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(化學元素)

鎖定
硒(Selenium),元素週期表第四周期第16族非金屬元素,元素符號Se,原子序數34,相對原子質量78.96。 [1] 
硒有劇毒,能導電、導熱。電導率隨光照強弱而急劇變化,可增強1000倍以上,是光導材料。金屬性介於之間,可與氫氣、鹵素直接反應,與金屬反應生成硒化物。以重金屬冶煉的殘渣為原料,將硒化物氧化成二氧化硒,再轉化成亞硒酸、硒酸或相應的鹽,再用二氧化硫還原可得硒。硒化氫分解可得純硒。 [1] 
硒可用於製造光電管、照相曝光劑、冶金添加劑,也可用作玻璃、塑料、油漆、陶瓷、搪瓷、潤滑油穩定劑和墨水的顏料,高純硒可用於高效整流器。 [1] 
中文名
外文名
selenium
化學式
Se
分子量
78.96 [1]  [6] 
CAS登錄號
7782-49-2
EINECS登錄號
231-957-4
熔    點
220.5 ℃(灰色六方晶形金屬型硒) [1] 
沸    點
685 ℃(灰色六方晶形金屬型硒) [1] 
水溶性
不溶於水、醇,溶於硫酸、硝酸、鹼
密    度
4.81 g/cm³(灰色六方晶形金屬型硒) [1] 
外    觀
灰色帶金屬光澤的固體
安全性描述
S28;S45;S61
危險性描述
R23;R23/25;R35

研究簡史

永斯·雅各布·貝採利烏斯 永斯·雅各布·貝採利烏斯
1817年,瑞典的貝採利烏斯發現從硫酸廠生產的硫酸中含有 [3] 
1818年,貝採利烏斯認為雜質不是碲,而是另一種與硫和碲緊密相關的元素,貝採利烏斯隨後確定該元素是硒。 [3] 
2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,硒和硒化合物在3類致癌物清單中。 [2] 

理化性質

物理性質

硒
(2張)
硒有四種同素異形體:灰色六方晶形金屬型硒,略帶藍色,相對密度為4.81g/cm³(20℃和405.2kPa),熔點220.5℃,沸點685℃,不溶於二硫化碳乙醇,溶於硫酸氯仿;紅色單斜晶型硒,相對密度為4.39g/cm³,熔點221℃,沸點685℃,不溶於水、乙醇,微溶於乙醚,溶於硫酸和硝酸;紅色無定形硒相對密度為4.26g/cm³,黑色玻璃態硒相對密度為4.28g/cm³,180℃轉化成六方硒,沸點685℃,不溶於水,微溶於二硫化碳。 [1] 

化學性質

  • 硒與空氣的反應
硒在空氣中燃燒,生成固態的二氧化物氧化硒(Ⅳ)。 [3] 
  • 硒與鹵素單質的反應
硒會在氟氣(F₂)中燃燒,並形成六氟化物氟化硒(Ⅵ)。 [3] 
硒(最好是在CS₂的懸浮液中)同氯氣和溴單質反應,分別生成二氯化二硒(Se₂Cl₂)和二溴化二硒(Se₂Br₂)。 [3] 
在仔細操作下,硒在0℃時同氟氣(F₂)反應,生成四氟化物氟化硒(Ⅳ)。如果控制反應條件,硒則也會同氯氣(Cl₂)和溴單質(Br₂)發生反應,生成相應的四鹵化物氯化硒(Ⅳ)和溴化硒(Ⅳ)。 [3] 
  • 硒與鹼的反應
硒能溶於濃鹼溶液,生成硒化物和亞硒酸鹽的混合物。

製備方法

一般來説,生產過程中的第一步是在碳酸鈉(蘇打)的介質中進行氧化。 [3] 
接下來用硫酸酸化亞硒酸鹽(Na₂SeO₃),這樣所有的就會沉澱下來,而亞硒酸(H₂SeO₃)則留在溶液中。 [3] 
最後,用二氧化硫還原亞硒酸,就可以得到硒的單質。 [3] 

應用領域

工業用途

硒整流器 硒整流器
硒同時具有光電性能和光敏性能。光電性能可以把光直接轉換為電,光敏性能則可以在增加光照時降低電阻。光電性能和光敏性能使的硒可以用於生產光電池和照相機的曝光表以及太陽能電池 [3] 
硒可以把交流電轉變為直流電,所以大量用於製造整流器 [3] 
硒單質是一種p型半導體,可以用於電路和固態元件。 [3] 
在影印方面,硒可以用於複製文件和信件(硒鼓)。 [3] 
在玻璃工業中,硒可用於生產脱色玻璃、紅寶石色的玻璃和琺琅。

醫療用途

  • 增強免疫力
植物活性硒能清除體內自由基,排除體內毒素、抗氧化、能有效的抑制過氧化脂質的產生,防止血凝塊,清除膽固醇,增強人體免疫功能。
  • 防止糖尿病
硒是構成谷胱甘肽過氧化物酶的活性成分,它能防止胰島β細胞氧化破壞,使其功能正常,促進糖份代謝、降低血糖和尿糖,改善糖尿病患者的症狀。
  • 防止白內障
視網膜由於接觸電腦輻射等較多,易受損傷,硒可保護視網膜,增強玻璃體的光潔度,提高視力,有防止白內障的作用。
  • 防止心腦血管疾病
硒是維持心臟正常功能的重要元素,對心臟肌體有保護和修復的作用。人體血硒水平的降低,會導致體內清除自由基的功能減退,造成有害物質沉積增多,血壓升高、血管壁變厚、血管彈性降低、血流速度變慢,送氧功能下降,從而誘發心腦血管疾病的發病率升高,然而科學補硒對預防心腦血管疾病、高血壓、動脈硬化等都有較好的作用。
  • 防止克山病、大骨節病、關節炎
缺硒是克山病、大骨節病、兩種地方性疾病的主要病因,補硒能防止骨髓端病變,促進修復,而在蛋白質合成中促進二硫鍵對抗金屬元素解毒。對這兩種地方性疾病和關節炎患者都有很好的預防和治療作用。
  • 解毒排毒
硒與金屬的結合力很強,能抵抗鎘對腎、生殖腺和中樞神經的毒害。硒與體內的汞、鉛、錫、鉈等重金屬結合,形成金屬硒蛋白複合而解毒、排毒。

分佈情況

硒粉 硒粉
硒礦非常稀少,在自然界中會發現硒的單質。硒的主要來源一般是冶煉銅產生的副產品。 [3] 
硒在地殼中的含量為0.05×10-6,通常極難形成工業富集。硒的賦存狀態大概可分為3類:一類以獨立礦物形式存在,其次以類質同像形式存在,第三以黏土礦物吸附形式存在。其中以獨立硒礦物產出的要相對少得多,這是因為硒在地殼中的丰度比硫低上千倍,硒與硫同屬氧族元素,二者某些地球化學性質,如離子半徑(S為0.184nm,Se為0.191nm)、離子電位(S為1.09eV,Se為1.05eV)、晶格能(S為1.15,Se為1.0)等十分相似,硒易取代硫化物中的硫而不易形成硒化物。硒在銅礦中的自然儲量為17萬噸,可開採儲量約8.2萬噸。
2019年,中國、日本、德國、比利時、俄羅斯五個國家硒產量總和佔全球總產量的 83.9%,是全球硒產量的主要來源國家。
2019年,中國硒產量佔全球總產量的33.2%,佔比最大;日本硒產量佔全球總產量的27.5%;德國硒產量佔全球總產量的10.7%;比利時硒產量佔全球總產量的 7.14%;俄羅斯硒產量佔全球總產量的 5.4%。

安全措施

環境危害

燃煤動力工業,玻璃陶瓷工業,銅、鋅和鉛礦石焙燒工業,半導體和電子工業以及顏料、染料、橡膠、冶金等工業都要生產或應用硒和硒化合物。如陶瓷琺琅着色、橡膠硫化、印刷油墨和潤滑油的添加劑以及作為耐火材料、螢光成分等的催化劑等。這些工業生產與應用過程中會排放含硒的金屬粉塵或以硒化合物的形式進入大氣、水體和土壤中,造成環境污染。工業中以殘渣或廢料的形式出現。熔化含硒材料時,排出的煙塵中含硒可達90%。硒酸鹽和亞硒酸鹽易溶於水,故污染水體中常以此種形態出現。在酸性條件下亞硒酸根離子可還原為細顆粒狀的元素硒。硒可在土壤中富集,並被農作物吸收。用含硒關於0.05ppm的水灌溉農田,每千克飼料作物中的硒含量可達4—5mg。 [4] 

健康危害

硒是人和動物及部分植物必需的微量元素,缺硒地區會使牛、羊、馬和雞發生白肌病,在克山病流行地區的人口服小劑量亞硒酸鈉可以防止白肌病的發生,但攝入過量的硒,如車間中含硒粉塵、煙霧和蒸汽,會刺激人眼和呼吸系統,嚴重時引起胃腸功能紊亂等。 [4] 

毒理資料

硒的化合物都有劇毒,會致癌或致畸。在土壤中富含硒的地區以及在有瘋草(一種美國的植物)的地區生長的家畜會中毒。 [3] 

相關法規

中國、美國都規定飲用水中硒含量不得超過0.01mg/L。農業灌溉用水最大容許含硒量,中國規定為0.01mg/L,美國規定為0.05mg/L。對於車間空氣中的SeO2,中國規定的最高容許濃度為0.1mg/m³,美國規定工作8小時的平均值不得超過0.2mg/m³。 [5] 
參考資料