الكيمياءعلوم

ما هو عنصر السيلينيوم

ماهو عنصر السيلينيوم.

السيلينيوم (Se) ، عنصر كيميائي في مجموعة الأكسجين (المجموعة 16 [VIa] من الجدول الدوري ) ، مرتبط بشكل وثيق في الخصائص الكيميائية والفيزيائية مع العناصرالكبريت والتيلوريوم . السيلينيوم نادر ، حيث يتكون حوالي 90 جزءاً في المليار من قشرة الأرض . يوجد أحياناً غير مركب ، مصاحباً للكبريت الأصلي ، ولكنه غالباً ما يوجد في تركيبة مع المعادن الثقيلة ( النحاس أو الزئبق أو الرصاص أو الفضة ) في عدد قليل من المعادن. المصدر التجاري الرئيسي للسيلينيوم هو منتج ثانوي لتكرير النحاس ؛ استخداماته الرئيسية في تصنيع المعدات الإلكترونية ، والأصباغ ، وصناعة الزجاج. السيلينيوم معدن(عنصر وسيط في الخصائص بين المعادن واللافلزات). الشكل المعدني الرمادي للعنصر هو الأكثر ثباتاً في ظل الظروف العادية ؛ يتميز هذا النموذج بخاصية غير عادية تتمثل في زيادة الموصلية الكهربائية بشكل كبير عند تعرضها للضوء. مركبات السيلينيوم سامة للحيوانات. يمكن للنباتات التي تزرع في تربة نباتية أن تركز العنصر وتصبح سامة.

تاريخة.

في عام 1817 ، لاحظ الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس وجود مادة حمراء ناتجة عن خامات الكبريتيد من مناجم فالون بالسويد. عندما تم فحص هذه المادة الحمراء في العام التالي ، ثبت أنها عنصر وتم تسميتها على اسم القمر أو إلهة القمر سيلين . تم اكتشاف خام يحتوي على نسبة عالية من السيلينيوم بشكل غير عادي بواسطة Berzelius قبل أيام فقط من تقديم تقريره إلى الجمعيات العلمية في العالم حول السيلينيوم. يتجلى حسه الفكاهي في الاسم الذي أطلقه على الخام ، eucairite ، والذي يعني “في الوقت المناسب”.

حدوثه واستخداماته.

تبلغ نسبة السيلينيوم في القشرة الأرضية حوالي 10 5 إلى 10 6 بالمائة. تم الحصول عليه بشكل أساسي من طين الأنود (الرواسب والمواد المتبقية من الأنود) في التكرير الكهربائي للنحاس والنيكل . المصادر الأخرى هي غبار المداخن في إنتاج النحاس والرصاص والغازات المتكونة في تحميص البيريت. يصاحب السيلينيوم النحاس في تكرير ذلك المعدن: حوالي 40 بالمائة من السيلينيوم الموجود في الخام الأصلي قد يتركز في النحاس المترسب في عمليات التحليل الكهربائي. يمكن الحصول على حوالي 1.5 كيلوغرام من السيلينيوم من طن من النحاس المصهور.

عندما تدمج بكميات صغيرة في الزجاج ، السيلينيوم بمثابة مزيل اللون ؛ بكميات أكبر يضفي على الزجاج لوناً أحمر واضحاً مفيداً في أضواء الإشارة. يتم استخدام العنصر أيضاً في صنع المينا الحمراء للسيراميك والأواني الفولاذية ، وكذلك في تقسية المطاط لزيادة مقاومة التآكل.

التآصل.

إن تآصل السيلينيوم ليس واسع النطاق مثل الكبريت ، ولم يتم دراسة التآصل بدقة. يتكون نوعان بلوريان فقط من السيلينيوم من جزيئات Se 8 الحلقية : المعينة α و ، وكلاهما موجودان كبلورات أحادية الميل حمراء.

يتشكل التآصل الرمادي الذي له خصائص معدنية عن طريق الحفاظ على أي من الأشكال الأخرى عند 200-220 درجة مئوية وهو الأكثر استقراراً في ظل الظروف العادية.

و غير متبلور (noncrystalline)، أحمر، شكل مساحيق النتائج السيلينيوم عندما حل selenious حمض تعامل أو أحد أملاحه مع ثاني أكسيد الكبريت . إذا كانت المحاليل مخففة للغاية ، فإن الجسيمات الدقيقة للغاية من هذا الصنف ينتج عنها تعليق غرواني أحمر شفاف. ينتج الزجاج الأحمر الصافي عن عملية مماثلة تحدث عندما يتم معالجة الزجاج المصهور المحتوي على السيلينيت بالكربون .

يتشكل نوع زجاجي أسود تقريباً من السيلينيوم عن طريق التبريد السريع لتعديلات أخرى من درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية. يتم تحويل هذا الشكل الزجاجي إلى التآصل الأحمر البلوري عند تسخينه فوق 90 ​​درجة مئوية أو عند ملامسته للمذيبات العضوية ، مثل الكلوروفورم أو الإيثانول أو البنزين.

التحضير.

يتم الحصول على السيلينيوم النقي من الوحل والحمأة المتكونة في إنتاج حامض الكبريتيك . يذوب السلينيوم الأحمر غير النقي في حمض الكبريتيك في وجود عامل مؤكسد ، مثل نترات البوتاسيوم أو بعض مركبات المنغنيز . يتم تكوين كل من حمض السيلينيوس ، H 2 SeO 3 ، وحمض السيلينيك ، H 2 SeO 4 ، ويمكن ترشيحها من المواد المتبقية غير القابلة للذوبان.

تستخدم الطرق الأخرى الأكسدة عن طريق الهواء (التحميص) والتسخين باستخدام كربونات الصوديوم لإعطاء سيلينيت الصوديوم القابل للذوبان ، Na 2 SeO 3 · 5H 2 O ، وسيلينات الصوديوم ، Na2 سيو 4 . يمكن استخدام الكلور أيضاً : ينتج عن تأثيره على سيلينيدات المعادن مركبات متطايرة بما في ذلك ثنائي كلوريد السيلينيوم ، SeCl 2 ؛ رابع كلوريد السيلينيوم ، سيكل 4 ؛ ثنائي كلوريد ديسيلينيوم ، Se 2 Cl 2 ؛ وأوكسي كلوريد السيلينيوم ، SeOCl 2 . في عملية واحدة ، يتم تحويل مركبات السيلينيوم هذه عن طريق الماء إلى حمض السيلينيوس. يتم استعادة السيلينيوم أخيراً عن طريق معالجة حمض السيلينيوس بثاني أكسيد الكبريت.

السيلينيوم عنصر شائع في الخامات التي تقدر قيمتها بمحتواها من الفضة أو النحاس ؛ يتركز في الوحل المترسب أثناء التنقية الإلكتروليتية للمعادن. تم تطوير طرق لفصل السيلينيوم عن هذه الوحل ، والتي تحتوي أيضاً على بعض الفضة والنحاس. يشكل ذوبان الوحل سيلينيد الفضة ، Ag 2 Se ، وسيلينيد النحاس (I) ، Cu 2 Se. معالجة هذه السلينيدات بحمض هيبوكلوروس ، HOCI ، يعطي سيلينيت وسيلينات قابلة للذوبان ، والتي يمكن تقليلها باستخدام ثاني أكسيد الكبريت. يتم إجراء التنقية النهائية للسيلينيوم عن طريق التقطير المتكرر.

الخصائص الفيزيائية والكهربائية.

إن الخاصية الفيزيائية الأكثر بروزاً للسيلينيوم البلوري هي الموصلية الضوئية: عند الإضاءة ، تزيد الموصلية الكهربائية بأكثر من 1000 ضعف. تنتج هذه الظاهرة عن تعزيز أو إثارة الإلكترونات غير المحكم نسبياً بواسطة الضوء إلى حالات طاقة أعلى (تسمى مستويات التوصيل) ، مما يسمح بهجرة الإلكترون ، وبالتالي الموصلية الكهربائية. على النقيض من ذلك، فإن إلكترونات المعادن النموذجية موجودة بالفعل في مستويات أو نطاقات توصيل ، قادرة على التدفق تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية .

تختلف المقاومة الكهربائية للسيلينيوم على مدى هائل ، اعتماداً على متغيرات مثل طبيعة التآصل ، والشوائب ، وطريقة التكرير ، ودرجة الحرارة ، والضغط. معظم المعادن غير قابلة للذوبان في السيلينيوم ، والشوائب غير المعدنية تزيد من المقاومة.

تزيد إضاءة السلينيوم البلوري لمدة 0.001 ثانية من الموصلية بعامل من 10 إلى 15 مرة. الضوء الأحمر أكثر فعالية من الضوء ذي الطول الموجي الأقصر.

يتم الاستفادة من هذه الخصائص الكهروضوئية وخصائص الحساسية الضوئية للسيلينيوم في بناء مجموعة متنوعة من الأجهزة التي يمكنها ترجمة الاختلافات في شدة الضوء إلى تيار كهربائي ومن ثم إلى تأثيرات بصرية أو مغناطيسية أو ميكانيكية. تعتمد أجهزة الإنذار ، وأجهزة الفتح والإغلاق الميكانيكية ، وأنظمة الأمان ، والتلفزيون ، والأفلام الصوتية ، والتصوير الجاف على خاصية أشباه الموصلات وحساسية السيلينيوم للضوء. تم تحقيق تصحيح التيار الكهربائي المتردد (التحويل إلى تيار مباشر) لسنوات بواسطة الأجهزة التي يتحكم فيها السيلينيوم. تم استبدال العديد من تطبيقات الخلايا الكهروضوئية التي تستخدم السيلينيوم بأجهزة أخرى تستخدم مواد أكثر حساسية ، ومتوفرة بسهولة ، ومصنعة بسهولة أكبر من السيلينيوم.

مصادر.

تم العثور على السيلينيوم في العديد من الأطعمة المختلفة. تعد المأكولات البحرية واللحوم العضوية أغنى المصادر ، وفقاً للمعاهد الوطنية للصحة (NIH). الأطعمة الأخرى التي تحتوي على السيلينيوم تشمل اللحوم العضلية والحبوب ومنتجات الألبان. يمكن العثور عليها أيضاً في مياه الشرب في بعض الأماكن.

تؤثر كمية السيلينيوم الموجودة في التربة على كمية السيلينيوم الموجودة في الطعام الذي ينمو فيها ، على الرغم من أن درجة الحموضة في التربة والأشياء الأخرى تؤثر في مستوى السيلينيوم أيضاً . تميل بعض النباتات ، مثل الثوم والجوز البرازيلي ، إلى تراكم السيلينيوم إذا نمت في تربة غنية بالسيلينيوم. يمكن أن توفر أونصة واحدة من الجوز البرازيلي – حوالي ستة حبات – ما يصل إلى 543 ميكروغراماً من السيلينيوم. يحتاج الناس فقط إلى كميات ضئيلة ، 55 ميكروغراماً أو جزء من المليون من الجرام ، كل يوم. توصي جمعية السرطان الأمريكية بألا تتجاوز الجرعة القصوى في المكمل 200 ميكروغرام من السيلينيوم يومياً .

حقائق مثيرة للاهتمام.

فيما يلي بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول السيلينيوم:

▪️المكسرات البرازيلية غنية بالسيلينيوم ، حتى لو نمت في تربة ليست غنية بالعنصر. توفر حبة واحدة من السيلينيوم ما يكفي من السيلينيوم لتلبية الاحتياجات اليومية لشخص بالغ.

▪️اكتشف المهندس الكهربائي الإنجليزي ويلوبي سميث (1828-1891) أن السيلينيوم يتفاعل مع الضوء (التأثير الكهروضوئي) ، مما أدى إلى استخدامه كمستشعر للضوء في سبعينيات القرن التاسع عشر. صنع المخترع الأمريكي الاسكتلندي المولد ألكسندر جراهام بيل (1847-1922) فوتوفوناً يعتمد على السيلينيوم في عام 1879.

▪️ الاستخدام الأساسي للسيلينيوم هو إزالة لون الزجاج ، ولون الزجاج الأحمر ، ولجعل الصباغ أحمر الصين. الاستخدامات الأخرى في الخلايا الضوئية وطابعات الليزر وآلات التصوير والفولاذ وأشباه الموصلات.

▪️ هناك ستة نظائر طبيعية للسيلينيوم. أحدهما مشع بينما الخمسة الآخرون مستقرون. ومع ذلك ، فإن عمر النصف للنظير غير المستقر طويل جداً بحيث يكون مستقراً بشكل أساسي. تم إنتاج 23 نظيراً غير مستقر.

▪️ تتطلب بعض النباتات مستويات عالية من السيلينيوم للبقاء على قيد الحياة ، لذا فإن وجود تلك النباتات يعني أن التربة غنية بالعنصر.

▪️ يُظهر السيلينيوم السائل توتراً سطحياً مرتفعاً للغاية.

▪️ السيلينيوم مهم للعديد من الإنزيمات ، بما في ذلك الإنزيمات المضادة للأكسدة الجلوتاثيون بيروكسيديز و thioredoxin reductase وإنزيمات دييوديناز التي تحول هرمونات الغدة الدرقية إلى أشكال أخرى.

▪️ يتم استخراج ما يقرب من 2000 طن من السيلينيوم سنوياً في جميع أنحاء العالم.

▪️ يتم إنتاج السيلينيوم بشكل شائع كمنتج ثانوي لتكرير النحاس.

المراجع:

Robert C. Brasted, “Selenium”، www.britannica.com

Alina Bradford (28-11-2016), “Facts About Selenium”، www.livescience.com

Anne Marie Helmenstine (30-11-2018), “19 Interesting Selenium Facts”، www.thoughtco.com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى