सेलेनियम (से)ऑक्सीजन समूह में एक रासायनिक तत्व (आवर्त सारणी के समूह 16 [VIa]), सल्फर और टेल्यूरियम के साथ रासायनिक और भौतिक गुणों में निकटता से जुड़ा हुआ है। सेलेनियम दुर्लभ है, जो पृथ्वी के क्रस्ट के प्रति बिलियन के लगभग 90 भागों की रचना करता है। देशी सल्फर के साथ-साथ यह कभी-कभार अप्रभावित पाया जाता है, लेकिन कुछ खनिजों में अक्सर भारी धातुओं (तांबा, पारा, सीसा, या चांदी) के साथ मिला होता है। सेलेनियम का प्रमुख वाणिज्यिक स्रोत तांबा शोधन के उप-उत्पाद के रूप में है; इसके प्रमुख उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में, पिगमेंट में, और ग्लास बनाने में हैं। सेलेनियम एक मेटालॉयड (धातुओं और अधातुओं के बीच के गुणों में एक तत्व मध्यवर्ती) है। तत्व का धूसर, धात्विक रूप सामान्य परिस्थितियों में सबसे अधिक स्थिर होता है; इस रूप में प्रकाश के संपर्क में आने पर विद्युत चालकता में बहुत अधिक वृद्धि की असामान्य संपत्ति होती है। सेलेनियम यौगिक जानवरों के लिए विषाक्त हैं; मृदा में उगने वाले पौधे तत्व को केंद्रित कर सकते हैं और जहरीले हो सकते हैं।
ऑक्सीजन समूह तत्व: प्राकृतिक घटना और उपयोग
तत्व सेलेनियम (प्रतीक से) ऑक्सीजन या सल्फर की तुलना में बहुत दुर्लभ है, जिसमें क्रस्ट के प्रति बिलियन का लगभग 90 भाग शामिल है
।तत्व गुण
| परमाणु क्रमांक | 34 |
|---|---|
| परमाण्विक भार | 78.96 |
| स्थिर आइसोटोप का द्रव्यमान | 74, 76, 77, 78, 80, 82 |
| गलनांक | |
| अनाकार | 50 ° C (122 ° F) |
| धूसर | 217 ° C (423 ° F) |
| क्वथनांक | 685 ° C (1,265 ° F) |
| घनत्व | |
| अनाकार | 4.28 ग्राम / सेमी 3 |
| धूसर | 4.79 ग्राम / सेमी 3 |
| ऑक्सीकरण स्थिति | −2, +4, +6 |
| ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3D 10 4s 2 4p 4 |
इतिहास
1817 में स्वीडन के रसायनशास्त्री जोंस जैकब बेरजेलियस ने फालुन, स्वीडन की खदानों से सल्फाइड अयस्कों के कारण एक लाल पदार्थ का उल्लेख किया। जब अगले वर्ष इस लाल पदार्थ की जांच की गई, तो यह एक तत्व साबित हुआ और इसका नाम चंद्रमा या चंद्रमा देवी सेलेन के नाम पर रखा गया। सेलेनियम पर दुनिया के वैज्ञानिक समाजों को अपनी रिपोर्ट करने से कुछ दिन पहले ही बर्ज़ेलियस द्वारा असामान्य रूप से उच्च सेलेनियम सामग्री की एक अयस्क की खोज की गई थी। उनका यह भाव उस नाम से स्पष्ट होता है, जब उन्होंने अयस्क, युकैराइट नाम दिया, जिसका अर्थ है "बस समय में।"
घटना और उपयोग
पृथ्वी की पपड़ी में सेलेनियम का अनुपात लगभग 10 105 से 10 s6 प्रतिशत है। यह मुख्य रूप से तांबे और निकल के इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन में एनोड स्लैम्स (एनोड से जमा और अवशिष्ट सामग्री) से प्राप्त किया गया है। अन्य स्रोत तांबे और सीसा उत्पादन और भूनने वाले पिरामिडों में बनने वाली गैसों में मौजूद धूल की परतें हैं। सेलेनियम उस धातु के शोधन में तांबे के साथ होता है: मूल अयस्क में मौजूद सेलेनियम का लगभग 40 प्रतिशत इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में जमा तांबे में केंद्रित हो सकता है। लगभग 1.5 किलोग्राम सेलेनियम को एक टन सूँघे हुए तांबे से प्राप्त किया जा सकता है।
जब ग्लास में थोड़ी मात्रा में शामिल किया जाता है, तो सेलेनियम एक डिकोलिज़र के रूप में कार्य करता है; बड़ी मात्रा में यह एक स्पष्ट लाल रंग का गिलास लगाने के लिए प्रदान करता है जो सिग्नल रोशनी में उपयोगी है। तत्व को सिरेमिक और स्टील के बर्तन के लिए लाल एनामेल्स बनाने में भी नियुक्त किया जाता है, साथ ही घर्षण के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए रबर के वल्कनीकरण के लिए भी।
जर्मनी, जापान, बेल्जियम और रूस में सेलेनियम शोधन प्रयास सबसे बड़े हैं।
अपररूपता
सेलेनियम की अलॉट्रोपी सल्फर की तरह व्यापक नहीं है, और अलॉट्रोप्स का अध्ययन भी पूरी तरह से नहीं किया गया है। सेलेनियम की केवल दो क्रिस्टलीय किस्में चक्रीय सी 8 अणुओं से बनी होती हैं: नामित α और β, दोनों लाल मोनोक्लिनिक क्रिस्टल के रूप में मौजूद हैं। धात्विक गुणों वाला एक ग्रे अलॉट्रोप 200-220 ° C पर अन्य रूपों में से किसी एक को रखकर बनता है और सामान्य परिस्थितियों में सबसे स्थिर होता है।
एक अनाकार (नॉनक्रिस्टैलीन), सेलेनियम के लाल, पाउडर के रूप में परिणाम होता है जब सेलेनियस एसिड या इसके लवण में से एक का समाधान सल्फर डाइऑक्साइड के साथ किया जाता है। यदि समाधान बहुत पतला हैं, तो इस किस्म के अत्यंत सूक्ष्म कण एक पारदर्शी लाल कोलाइडल निलंबन प्राप्त करते हैं। एक समान प्रक्रिया से लाल कांच के परिणाम स्पष्ट होते हैं जो तब होता है जब पिघला हुआ ग्लास जिसमें सेलेनाइट्स होते हैं, कार्बन के साथ इलाज किया जाता है। 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान से अन्य संशोधनों के तेजी से ठंडा होने से एक चमकदार, लगभग काली किस्म का सेलेनियम बनता है। इस विवर्ण रूप को लाल, क्रिस्टलीय अलॉट्रोप में परिवर्तित करने पर यह 90 ° C से ऊपर गर्म होने पर या इसे क्लोरोफॉर्म, इथेनॉल या बेंजीन जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स के संपर्क में रखने पर होता है।
तैयारी
शुद्ध सेलेनियम सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में बनने वाले कीचड़ और कीचड़ से प्राप्त होता है। अशुद्ध लाल सेलेनियम एक ऑक्सीकरण एजेंट, जैसे पोटेशियम नाइट्रेट या कुछ मैंगनीज यौगिकों की उपस्थिति में सल्फ्यूरिक एसिड में भंग होता है। दोनों सेलेनियस एसिड, एच 2 सेओ 3, और सेलेनिक एसिड, एच 2 सेओ 4, का गठन किया जाता है और अवशिष्ट अघुलनशील सामग्री से लीच किया जा सकता है। अन्य तरीके घुलनशील सोडियम सेलेनाइट, ना 2 सेओ 3 · 5 एच 2 ओ, और सोडियम सेलेनेट, ना 2 सेओ 4 देने के लिए सोडियम कार्बोनेट के साथ हवा (भूनने) और हीटिंग द्वारा ऑक्सीकरण का उपयोग करते हैं । क्लोरीन भी नियोजित किया जा सकता है: धातु सेलेनाइड्स पर इसकी कार्रवाई सेलेनियम डाइक्लोराइड सहित अस्थिर यौगिकों का उत्पादन करती है, सेक् 2; सेलेनियम टेट्राक्लोराइड, सेक् 4; डिसेलेनियम डाइक्लोराइड, से 2 क्ल 2; और सेलेनियम ऑक्सीक्लोराइड, सेओल 2 । एक प्रक्रिया में, इन सेलेनियम यौगिकों को पानी से बदलकर सेलेनियस एसिड में बदल दिया जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड के साथ सेलेनियस एसिड का इलाज करके सेलेनियम को अंततः पुनर्प्राप्त किया जाता है।
सेलेनियम चांदी या तांबे की सामग्री के लिए मूल्यवान अयस्कों का एक सामान्य घटक है; यह धातुओं के इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धिकरण के दौरान जमा किए गए स्लाइस में केंद्रित हो जाता है। इन स्लाइस से सेलेनियम को अलग करने के लिए तरीके विकसित किए गए हैं, जिसमें कुछ चांदी और तांबे भी शामिल हैं। कीचड़ पिघलने से सिल्वर सेलेनाइड, एजी 2 एसई, और कॉपर (आई) सेलेनाइड, सीयू 2 एसई बनता है । हाइपोक्लोरस एसिड, एचओसीएल के साथ इन सेलेनॉइड्स का उपचार घुलनशील सेलेनाइट्स और सेलेनेट्स देता है, जिसे सल्फर डाइऑक्साइड के साथ कम किया जा सकता है। सेलेनियम की अंतिम शुद्धि बार-बार आसवन द्वारा पूरी की जाती है।
भौतिक-विद्युत गुण
क्रिस्टलीय सेलेनियम की सबसे उत्कृष्ट भौतिक संपत्ति इसकी फोटोकॉन्डक्टिविटी है: रोशनी पर, विद्युत चालकता 1,000 गुना से अधिक बढ़ जाती है। यह घटना प्रकाश से उच्च ऊर्जा वाले राज्यों (प्रवाहकत्त्व स्तर कहा जाता है) के अपेक्षाकृत कम इलेक्ट्रॉनों के संवर्धन या उत्तेजना के परिणामस्वरूप होती है, जो इलेक्ट्रॉन प्रवास की अनुमति देती है और इस प्रकार, विद्युत चालकता। इसके विपरीत, विशिष्ट धातुओं के इलेक्ट्रॉनों में पहले से ही चालन स्तर या बैंड होते हैं, जो एक इलेक्ट्रोमोटिव बल के प्रभाव में प्रवाह करने में सक्षम होते हैं।
सेलेनियम की विद्युत प्रतिरोधकता एक जबरदस्त रेंज में भिन्न होती है, जो कि इस तरह के चर पर निर्भर करती है जैसे कि एलोट्रोप की प्रकृति, अशुद्धियां, शोधन की विधि, तापमान और दबाव। अधिकांश धातुएं सेलेनियम में अघुलनशील होती हैं, और गैर-धातु अशुद्धियां प्रतिरोधकता को बढ़ाती हैं।
0.001 सेकंड के लिए क्रिस्टलीय सेलेनियम की रोशनी 10 से 15 गुना के कारक से इसकी चालकता बढ़ जाती है। लाल प्रकाश कम तरंग दैर्ध्य के प्रकाश की तुलना में अधिक प्रभावी है।
विभिन्न प्रकार के उपकरणों के निर्माण में सेलेनियम के इन फोटोइलेक्ट्रिक और प्रकाश संवेदनशीलता गुणों का लाभ लिया जाता है जो प्रकाश की तीव्रता में बदलाव को विद्युत प्रवाह में बदल सकते हैं और दृश्य, चुंबकीय, या यांत्रिक प्रभावों के लिए उपयोग कर सकते हैं। अलार्म डिवाइस, मैकेनिकल ओपनिंग और क्लोजिंग डिवाइसेस, सेफ्टी सिस्टम, टेलीविज़न, साउंड फ़िल्में और ज़ीरोग्राफी, सेमीकंडक्टिंग प्रॉपर्टी और सेलेनियम की फोटोसिंसी पर निर्भर करती हैं। सेलेनियम नियंत्रित उपकरणों द्वारा वर्षों से विद्युत धारा (वर्तमान में रूपांतरण) को बारी-बारी से संशोधित किया जाता है। सेलेनियम का उपयोग करने वाले कई फोटोकेल अनुप्रयोगों को अन्य उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, जो सेलेनियम की तुलना में अधिक संवेदनशील, अधिक आसानी से उपलब्ध और अधिक आसानी से निर्मित सामग्री का उपयोग कर रहे हैं।
