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Selenio

Il selenio ha numero atomico 34 e configurazione elettronica 1s², 2s², 2p⁶, 3s²,3p⁶, 3d¹⁰, 4s², 4p⁴ ed è un non metallo che si presenta solido a temperatura ambiente.

Appartiene al 4° Periodo e al 16° Gruppo della Tavola periodica ovvero al gruppo dei calcogeni unitamente a ossigeno, zolfo, tellurio e polonio. Ha peso atomico pari a 78.96 u.m.a. e densità di 4.809 g/cm³. I numeri di ossidazione  principali sono, come per lo zolfo, -2, +4 e +6.

Il suo nome deriva dal greco σελήνη che significa Luna. Il Chimico svedese Berzelius nel 1817 scoprì l’elemento e notò il comportamento analogo dell’elemento scoperto con il già noto tellurio.  Le rocce contenenti solfuri metallici contengono, come impurezza il selenio.

Proprietà

Si trova in diverse forme allotropiche che si interconvertono al variare della temperatura. Quando è ottenuto nelle reazioni chimiche si presenta sotto forma di polvere rosso-mattone amorfa.

Quando è fuso dà la forma vetrosa di colore nero la cui struttura è irregolare e complessa ed è costituita da anelli polimerici che contengono oltre 1000 atomi. Il selenio nero è un solido fragile e scarsamente solubile in disolfuro di carbonio CS₂. Se riscaldato rammolisce alla temperatura di 50°C e alla temperatura di 180°C si trasforma in selenio grigio che è la forma più stabile e contiene catene lineari di atomi di selenio che si avvolgono a spirale. Si stabiliscono anche interazioni di legame tra le varie catene; questa forma infatti ha aspetto metallico e presenta fotoconduttività che è utilizzata nelle fotocellule al selenio e per raddrizzatori di corrente alternata.

Il selenio è un elemento abbastanza raro e si trova in natura principalmente come seleniuro di piombo, rame e argento quasi sempre insieme ai corrispondenti solfuri che sono isomorfi.

Si trova anche, allo stato nativo insieme allo zolfo. Si presenta in un certo numero di forme inorganiche come seleniuro S^2–, selenato SO₄^2-, e selenite SO₃^2-. E’ da notare che il minerale selenite non contiene selenio ma è un tipo di gesso denominato tale prima della scoperta del selenio.

Ottenimento

Lo si ricava o dai fumi di arrostimento dei solfuri o dai fanghi anodici della raffinazione elettrolitica del rame. L’elemento si ottiene per riduzione con biossido di zolfo di soluzioni di acido selenioso:

H₂SeO₃ + 2 SO₂ + H₂O → Se + 2 H₂SO₄

Reazioni

Il selenio forma due ossidi: il biossido di selenio SeO₂ e il triossido di selenio SeO₃. Il biossido di selenio è ottenuto dalla reazione del selenio con l’ossigeno:

Se₈ + 8 O₂ → 8 SeO₂

Il biossido di selenio è un solido contenente catene lineari in cui il selenio è tricoordinato con geometria piramidale; è molto solubile in acqua e dà l’acido selenioso H₂SeO₃ bibasico e debole che si può anche cristallizzare. Forma due serie di sali, gli idrogenoseleniti HSeO₃^– e i seleniti SeO₃^2-. E’ noto anche l’anione diselenito Se₂O₅^2- analogo a quello dello zolfo. L’acido e i suoi sali si comportano da ossidanti:

Na₂SeO₃ + 2 H₂SO₃ → 2 NaHSO₄ + Se + H₂O

Il triossido di selenio è un solido igroscopico, meno stabile del biossido ed energico ossidante. Si può ottenere per disidratazione dell’acido selenico con pentossido di fosforo. Allo stato solido è tetramero ma si dissocia a monomero nel vapore. L’acido selenico H₂SeO₄ si ottiene ossidando l’elemento o il suo biossido con acido clorico o con perossido di idrogeno:

Se + HClO₃ + H₂O → H₂SeO₄ + HCl

E’ un solido bianco, deliquescente, fonde a 58°C e al di sopra di 260°C si decompone dando il biossido SeO₂. E’ un acido forte bibasico molto simile all’acido solforico e dà gli stessi sali insolubili dell’acido solforico.

Il seleniuro di idrogeno H₂Se si ottiene principalmente trattando con acidi un seleniuro metallico; è un gas più maleodorante e velenoso del solfuro di idrogeno, si scioglie in acqua comportandosi da acido debole formando, con molti metalli, sali insolubili.

Il selenio si combina con la maggior parte degli elementi formando seleniuri per lo più simili ai solfuri.

Si combina con gli alogeni formando vari alogenuri: SeF₄ e SeF₆ che sono più reattivi rispetto ai corrispondenti composti dello zolfo mentre l’alogenuro più stabile è il monocloruro di selenio Se₂Cl₂ noto anche come cloruro di selenio (I).

Il selenio viene usato nella fabbricazione del vetro a cui conferisce una colorazione rossa che annulla le colorazioni verdi o gialle tipiche del vetro derivanti da impurezze di ferro. Viene inoltre usato, unitamente al bismuto, nelle leghe come l’ottone in sostituzione del piombo il cui uso viene limitato stante la sua tossicità.

Inoltre il seleniuro di gallio, indio e rame viene usato per la produzione di celle solari  e nella xerografia oltre che nelle fotocellule e nei raddrizzatori. Essendo un semiconduttore di tipo p al di sotto del suo punto di fusione, viene usato nel campo dell’elettronica