Selênio (Se), um elemento químico do grupo oxigênio (Grupo 16 [VIa] da tabela periódica), intimamente relacionado em propriedades químicas e físicas com os elementos enxofre e telúrio. O selênio é raro, compondo aproximadamente 90 partes por bilhão da crosta terrestre. Ocasionalmente, é encontrado enxofre nativo não combinado, que acompanha, mas é mais frequentemente encontrado em combinação com metais pesados (cobre, mercúrio, chumbo ou prata) em alguns minerais. A principal fonte comercial de selênio é um subproduto do refino de cobre; Seus principais usos são na fabricação de equipamentos eletrônicos, em pigmentos e na fabricação de vidro. O selênio é um metalóide (um elemento intermediário nas propriedades entre os metais e os não-metais). A forma metálica cinza do elemento é a mais estável em condições comuns; esta forma tem a propriedade incomum de aumentar bastante a condutividade elétrica quando exposta à luz. Os compostos de selênio são tóxicos para os animais; plantas cultivadas em solos seleníferos podem concentrar o elemento e tornar-se venenoso.
elemento do grupo oxigênio: ocorrência natural e usos
O elemento selênio (símbolo Se) é muito mais raro que o oxigênio ou o enxofre, compreendendo aproximadamente 90 partes por bilhão da crosta do
.Propriedades do elemento
| número atômico | 34 |
|---|---|
| peso atômico | 78,96 |
| massas de isótopos estáveis | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| ponto de fusão | |
| amorfo | 50 ° C (122 ° F) |
| cinzento | 217 ° C (423 ° F) |
| ponto de ebulição | 685 ° C (1.265 ° F) |
| densidade | |
| amorfo | 4,28 gramas / cm 3 |
| cinzento | 4,79 gramas / cm 3 |
| estados de oxidação | −2, +4, +6 |
| configuração eletrônica | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 |
História
Em 1817, o químico sueco Jöns Jacob Berzelius observou uma substância vermelha resultante de minérios de sulfeto das minas de Falun, na Suécia. Quando esse material vermelho foi investigado no ano seguinte, ele provou ser um elemento e recebeu o nome da lua ou da deusa da lua Selene. Berzelius descobriu um minério com um conteúdo incomumente alto de selênio poucos dias antes de fazer seu relatório às sociedades científicas do mundo sobre selênio. Seu senso de humor é evidente no nome que ele deu ao minério, eucairita, que significa "bem a tempo".
Ocorrência e usos
A proporção de selênio na crosta terrestre é de 10 a 5 a 10 a 6 por cento. Foi obtido principalmente a partir dos limos do ânodo (depósitos e materiais residuais do ânodo) no refino eletrolítico de cobre e níquel. Outras fontes são os pós de combustão na produção de cobre e chumbo e os gases formados nas pirites de torrefação. O selênio acompanha o cobre no refino desse metal: cerca de 40% do selênio presente no minério original pode se concentrar em cobre depositado em processos eletrolíticos. Cerca de 1,5 kg de selênio podem ser obtidos a partir de uma tonelada de cobre fundido.
Quando incorporado em pequenas quantidades no vidro, o selênio serve como um descolorante; em quantidades maiores, confere ao vidro uma cor vermelha clara, útil nas luzes de sinalização. O elemento também é empregado na fabricação de esmaltes vermelhos para artigos de cerâmica e aço, bem como na vulcanização da borracha para aumentar a resistência à abrasão.
Os esforços de refinamento de selênio são maiores na Alemanha, Japão, Bélgica e Rússia.
Alotropia
A alotropia do selênio não é tão extensa quanto a do enxofre, e os alótropos não foram estudados tão detalhadamente. Apenas duas variedades cristalinas de selênio são compostas por moléculas cíclicas de Se 8: designadas α e β, ambas existem como cristais monoclínicos vermelhos. Um alótropo cinza com propriedades metálicas é formado mantendo qualquer uma das outras formas entre 200 e 220 ° C e é o mais estável em condições comuns.
Uma forma amorfa (não cristalina), vermelha e em pó de selênio ocorre quando uma solução de ácido selênio ou um de seus sais é tratada com dióxido de enxofre. Se as soluções forem muito diluídas, partículas extremamente finas dessa variedade produzem uma suspensão coloidal vermelha transparente. O vidro vermelho claro resulta de um processo semelhante que ocorre quando o vidro derretido contendo selenitos é tratado com carbono. Uma variedade de selênio vítreo, quase negra, é formada pelo resfriamento rápido de outras modificações de temperaturas acima de 200 ° C. A conversão desta forma vítrea para os alótropos cristalinos vermelhos ocorre quando aquecida acima de 90 ° C ou quando mantida em contato com solventes orgânicos, como clorofórmio, etanol ou benzeno.
Preparação
O selênio puro é obtido a partir dos lodos e lodos formados na produção de ácido sulfúrico. O selênio vermelho impuro é dissolvido em ácido sulfúrico na presença de um agente oxidante, como nitrato de potássio ou certos compostos de manganês. Tanto o ácido selenioso, H 2 SeO 3, e ácido selénico, H 2 SeO 4, são formados e pode ser lixiviado a partir de material insolúvel residual. Outros métodos utilizam oxidação pelo ar (torrefação) e aquecimento com carbonato de sódio para obter selenito de sódio solúvel, Na 2 SeO 3 · 5H 2 O e selenato de sódio, Na 2 SeO 4. O cloro pode também ser empregue: a sua acção sobre selenetos de metal produz compostos voláteis incluindo dicloreto de selénio, LECS 2; selénio tetracloreto, LECS 4; dicloreto de diselênio, Se 2 Cl 2; e oxicloreto de selênio, SeOCl 2. Em um processo, esses compostos de selênio são convertidos pela água em ácido selênio. O selênio é finalmente recuperado tratando o ácido selênio com dióxido de enxofre.
O selênio é um componente comum dos minérios avaliados pelo seu conteúdo em prata ou cobre; torna-se concentrado nos limos depositados durante a purificação eletrolítica dos metais. Foram desenvolvidos métodos para separar o selênio desses limos, que também contêm prata e cobre. A fusão do lodo forma seleneto de prata, Ag 2 Se e seleneto de cobre (I), Cu 2 Se. O tratamento dessas selenidas com ácido hipocloroso, HOCl, fornece selenitos e selenatos solúveis, que podem ser reduzidos com dióxido de enxofre. A purificação final do selênio é realizada por destilação repetida.
Propriedades físico-elétricas
A propriedade física mais marcante do selênio cristalino é sua fotocondutividade: na iluminação, a condutividade elétrica aumenta mais de 1.000 vezes. Esse fenômeno resulta da promoção ou excitação de elétrons relativamente frouxos da luz a estados de energia mais altos (chamados de níveis de condução), permitindo a migração de elétrons e, portanto, a condutividade elétrica. Em contraste, os elétrons dos metais típicos já estão em níveis ou faixas de condução, capazes de fluir sob a influência de uma força eletromotriz.
A resistividade elétrica do selênio varia em uma faixa tremenda, dependendo de variáveis como a natureza do alótropo, as impurezas, o método de refino, a temperatura e a pressão. A maioria dos metais é insolúvel em selênio, e as impurezas não metálicas aumentam a resistividade.
A iluminação do selênio cristalino por 0,001 segundo aumenta sua condutividade em um fator de 10 a 15 vezes. A luz vermelha é mais eficaz que a luz de comprimento de onda menor.
É tirada vantagem dessas propriedades fotoelétricas e de fotossensibilidade do selênio na construção de uma variedade de dispositivos que podem converter variações na intensidade da luz em corrente elétrica e, portanto, em efeitos visuais, magnéticos ou mecânicos. Dispositivos de alarme, dispositivos mecânicos de abertura e fechamento, sistemas de segurança, televisão, filmes sonoros e xerografia dependem da propriedade semicondutora e da fotosensibilidade do selênio. A retificação da corrente elétrica alternada (conversão em corrente contínua) é realizada há anos por dispositivos controlados com selênio. Muitas aplicações de fotocélulas que utilizam selênio foram substituídas por outros dispositivos, usando materiais mais sensíveis, mais prontamente disponíveis e fabricados com mais facilidade que o selênio.
