Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

34. Селен

Для школьников и студентов, изучающих общие вопросы химии, селен представляется чем-то вроде обратной стороны Луны — известно, что он есть, но что он собой представляет?

В Периодической системе селен расположен в той же группе, что и сера. В большинстве учебников и учебных пособий информация о селене ограничивается упоминанием того, что он, как и сера образует аллотропные модификации, а также образует кислоты, подобные тем, что образует сера. Нет худа без добра — зачастую школьные учителя и преподаватели вузов любят давать задания из серии «Используя ваши знания о свойствах серы, предскажите свойства селена и его соединений». Но, право, селен достоин большего, чем быть просто очередным упражнением на знание Периодического закона.

Селен — один из тех многих элементов, которые с одной стороны важны для жизни, а с другой — при приеме внутрь большого количества этого элемента, токсичны. Для среднестатистического человека безопасным считается потребление ежедневное потребление 400 микрограммов селена в различных формах, суточная потребность в этом элементе составляет 70–100 микрограмм. Селен входит в состав активных центров ферментов, являющихся естественной защитой организма от реакционноспособных кислородсодержащих частиц, также он вовлечен в процессы, отвечающие за нормальную работу щитовидной железы и задействован в биологических процессах, тормозящих развитие вирусных инфекций. Селен входит в состав многих орехов, морской рыбы (в первую очередь тунца) и морепродуктов. В наших широтах передозировки селена можно не опасаться, более того, как показывали исследования 27 регионов Российской Федерации 1999 года, дефицит селена наблюдался у 80 % россиян. Правда, в соответствии с исследованиями 2012 года, в Дальневосточном федеральном округе обнаружено оптимальное для здоровья потребление селена, но это не отражает масштабы всей нашей страны — не нужно забывать, что именно в этом регионе доля морепродуктов в рационе выше, чем в среднем по России, поэтому врачи часто рекомендуют принимать селенсодержащие БАД.

Селен был открыт в 1817 году. Шведские химики Берцелиус и Готлиб Ган нашли его в качестве примеси, содержащейся в серной кислоте. К тому времени уже был открыт ещё один элемент подгруппы серы — теллур, и первоначально обнаруженный осадок был принят химиками именно за этот элемент. Позднее, выяснив, что это не теллур, а новый элемент, Берцелиус назвал его селеном в честь греческого слова, обозначающего Луну (вероятно, противопоставляя теллуру, названному в честь земли). Селен образует несколько своих минералов, сопутствующих минералам серы и сам встречается в её месторождениях.

Роль селена в обмене веществ, причины его токсичности и дозы, при которых может произойти острое или хроническое отравление, стали известны на рубеже XX и XXI веков. Немалую роль в этом сыграли систематические исследования жертв хронического селенового отравления в Китае, возделывавших зерно над залежами каменного угля, богатыми селеном. Отравление селеном — селеноз вызвано действием солей селенатов и селенитов, сам по себе селен. Симптомами отравления селеном являются чесночный запах при дыхании, выпадение волос, утомляемость, раздражительность и повреждения печени, которые могут переродиться в цирроз или злокачественные образования.

Хотя многие аллотропные модификации селена напоминают те, которые образует сера, селен обладает некоторыми уникальными аллотропами с интересными свойствами. Наиболее интересна модификация «серый селен», состоящая из длинных цепочек атомов селена, самоорганизованных в спирали. Селен не относится к металлам, и большая часть его аллотропных модификаций не проводит электрический ток, но серый селен — хороший фотопроводник, он применялся в первых солнечных батареях. И в наши дни селен и его соединения применяются в фотогальванике. Новейшим и самым перспективным примером применения селена является изготовления квантовых точек — фрагментов проводника или полупроводника, настолько малых, чтобы в них становилось существенным проявление квантовых эффектов. Чаще всего материалом для квантовых точек выступает селенид кадмия (CdSe). Первоначально рабочие барабаны лазерных принтеров и копировальных машин делали из селена, но сейчас селен в них, как правило, заменен на органические фотопроводники.

Применение селена не ограничивается БАДами, шампунями для укрепления корней волос, и фотогальваникой. Аллотропную форму, известную как «красный селен», добавляют в стекло для окрашивания в красный цвет, его добавляют в синтетический каучук, придавая ему устойчивость к механическому истиранию, вводят в состав новых сортов бронзы. Возможно, самое необычное применение селену нашла природа. Вещество бутилселеномеркаптан (С 4H 9SH) — главный ингредиент запаха скунса. Это один из самых зловонных, резких и устойчивых запахов в мире, он напоминает комбинацию запахов гниющей капусты, чеснока, лука и нечистот одновременно. Человеку достаточно 2×10 –12грамм, чтобы почувствовать наличие этого вещества в воздухе. Что же ощущают обладающие лучшим, чем мы обонянием животные, которым не посчастливилось встретиться со скунсом, остаётся только догадываться.

35. Бром

Бром пахнет менее интенсивно, чем выделения скунса, однако в его названии есть указание на дурной запах. Ещё пятьдесят-шестьдесят лет назад ежегодное производство брома составляло 300 миллионов тонн, и он (в виде бромида серебра) применялся в чёрно-белой фотографии, бромид калия врачи прописывали как успокоительное, дибромметан добавляли в этилированный (содержащий в качестве присадки тетраэтилсвинец) бензин и окуривали им продовольственные склады, летучие броморганические соединения применялись в огнетушителях. Сегодня практически все эти эти примеры применения брома можно считать устаревшими.

История брома начинается в 1826 году. Молодой фармацевт Антуан Жером Балар, изучая рассолы средиземноморских соляных промыслов обнаружил образование маслообразной жидкости красного цвета. Предположив, что он обнаружил новый элемент, Балар отправил результаты своих наблюдений во французскую академию наук, которая подтвердила факт открытия. Сам Балар предложил новому элементу название «мурид» (от латинского muria — рассол), однако вскоре Жозеф Гей-Люссак переименовал элемент в бром (от древнегреческого «бромос» — дурной запах, зловоние).