Selen

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁷²Se	{syn.}	8,40 d	ε	0,335	⁷²As
⁷³Se	{syn.}	7,15 h	ε	2,740	⁷³As
⁷⁴Se	0,87 %	Se ist stabil mit 40 Neutronen
⁷⁵Se	{syn.}	119,779 d	ε	0,864	⁷⁵As
⁷⁶Se	9,36 %	Se ist stabil mit 42 Neutronen
⁷⁷Se	7,63 %	Se ist stabil mit 43 Neutronen
⁷⁸Se	23,78 %	Se ist stabil mit 44 Neutronen
⁷⁹Se	{syn.}	1,13 · 10⁶a	β	0,151	⁷⁹Br
⁸⁰Se	49,61 %	Se ist stabil mit 46 Neutronen
⁸¹Se	{syn.}	18,45 min	β^-	1,585	⁸¹Br
⁸²Se	8,73 %	1,08 · 10²⁰ a	β^-β^-	2,995	⁸²Kr

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Selen ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Se und der Ordnungszahl 34. Es kommt in mehreren Modifikationen vor, die stabilste ist die graue metallähnliche Form.

Inhaltsverzeichnis

1 Geschichte

2 Vorkommen

3 Gewinnung und Darstellung

4 Eigenschaften

5 Isotope

6 Verwendung

7 Biologische Bedeutung

7.1 Selen und Schilddrüsenhormone

8 Sicherheitshinweise

9 Verbindungen

10 Weblinks

Geschichte

Selen - benannt nach der griechischen Mondgöttin Selene - wurde 1817 von Jöns Jacob Berzelius im Bleikammerschlamm einer Schwefelsäurefabrik entdeckt, der neben Selen auch Tellur (von tellus für Erde) enthielt.

Vorkommen

In kleinen Mengen kommt gediegenes Selen natürlich vor. Selenmineralien, wie Clausthalit und Naumannit, sind selten.
Selen ist Begleiter, meist als Metallselenid, schwefelhaltiger Erze der Metalle Kupfer, Blei, Zink, Gold und Eisen. Beim Abrösten dieser Erze sammelt sich das feste Selendioxid in der Flugasche oder in der nachgeschalteten Schwefelsäureherstellung als Selenige Säure.
Als essentielles Spurenelement ist Selen Bestandteil einer 21ten Aminosäure, Selenocystein, sowie in Bakterien, Archaea und Eukaryoten, enthalten.

Gewinnung und Darstellung

Industriell gewinnt man Selen als Nebenprodukt bei der elektrolytischen Kupfer- und Nickelherstellung aus dem Anodenschlamm durch Abrösten.
Die Reduktion zum elementaren Selen erfolgt durch Reduktion mit Schwefeldioxid.

Eigenschaften

Selen kommt wie Schwefel in mehreren Modifikationen vor:

Rotes Selen, löslich in Kohlenstoffdisulfid, besteht aus Se₈-Ringen, welches sich oberhalb 80 °C in das graue Halbleitermetall umwandelt
Schwarzes amorphes Selen, das sich oberhalb 60 °C in das schwarze glasartige Selen umwandelt. Beide Formen wandeln sich beim Erwärmen oberhalb von 80 °C in das graue Halbleitermetall um.
Graues metallisches Selen ist die stabilste Modifikation und verhält sich wie ein Halbmetall. Durch Belichtung ändert es seine elektrische Leitfähigkeit. Zusätzlich zeigt es einen photovoltaischen Effekt.
Oberhalb des Schmelzpunktes von 220 °C bildet es eine schwarze Flüssigkeit. Der bei weiterer Temperaturerhöhung entstehende Selendampf ist gelb.

Beim Erhitzen in Luft verbrennt Selen mit blauer Flamme zum Selendioxid SeO₂. Oberhalb von 400 °C setzt es sich mit Wasserstoff zum Selenwasserstoff H₂Se um. Mit Metallen bildet es in der Regel Selenide, zum Beispiel Natriumselenid Na₂Se. Das chemische Verhalten ist dem Schwefel ähnlich, allerdings ist Selen schwerer oxidierbar. Die Reaktion mit Salpetersäure bildet "nur" Selenige Säure, eine Selen(IV)-Verbindung.

Isotope

Das Selen weist eine Vielzahl von Isotopen auf. Die 6 natürlichen (stabilen) Isotope sind mit ihrem jeweiligen Anteil: Se-74 (0,9%), Se-76 (9,0%), Se-77 (7,6%), Se-78 (23,6%), Se-80 (49,7%) und Se-82 (9,2%). Daneben kennt man einige radioaktive Isotope unter denen Se-75 mit einer Halbwertszeit von 120 Tagen und Selen-79 mit einer Halbwertszeit von 65.000 Jahren besondere Bedeutung haben. Se-75 findet zur Konstruktion spezieller Röntgenquellen Anwendung. Se-79 ist Bestandteil von abgebranntem Kernbrennmaterial, wo es bei der Spaltung von Uran mit einer Häufigkeit von 0,04% entsteht. Das seltenste der stabilen Isotope Se-74 hat eine gewissen Bedeutung als Spekulationsobjekt erlangt. Es wird immer wieder zu sehr hohen Preisen auf dem Markt angeboten. Außer einigen sehr spezialisierten Anwendungen in der Forschung wo es zur Markierungszwecken dient, ist für dieses Material jedoch keine besondere technische Verwendung bekannt.

Verwendung

Selen ist für alle Lebensformen essentiell. Selenverbindungen werden daher als Nahrungsergänzung angeboten und zu Futter- und Düngemittelzusätzen verarbeitet.
In der Glasindustrie verwendet man es zum Entfärben grüner Gläser sowie zur Herstellung rotgefärbter Gläser, in der Elektrotechnik zur Herstellung von Gleichrichtern (heute durch Silizium-Halbleiter verdrängt), Weitere Anwendungen:

Belichtungstrommeln für Fotokopierer und Laser-Drucker
Bestandteil von Nervenkampfgasen
Halbleiterherstellung
Anti-Schuppen-Haarshampoos (Verwendung umstritten)
Latexzusatz zur Erhöhung der Abrasionsbeständigkeit
Toner für Schwarz-Weiß-Fotografien zur Kontrasterhöhung (helle Töne bleiben unverändert, man kann dunklere Schwärzen erreichen, die dunklen Teile wirken insgesamt plastischer), Haltbarkeitserhöhung (nicht eindeutig nachgewiesen) und zur leichten Färbung der dunklen Bildbestandteile ins aubergine-farbene (ebenfalls zur Plastizitätserhöhung)
Katalysator zur Herstellung roter und gelber Farbpigmente (heute eher selten)
Legierungszusatz zur Verbesserung der mechanischen Bearbeitbarkeit für Automatenstähle und Kupfer-Legierungen

Biologische Bedeutung

Selen ist trotz seiner Giftigkeit ein essentielles Spurenelement mit sehr geringer therapeutischer Breite. Es ist in Selenocystein, der Aminosäure im aktiven Zentrum des Enzyms Glutathionperoxidase enthalten, wodurch Selen eine wichtige Rolle beim Schutz der Zellmembranen vor oxidativer Zerstörung spielen kann (Radikalfänger). Knoblauch ist eine wichtige Selenquelle. Selen ist ebenfalls Bestandteil von verschiedenen Enzymen, deren Bedeutung zum Teil noch nicht geklärt ist.

Siehe auch:

Marktl W (2001): Physiologie und Ernährungsphysiologie von Selen. In: Journal für Mineralstoffwechsel, 2001; 8(3): 34-36, [1].

Selen und Schilddrüsenhormone

Selen spielt eine wichtige Rolle bei der Produktion der Schilddrüsenhormone, genauer bei der "Aktivierung" von Thyroxin (T4) zu Trijodthyronin (T3).

Selen ist Bestandteil eines Enzyms, der Thyroxin-5'-Dejodase (Thyroxin-5'-Deiodase), die für die Entfernung eines Jodatoms aus T4 verantwortlich ist. Durch diese Dejodierung entsteht T3. Ein Selenmangel führt zu einem Mangel an Thyroxin-5'-Dejodase, wodurch nur noch ein Teil des verfügbaren T4 dejodiert werden kann. Da T3 im Stoffwechsel wesentlich wirksamer ist, resultiert aus einem T3-Mangel eine Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose).

Vergleiche dazu auch:

JR Arthur, F Nicol, and GJ Beckett (1993): Selenium deficiency, thyroid hormone metabolism, and thyroid hormone deiodinases. In: Am. J. Clinical Nutrition, Feb 1993; 57: 236 - 239, [2].
Ekmekcioglu C (2000): Spurenelemente auf dem Weg ins 21. Jahrhundert - zunehmende Bedeutung von Eisen, Kupfer, Selen und Zink. In: Journal für Ernährungsmedizin 2000; 2 (2) (Ausgabe für Österreich): 18-23, [3].

Sicherheitshinweise

Selen und Selenverbindungen sind giftig. Direkter Kontakt schädigt die Haut (Blasenbildung) und Schleimhäute. Eingeatmetes Selen kann zu langwierigen Lungenproblemen führen usw.

Verbindungen

Selendioxid SeO₂
Selenige Säure H₂SeO₃
Selane RSeR
Diselane RSeSeR
Triselane RSeSeSeR
Selenole RSeH
Selenenyle RSeX