Se8 کوبیده شده تقریباً یکسان با آرایش های مختلف، مانند گوگرد هستند. هشت اتم یک حلقه معادل نیستند (یعنی با هیچ عمل تقارنی روی یکدیگر نگاشت نمی شوند) و در واقع در شکل γ-مونوکلینیک، نیمی از حلقه ها در یک پیکربندی (و تصویر آینه آن) و نیمی در یک پیکربندی هستند. دیگری. بسته بندی در فرم α متراکم ترین است. در حلقه‌های Se8، فاصله Se-Se بسته به محل قرارگیری جفت اتم در حلقه متفاوت است، اما میانگین آن 233.5 pm است و زاویه Se-Se-Se به طور متوسط ​​105.7 درجه است. سایر آلوتروپ های سلنیوم ممکن است حاوی حلقه های Se6 یا Se7 باشند.

پایدارترین و متراکم ترین شکل سلنیوم خاکستری است و دارای یک شبکه کریستالی شش ضلعی کایرال (گروه فضایی 152 یا 154 بسته به کایرالیته) متشکل از زنجیره های پلیمری مارپیچ است که فاصله Se-Se 237.3 بعد از ظهر و Se-Se است. - زاویه دید 103.1 درجه است. حداقل فاصله بین زنجیر 343.6 بعد از ظهر است. خاکستری Se با حرارت ملایم سایر آلوتروپ ها، با سرد شدن آهسته Se مذاب، یا با متراکم کردن بخار Se درست در زیر نقطه ذوب تشکیل می شود. در حالی که سایر اشکال Se عایق هستند، Se خاکستری نیمه هادی است که رسانایی نوری قابل توجهی را نشان می دهد. برخلاف سایر آلوتروپ ها، در CS2 نامحلول است. در برابر اکسیداسیون توسط هوا مقاومت می کند و توسط اسیدهای غیر اکسید کننده مورد حمله قرار نمی گیرد. با عوامل احیا کننده قوی، پلی سلنیدها را تشکیل می دهد. سلنیوم تغییرات ویسکوزیته ای را که گوگرد در هنگام گرم شدن تدریجی متحمل می شود، نشان نمی دهد.

 

 کاربردها: 

کودها

محققان دریافتند که استفاده از کود سلنیوم در محصولات کاهو باعث کاهش تجمع سرب و کادمیوم می شود. هلو و گلابی که اسپری سلنیوم برگی داده شد، حاوی سطوح بالاتری از سلنیوم بود و همچنین در زمان نگهداری مدت بیشتری سفت و رسیده باقی ماند. در دوزهای پایین، سلنیوم اثر مفیدی بر مقاومت گیاه در برابر عوامل مختلف تنش محیطی از جمله خشکی، UV-B، شوری خاک و دماهای سرد یا گرم نشان داده است. با این حال، می تواند در دوزهای بالاتر به گیاهان آسیب برساند.
الکترولیز منگنز

در حین استخراج الکتریکی منگنز، افزودن دی اکسید سلنیوم قدرت لازم برای کارکرد سلول های الکترولیز را کاهش می دهد. چین بزرگترین مصرف کننده دی اکسید سلنیوم برای این منظور است. برای هر تن منگنز، به طور متوسط ​​2 کیلوگرم اکسید سلنیوم استفاده می شود.
تولید شیشه

بیشترین استفاده تجاری از Se که حدود 50 درصد مصرف را به خود اختصاص می دهد، برای تولید شیشه است. ترکیبات Se به شیشه رنگ قرمز می بخشد. این رنگ رنگ‌های سبز یا زرد ناشی از ناخالصی‌های آهن را که برای اکثر شیشه‌ها معمول است، از بین می‌برد. برای این منظور نمک های سلنیت و سلنات مختلف اضافه می شود. برای کاربردهای دیگر، ممکن است رنگ قرمز مورد نظر باشد که توسط مخلوطی از CdSe و CdS تولید می‌شود.
آلیاژها

سلنیوم همراه با بیسموت در برنج برای جایگزینی بیشتر سرب سمی استفاده می شود. تنظیم سرب در کاربردهای آب آشامیدنی مانند ایالات متحده با قانون آب آشامیدنی ایمن در سال 1974، کاهش سرب در برنج را ضروری کرد. برنج جدید تحت نام EnviroBrass به بازار عرضه می شود. مانند سرب و گوگرد، سلنیوم ماشینکاری فولاد را در غلظت های حدود 0.15% بهبود می بخشد. سلنیوم همان بهبود ماشینکاری را در آلیاژهای مس ایجاد می کند.
باتری های لیتیوم سلنیوم

باتری لیتیوم سلنیوم (Li-Se) یکی از سیستم های امیدوارکننده برای ذخیره انرژی در خانواده باتری های لیتیومی است. باتری Li-Se یک جایگزین برای باتری لیتیوم-گوگرد است که دارای رسانایی الکتریکی بالا است.
سلول های خورشیدی

سلنیوم اساس اولین سلول های خورشیدی بود، با اولین نمونه از خورشیدی روی پشت بام یک سلول سلنیومی از سال 1884. این سلول ها بعداً در نورسنج های بدون باتری برای عکاسی مورد استفاده قرار گرفتند. مس ایندیم گالیوم سلنید ماده ای است که در سلول های خورشیدی استفاده می شود.
رساناهای نوری

لایه های نازک سلنیوم آمورف (α-Se) به عنوان رسانای نوری در آشکارسازهای اشعه ایکس صفحه تخت کاربرد پیدا کرده اند. این آشکارسازها از سلنیوم آمورف برای گرفتن و تبدیل فوتون های اشعه ایکس فرودی مستقیماً به بار الکتریکی استفاده می کنند.
یکسو کننده ها
یکسو کننده های سلنیوم برای اولین بار در سال 1933 مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده از آنها تا دهه 1990 ادامه یافت.