Selen

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	4,80
Härte nach Mohs	2,0
Schallgeschwindigkeit in	3352
Schmelztemperatur in °C	217
spezifische Schmelzwärme in	64,58
Siedetemperatur in °C	685
spezifische Verdampfungswärme in	333,4
Standardentropie S0 in	42
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	2,04
spezifische Wärmekapazität in	0,321
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,0001
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	0,00008

Selen

Isotope des Elements

In der Natur findet sich Selen als Gemisch von fünf stabilen Isotopen und einem langlebigen, radioaktiven Isotop. Außerdem sind noch 21 weitere radioaktive, künstliche Isotope bekannt.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
34	74	73,922 476	0,9%
	76	75,919 207	9,0%
	77	76,919 911	7,6%
	78	77,917 314	23,6%
	79	78,918 494	künstlich	β : 0,2	6 · 104 a
	80	79,916 527	49,7%
	81	80,917 984	künstlich	β : 1,6	18 min.
	82	81,916 707	9,2%
	83	82,918	künstlich	β : 3,9	23 min.

Weitere Eigenschaften

Selen gehört in die Gruppe der sogenannten Chalkogene. Es ist in seinen chemischen Eigenschaften Schwefel und Tellur ähnlich. In seinen Verbindungen kann es die Oxidationsstufen -II, I, II, IV und VI bilden, von denen aber die Stufe IV die stabilste darstellt. Die Chemie des Selens ist durch die Bildung achtatomiger Ringe bestimmt (wie bei Schwefel). Diese können aufreißen und sich zu langen Ketten zusammenschließen. Selen wird von Wasser nicht angegriffen, löst sich aber in konzentrierter Salpetersäure und in alkalischen Lösungen. An der Luft verbrennt Selen zu Selen(IV)-oxid, dem Anhydrid der selenigen Säure. Oberhalb von 400 °C verbindet es sich mit Wasserstoff zu Selenwasserstoff. Mit Halogenen verbindet sich Selen zu Halogeniden, mit einigen Metallen bildet es Metallselenide. Selen kommt in mehreren Modifikationen vor, dem roten Selen, schwarzen, glasigen Selen und dem grauen, metallischen Selen. Durch rasches Abkühlen von Selendampf entstehen die amorphen Formen als lockeres, amorphes und rotes Pulver. Ebenso entsteht durch plötzliches Abschrecken von geschmolzenem Selen eine spröde, dunkelbraune bis schwarzgraue Masse, das schwarze, glasige Selen, welches beim Zerreiben in rotes Pulver übergeht. Beim Auskristallisieren aus einer Lösung des roten, amorphen Selens in Carbondisulfid entstehen die kristallinen Formen des Selens in Form dunkelroter, monokliner Kristalle. Rotes Selen ist ein elektrischer Nichtleiter und gleichzeitig eine unbeständige, nichtmetallische Modifikation. Durch Erhitzen der anderen Modifikationen auf 100 °C entsteht graues, metallisches Selen, die thermodynamisch stabilste Form. Das metallische Selen zeigt die Eigenschaften eines Halbleiters, einen ausgeprägten inneren Fotoeffekt, d. h., dass die elektrische Leitfähigkeit bei Belichtung stark zunimmt, sowie einen thermoelektrischen Effekt. Alle Modifikationen gehen beim Erhitzen in die stabile metallische Modifikation über. Die Schmelze ist braun bis schwarz, der Dampf ist gelblichbraun.

Entdeckung

1817 entdeckte der schwedische Chemiker JÖNS JAKOB BERZELIUS (1779-1848) Selen im Bleikammerschlamm der schwedischen Schwefelsäurefabrik von Gripsholm in Stockholm. Weil BERZELIUS die ungewöhnlich rote bis hellbraune Farbe des Schlamms aufgefallen war, untersuchte er diesen gründlich. Er bereitete den Schlamm mit Königswasser auf und erhielt einen Stoff, der mit blauer Flamme verbrannte und stark nach Rettich roch. Aus diesem Stoff erhielt er nach weiterer Aufarbeitung das neue Element in Form einer metallisch glänzenden Substanz. Er schlug den Namen «Selenium» mit dem Symbol Se vor (in Anlehnung an das bereits vorher entdeckte und chemisch verwandte Tellur).

Vorkommen/Herstellung

Mit dem 59. Platz der Elementhäufigkeit gehört Selen zu den vergleichsweise selteneren Elementen der Erde. Selen kommt in der Natur nur sehr selten in Form reiner Selenidmineralien vor, meist sind diese vergesellschaftet mit Tellur, als isomorphe Beimengungen in vielen sulfidischen Schwermetallerzen wie Pyrit, Eisenkies, Kupferkies, Zinkblende u. a., und fällt daher als Nebenprodukt bei der Verarbeitung dieser Erze an. Gediegen findet man Selen in der Natur nur spurenweise, meist zusammen mit Schwefel. In einigen Pflanzen wie z. B. im Getreide und in Gräsern wird Selen angereichert und tritt als Spurenelement in pflanzlichen und tierischen Geweben auf. Selen erhält man technisch hauptsächlich aus dem Anodenschlamm der elektrolytischen Kupferraffination oder aus dem Flugstaub der Röstanlagen sulfidischer Erze. Die wasserunlöslichen Selenide des Anodenschlamms werden entweder mit Soda-Salpeter-Gemischen geschmolzen oder durch Rösten bei 500 °C unter Zusatz von Soda zu wasserlöslichem Natriumselenit oxidiert. Die Trennung von Selen und Tellur (beide sind auch im Anodenschlamm enthalten) erfolgt durch Neutralisation der alkalisch reagierenden Produktlösung mit Schwefelsäure. Dabei fällt unlösliches Tellurdioxid aus. Die in der Lösung verbleibende selenige Säure wird durch Einleiten von Schwefeldioxid zu elementarem Selen reduziert.

Verwendung

Graues Selen: aufgrund seiner Halbleitereigenschaften wird es zur Herstellung von Gleichrichtern, Fotozellen, Solarzellen, fotoelektrischen Belichtungsmessern verwendet. In der Elektrofotografie dient es zur Herstellung der fotoleitenden Schichten in Fotokopiergeräten. In der Glas- und Keramikindustrie dienen Selen und Selenverbindungen in geringen Konzentrationen zum Entfärben sowie in höheren Konzentrationen zum Färben von Glas und Keramikprodukten. Mit Selen versetzte Gläser sind leuchtend rosa bis rot gefärbt und eignen sich für Signalanlagen und Warnlichter. Ferroselen dient als Legierungsbestandteil für verschiedene Stahlsorten und Kupferlegierungen. In der Medizin werden einige Selenverbindungen gegen Hautkrankheiten und Schuppen eingesetzt. Selenverbindungen sind auch Bestandteil von Nervengasen.

Wichtige Verbindungen sind u. a. Selenwasserstoff (H2Se), Tetra- (SeX4) und Hexahalogenide (SeF6), Oxide (SeO2, SeO3) sowie die Säuren H2SeO3 und H2SeO4.

Bau

Graues Selen kristallisiert in einem hexagonalen Gitter.