სელენი

სელენი (სიმბოლო Se) ქიმიური ელემენტია ატომური ნომრით 34. მისი ატომური მასაა 78.96. სელენი არამეტალია, ქიმიურად ენათესავება გოგირდს და ტელურს. ბუნებაში თავისუფალი სახით იშვიათად გვხვდება.

სელენი შვიდი სხვადასხვა ფორმითაა გამოყოფილი, რომელთა შორის ყველაზე სტაბილურია მონაცრისფერო-მუქი წითელი ფერის ალოტროპი, რომელიც სტრუქტურულად წარმოადგენს ტრიგონალურ პოლიმერულ ჯაჭვს. იგი სინათლეზე დენს უკეთესად ატარებს, ვიდრე სიბნელეში და გამოიყენება ფოტოელემენტებში. სელენი აგრეთვე წარმოქმნის მრავალ არაგამტარ ფორმას. შავი  ალოტროპი მინისმაგვარია. ასევე ცნობილია სხვა კრისტალური ფორმის წითელი ფერის ალოტროპები, რომელიც აგებულია ემსგავსებიან გოგირდის რვაწევრიანი ციკლურ ფორმას.

სელენი მცირე რაოდენობით ნაპოვნია გოგირდის საბადოებში, მაგ. პირიტში. აგრეთვე ცნობილია სელენიდებისა და სელენატების საბადოები, მაგრამ ისინი საკმაოდ იშვიათია. დღეისათვის სელენი ძირითადად გამოიყენება მინის წარმოებაში, ქიმიაში და პიგმენტებში, ასევე გამოიყენება ელექტრონიკაში - ნახევარგამტარებად.

სელენის მარილების დიდი რაოდენობა ტოქსიკურია, მაგრამ მცირე რაოდენობით კვალის სახით აუცილებელიცაა ზოგიერთი (თუ ყველა არა) ცხოველისათვის. ისინი წარმოქმნიან ენზიმს გლუტათიონპეროქსიდს და თიორედუქსინ რედუქტაზს (რომელიც არაპირდაპირ აღადგენს ზოგიერთ დაჟანგულ მოლეკულას ცხოველებსა და ზოგიერთ მცენარეებში) და სამ ცნობილ დიოდინაზას ენზიმს (რომელსაც ერთი ”thyroid hormone ” გადაჰყავს მეორეში).

ბუნებრივი სელენიუმი

ისტორია

1817 წელს სელენი (ბერძნული სიტყვიდან ”Moon - მთვარე”) აღმოჩენილ იქნა ჯ. ბერცელიუსის მიერ, რომელმაც ეს ელემენტი აღმოაჩინა ტელურთან ერთად. სელენი მიღებულ იქნა, როგორც გოგირდმჟავას წარმოების თანამდევი პროდუქტი.

იზოტოპები

სელენს გააჩნია ექვსი ბუნებრივი იზოტოპი, რომელთაგან სტაბილურია ხუთი: ⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁷Se, ⁷⁸Se და ⁸⁰Se. ბოლო სამი იზოტოპი გვხვდება აგრეთვე , როგორც დაშლის პროდუქტი, რომელთა შორის ⁷⁹Se-ის ნახევარდაშლის პერიოდია 327 წელი. ბუნებრივ იზოტოპს, რომელიც ბუნებაში გვხვდება  ⁸²Se-ისსახით,  ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს ძალიან ხანგრძლივი (~ 10²⁰ წელი, იგი ⁸²Kr-ის b-დაშლით მიიღება). მათ გარდა დახასიათებულია კიდევ ოცდასამი არასტაბილური იზოტოპი.

სამკუთხა სელენის სტრუქტურა

გავრცელება

სელენი ბუნებაში გვხვდება არაორგანული ფორმით, როგორიცაა სელენიდები, სელენატები და სელენიტები. სელენი ხშირად გვხვდება ნიადაგში სელენატის ხსნადი ფორმით (სულფატის ანალოგიურად).

სელენს გააჩნია ბიოლოგიური როლი. იგი გვხვდება ორგანულ ნაერთებში, როგორიცაა დიმეთილსელენიდი, სელენომეთიონინი, სელენოცისტეინი და მეთილსელენოცისტეინი. ამ ნაერთებში სელენი გოგირდის ანალოგიურ როლს თამაშობს.

სელენი უმეტესად მიიღება სელენიდისაგან, რომელიც არსებობს სულფიდურ საბადოებში, როგორიცაა სპილენძის, ვერცხლის ან ტყვიის სულფიდური საბადოები. იგი ამ საბადოების დამუშავებისას მიიღება როგორც თანაური პროდუქტის სახით.

ქიმიური თვისებები

სელენი ნაერთებში წარმოქმნის ორ ოქსიდს: სელენის დიოქსიდსა (SeO₂) და ტრიოქსიდს (SeO₃). სელენის დიოქსიდი მიიღება ელემენტური სელენის ჟანგბადთან ურთიერთქმედებით:

Se₈ + 8 O₂ → 8 SeO₂

ეს პოლიმერული ნაერთი, შემდგომ აირად ფაზაში წარმოქმნის მონომერულ SeO₂-ის მოლეკულებს. იგი იხსნება წყალში სელენოვანი მჟავას H₂SeO₃-ის წარმოქმნით, რომელიც ასევე შეიძლება მივიღოთ ელემენტური სელენის აზოტმჟავით დაჟანგვით:

3 Se + 4 HNO₃ → 3 H₂SeO₃ + 4 NO

სელენოვანი მჟავას მარილებს ეწოდება სელენიტები, რომელთა შორისაა ვერცხლის სელენიტი (Ag₂SeO₃) და ნატრიუმის სელენიტი (Na₂SeO₃). გოგირდწყალბადი ურთიერთქმედებს სელენოვანი მჟავას ხსნართან და წარმოქმნის სელენიუმდისულფიდს:

H₂SeO₃ + 2 H₂S → SeS₂ + 3 H₂O

სელენის დისულფიდი შეიცავს გოგირდის რვაწევრიან რგოლებს, სადაც სელენით ჩანაცვლებულია გოგირდის ზოგიერთი ატომი. მას აქვს დაახლოებით SeS₂- ის შედგენილობა, სადაც ზოგიერთი რგოლი შედგება Se₄S₄ და Se₂S₆-გან. მათ აქვთ სხვადასხვა გამოყენება, მათ შორის გამოიყენება შამპუნებში როგორც ქერტლის საწინააღმდეგო აგენტი, აგრეთვე პოლიმერულ ქიმიაში ინჰიბიტორად, მინის შესაღებად და აღმდგენ აგენტად ფეიერვერკებში. გოგირდისგან განსხვავებით (რომელიც წარმოქმნის სტაბილურ ტრიოქსიდს) სელენის ტრიოქსიდი არამდგრადია, იშლება დიოქსიდად 185 °C-ზე:

2 SeO₃ → 2 SeO₂ + O₂ (ΔH = −54 კჯ/მოლ)

სელენის ტრიოქსიდი შეიძლება სინთეზირებულ იქნას სელენმჟავას (H₂SeO₄) დეჰიდრატაციით, რომელიც თავისთავად წარმოიქმნება სელენის დიოქსიდის დაჟანგვით წყალბადის ზეჟანგის თანაობისას:

SeO₂ + H₂O₂ → H₂SeO₄

ჰალოგენნაერთები. სელენი რეაგირებს ფთორთან და წარმოქმნის სელენიუმჰექსაფთორიდს.

Se₈ + 24 F₂ → 8SeF₆

გოგირდის ანალოგიური ნაერთისაგან განსხვავებით (გოგირდჰექსაფთორიდისაგან) SeF₆ უფრო რეაქციისუნარიანია. იგი ტოქსიკურია და აღიზიანებს ფილტვებს. მას შეუძლია გამოიწვიოს მოყინვა და კანის დასკდომა.

სელენის სხვა ჰალოგენიდებია: SeF₄, Se₂Cl₂, SeCl₄, და Se₂Br₂. სელენდიქლორიდი (SeCl₂) მნიშვნელოვანი რეაგენტია სელენის ქიმიაში. იგი შეიძლება მივიღოთ სელენის სუფთა ელემენტური ფორმის ურთიერთქმედებით SO₂Cl₂-თან ტეტრაჰიდროფურანის ხსნარში. სელენის ზოგიერთი ოქსიჰალოგენიდი, როგორიცაა SeOF₂, გამოიყენება როგორც უწყლო გამხსნელი.

 სელენიდები. გოგირდისა და ჟანგბადის მსგავსად, სელენი წარმოქმნის სელენიდებს მეტალებთან. მაგალითად, ალუმინთან ურთიერთქმედებით იგი წარმოქმნის ალუმინისსელენიდს.

3 Se₈ + 16 Al → 8 Al₂Se₃

სხვა სელენიდები: ვერცხლისწყლის სელენიდი (HgSe), ტყვიის სელენიდი (PbSe) და თუთიის სელენიდი (ZnSe). მნიშვნელოვანი სელენიდია სპილენძ-ინდიუმ-გალიუმის სელენიდი (Cu(Ga,In)Se₂), რომელიც წარმოადგენს ნახევარგამტარს.

სელენი უშუალოდ არ ურთიერთქმედებს წყალბადთან, მაგრამ სელენწყალბადი (გოგირდწყალბადის და წყლის ანალოგი), შეიძლება მიღებულ იქნას შემდეგნაირად: თავდაპირველად მეტალთან სელენის ურთიერთქმედებით მიიღება სელენიდი და შემდეგ კი მიმდინარეობს სელენიდანიონის პროტონირება მჟავით, რის შედეგადაც მიიღება H₂Se. 

სხვა ნაერთები. ტეტრასელენტეტრანიტრიდი (Se₄N₄) ფეთქებადი, ყვითელი ნაერთია, რომელიც წარმოადგენს S₄N₄-ის ანალოგს. იგი შეიძლება მიღებულ იქნას SeCl₄ -ის 78°C-ზე (Cu(Ga,In)Se₂)-თან ურთიერთქმედებით დიქლორმეთანის ხსნარში.

სელენი რეაგირებს ციანიდებთან სელენციანატების წარმოქმნით. მაგ. :

8 KCN + Se₈ → 8 KseCN

 წარმოება

ბუნებრივი სელენი იშვიათი მინერალია, რომელიც ჩვეულებრივ არ წარმოქმნის კრისტალებს. თუმცა როდესაც კრისტალურ ფორმას იძენს, მათ აქვთ რომბული სიმეტრია. სელენის გამოყოფა ხშირად გაძნელებულია სხვა ნაერთების და ელემენტების თანაარსებობით. მისი მიღების საწყის წყაროს წარმოადგენს სპილენძის ელექტროლიტური ქარხნების, გოგირდმჟავას და ცელულოზის წარმოების შლამები.

სელენის სამრეწველო მიღებისას  ხშირად იყენებენ სელენის დიოქსიდის ექსტრაქციას ნალექიდან, რომელიც მიიღება სპილენძის გასუფთავებისას. ზოგადად, სელენის წარმოება იწყება წარმოქმნილი სელენის დიოქსიდის ნატრიუმის კარბონატით დაჟანგვით, რის შემდეგ სელენის დიოქსიდს შეურევენ წყალს და ხსნარს შეამჟავებენ, ამ დროს წარმოიქმნება სელენოვანი მჟავა (ჟანგვის საფეხური), რომელიც შეერევა გოგირდის დიოქსიდს (აღდგენის საფეხური) და მიიღება ელემენტური სელენი. იგი გამოიყოფა უხსნადი წითელი ამორფული ალოტროპის ფორმით. ამ ფორმას როდესაც სწრაფად გაალღობენ, მიიღება შავი, მინისებური ფორმა. სელენის თერმოდინამიკურად მდგრადი, მკვრივი ფორმა ელექტროგამტარია (რუხი ფერის ტრიგონალური ფორმა), რომელიც შედგება სელენის ატომების გრძელი, ვერტიკალური ჯაჭვებისაგან. ამ ფორმის ელექტროგამტარობა მგრძნობიარეა დასხივების მიმართ. სელენი, აგრეთვე გვხვდება სამი სხვადასხვა ფორმით- მუქი წითელი ფერის მონოკლინურ კრისტალური, რომლებიც შედგება Se₈ მოლეკულისაგან (გოგირდის ალოტროპიის მსგავსად). თუმცა, სელენის სიბლანტე არ იცვლება გაცხელებით, გოგირდისგან განსხვავებით.

გამოყენება

სელენზე მოთხოვნილების გაზრდამ გამოიწვია მისი უფრო ღრმა შესწავლა და გამოჩნდა მისი გამოყენების ახალი მიმართულებები. მაგ.: კაუჩუკის წარმოებაში, ფოლადის შენადნობებში და სელენის რექტიფიკატორების წარმოებაში. სელენი ასევე წარმოადგენს აუცილებელ მასალას ლაზერულ პრინტერებში და ასლგადამღებ დანადგარებში.

სელენი კატალიზატორად გამოიყენება არაერთ ქიმიურ რეაქციაში. იგი ფართოდ იხმარება მრეწველობაში და ლაბორატორიაში, განსაკუთრებით ორგანოსელენის ქიმიაში. სელენი ასევე ფართოდ გამოიყენება ცილებისა და ნუკლეინმჟავების სტრუქტურების დასადგენად სხივურ კრისტალოგრაფიაში.

სელენი იყენებენ მინისა და კერამიკის წარმოებაში. მას უმატებენ მინისათვის წითელი შეფერვის მისაცემად, ასევე გამოიყენება ჭიქური მინანქრების წარმოებაში.

სელენი ბისმუტთან ერთად გამოიყენება თითბერში, უფრო მეტად ტოქსიკური ტყვიის ჩასანაცვლებლად. სელენს ასევე იყენებენ ვულკანიზებული კაუჩუკის (რეზინის) მდგრადობის გასაუმჯობესებლად.

სელენის ფოტოელექტრული გამტარობის გამო, გამოყენება ჰპოვა ფოტოკოპირებაში, სინათლისა და მზის ელემენტებში და სხვა.

ნივთიერება, რომელსაც ეწოდება სენენსულფიდი (ფორმულა- SeS₂), წარმოადგენს აქტიურ ინგრედიენტს ზოგიერთ შამპუნში ქერტლის საწინააღმდეგოდ. სელენის ნაერთები კლავენ ქავილის გამომწვევ სოკოებს ”malassezia”-ს, რომელიც ასევე იწვევს მშალი კანის ფრაგმენტის დასკდომას, აგრეთვე გამოიყენება ლოსიონებში ”Tinca versicda”-ს ტანის კანის დასამუშავებლად.

 სელენი მცირე დოზებით (50-დან 200 მიკროგრამამდე დღეში მოზრდილი ადამიანისთვის) ფართოდ გამოიყენება ვიტამინების წარმოებაში და სხვა დიეტურ დანამატებად. ზოგიერთი შინაური პირუტყვის საჭმელში სელენი შედის დანამატებად.  ექსპერიმენტულმა კვლევებმა ასევე აჩვენა, რომ სელენს გააჩნია დაცვითი ეფექტი მეთილვერცხლისწყლის ტოქსიკურობის მიმართ.

ბიოლოგიური როლი

მიუხედავად იმისა, რომ სელენი ტოქსიკური ელემენტია, ცხოველებისათვის აუცილებელია მიკრო რაოდენობით. მცენარეებში იგი გვხვდება, როგორც ”მოწმე” - მაყურებელი მინერალი. იგი არის ამინომჟავების, სელენოცისტეინის და სელენომეთიონინის შემადგენელი კომპონენტი.

ადამიანებში სელენი არის კვალის სახით, რომელიც ფუნქციონირებს როგორც კოფაქტორი ისეთი ანტიოქსიდანტ ენზიმებისათვის, როგორიცაა გლუტათიონპეროქსიდაზა და თიორედოქსინრედუქტაზას ზოგიერთი ფორმების აღდგენისათვის, რომლებიც ნაპოვნია ცხოველებში და ზოგიერთ მცენარეში (ეს ენზიმი გვხვდება ყველა ცოცხალ ორგანიზმში, მაგრამ არა ყველა მცენარეში, რომელსაც სჭირდება სელენი).

სელენი მისი ტოქსიკურობის გამო შედარებით გვიან გამოჩნდა მედიცინაში. იგი აგრეთვე აღიარეს როგორც მნიშვნელოვანი ვეტერინალური ტოქსინი. 1954 წელს აღმოჩენილ იქნა სელენის სპეციფიკური ბიოლოგიური ფუნქცია მიკროორგანიზმებში. 1957 წელს დაადგინეს, რომ იგი აუცილებელია ძუძუმწოვრების სიცოცხლისათვის. 1970 წელს ნაჩვენები იქნა მისი არსებობა ორ სხვადასხვა ენზიმში. ამას მოჰყვა სელენცისტეინის აღმოჩენა პროტეინებში.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით