Селен и теллур
Водородные соединения и простые вещества
history_eduЛуна и Земля
Теллур открыл Франц Мюллер фон Райхенштейн в 1782 году в золотых рудах Трансильвании, а назвал его Мартин Клапрот (1798) — от лат. tellus, «Земля». В 1817 году Йёнс Берцелиус нашёл в шламе сернокислотного завода похожий элемент и назвал его селеном — от греч. selene, «Луна», — в пару к теллуру.
| \(\ce{H2S}\) | \(\ce{H2Se}\) | \(\ce{H2Te}\) | |
|---|---|---|---|
| \(pK_{a1}\) | 7,0 | 3,9 | 2,6 |
| устойчивость | устойчив | разлагается при нагревании | разлагается при комнатной t |
| восстановитель | сильный | сильнее | ещё сильнее |
Селеноводород — один из самых ядовитых газов (опаснее сероводорода в десятки раз).
Простые вещества. Селен: красный (аморфный, из растворов), серый (металлический, цепи \(\ce{Se_n}\) — устойчивая форма). Серый селен — полупроводник-фотопроводник: на свету его проводимость растёт в сотни раз. Теллур — серебристо-белый, хрупкий, полупроводник.
auto_awesomeКсерокс
В 1938 году Честер Карлсон изобрёл электрофотографию: заряженная пластина из селена теряет заряд там, куда падает свет, и порошок тонера прилипает только к «тёмным» участкам. Первые ксероксы (1959) использовали барабаны с аморфным селеном. Селеновые фотоэлементы стояли и в экспонометрах фотоаппаратов.
Кислородные соединения
Степень окисления +4. \(\ce{SeO2}\) — белое твёрдое вещество (цепочечный полимер), возгоняется при 315 °C; \(\ce{H2SeO3}\) выделяется в кристаллах, в отличие от «сернистой кислоты». Селен(IV) — окислитель: \(\ce{H2SeO3 + 2SO2 + H2O -> Se v + 2H2SO4}\) — красный селен выпадает от сернистого газа (так его и открыли в шламе).
Степень окисления +6. Селеновая кислота \(\ce{H2SeO4}\) по силе близка к серной, но гораздо сильнее как окислитель — проявление «аномалии 4-го периода» (урок 111):
Горячая концентрированная селеновая кислота растворяет золото — редчайший случай среди «одиночных» кислот.
Теллур(VI) — ортотеллуровая кислота \(\ce{Te(OH)6}\): крупный атом окружён шестью группами OH (как иод в \(\ce{H5IO6}\)), кислота очень слабая (\(pK_{a1} = 7{,}7\)).
scienceСравнение с серой
- \(\ce{SeO2 + 2SO2 + 2H2O -> Se + 2H2SO4}\) — сера(IV) восстанавливает селен(IV); обратное невозможно.
- \(\ce{H2SeO4 + 2HCl -> H2SeO3 + Cl2 + H2O}\) — селеновая кислота окисляет соляную (серная не окисляет).
- \(\ce{Te + 2H2SO4 (конц) -> TeO2 + 2SO2 + 2H2O}\).
Селен в жизни и технике
auto_awesomeНеобходим и ядовит
Селен входит в активный центр ферментов в виде аминокислоты селеноцистеина (21-я аминокислота). Глутатионпероксидаза с селеном разрушает пероксиды в клетках. Недостаток селена в почвах некоторых районов Китая вызывал болезнь Кешана (поражение сердца); избыток — токсичен: у скота, поедающего растения-накопители селена, выпадает шерсть. Суточная норма человека — около 55 мкг, опасная доза — лишь в несколько раз выше.
auto_awesomeЧесночное дыхание
Даже микрограммы теллура, попавшие в организм, превращаются в диметилтеллурид с сильнейшим чесночным запахом — от человека пахнет неделями. Работавшие с теллуром химики жаловались, что их избегают окружающие.
Техника. \(\ce{CdTe}\) — материал тонкоплёночных солнечных батарей (второй по распространённости после кремния). \(\ce{Bi2Te3}\) — термоэлектрик: охлаждающие элементы Пельтье в автомобильных холодильниках. Селен обесцвечивает стекло (компенсирует зелёный оттенок железа) и окрашивает его в рубиновый цвет (\(\ce{CdSe}\)).
scienceСоединения в технике
- \(\ce{Cd + Te ->[t] CdTe}\) — полупроводник.
- \(\ce{Na2SeO3}\) — добавка к кормам и удобрениям в селенодефицитных районах.
- \(\ce{2CuSe + 3O2 ->[t] 2CuO + 2SeO2}\) — извлечение селена из шламов электролиза меди.
push_pinГлавное
Вниз по группе: \(\ce{H2S}\) → \(\ce{H2Se}\) → \(\ce{H2Te}\) — растут кислотность (\(pK_{a1}\) 7,0 → 3,9 → 2,6) и восстановительная сила, падает устойчивость; все ядовиты. Селен(IV) устойчивее серы(IV): \(\ce{SeO2}\) — твёрдый полимер, окислитель; селен(VI) — сильный окислитель («аномалия 4-го периода»): горячая \(\ce{H2SeO4}\) растворяет золото. Теллур(VI) — \(\ce{Te(OH)6}\) (КЧ 6). Серый селен — фотопроводник (ксерокопирование), \(\ce{CdTe}\) — солнечные батареи; селен — жизненно необходимый микроэлемент (селеноцистеин).
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.