|
|
Lexikon auf Ihrer Homepage |
|
Lexikon als Lesezeichen hinzufügen |
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Allgemein | |||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Selen, Se, 34 | ||||||||||||||||||
| Serie | Halbmetalle | ||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 16, 4, p | ||||||||||||||||||
| Aussehen | grau, glÀnzend | ||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 7782-49-2 | ||||||||||||||||||
| Massenanteil an der ErdhĂŒlle | 0,8 ppm[1] | ||||||||||||||||||
| Atomar [2] | |||||||||||||||||||
| Atommasse | 78,96 u | ||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 115 (103) pm | ||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 120 pm | ||||||||||||||||||
| Van-der-Waals-Radius | 190 pm | ||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Ar] 3d10 4s2 4p4 | ||||||||||||||||||
| Austrittsarbeit | 5,9 eV [3] | ||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 941 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 2045 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2973,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 4144 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Physikalisch [2] | |||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||
| Dichte | 4,819 g/cm3 | ||||||||||||||||||
| MohshÀrte | 2 | ||||||||||||||||||
| Magnetismus | diamagnetisch (<math>\chi_{m}</math> = â1,9 · 10â5)[4] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 494 K (221 °C) | ||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 958 K (685 °C) | ||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 16,42 · 10â6 m3/mol | ||||||||||||||||||
| VerdampfungswÀrme | 26 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| SchmelzwÀrme | 5,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 3350 m/s bei 293,15 K | ||||||||||||||||||
| WÀrmeleitfÀhigkeit | 0,52 W/(m · K) | ||||||||||||||||||
| Chemisch [2] | |||||||||||||||||||
| OxidationszustÀnde | ±2, 4, 6 | ||||||||||||||||||
| Oxide (BasizitÀt) | SeO2 (stark sauer) | ||||||||||||||||||
| Normalpotential | â0,67 V (Se + 2 eâ â Se2â) | ||||||||||||||||||
| ElektronegativitÀt | 2,55 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Weitere Isotope siehe Liste der Isotope | |||||||||||||||||||
| NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebrÀuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||||||||
Selen [zeËleËn] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Se und der Ordnungszahl 34. Im Periodensystem steht es in der 4. Periode sowie der 6. Hauptgruppe, zĂ€hlt also zu den Chalkogenen. Es kommt in mehreren Modifikationen vor, die stabilste ist die graue metallĂ€hnliche Form.
Inhaltsverzeichnis |
Selen (griech. ÏÎ”Î»ÎźÎœÎ·; Selene âMondâ)[7] wurde 1817 von Jöns Jakob Berzelius im Bleikammerschlamm einer SchwefelsĂ€urefabrik entdeckt, der neben Selen auch Tellur (von lat. tellus âErdeâ) enthielt.
In kleinen Mengen kommt gediegenes Selen natĂŒrlich vor. Selenmineralien wie Clausthalit und Naumannit sind selten.
Selen ist, meist in Form von Metallseleniden, Begleiter 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 SchwefelsÀureherstellung als selenige SÀure.
Selen kann in Tragant-Arten oder im Knoblauch als Se-Methylselenocystein angereichert werden. Die reichhaltigste bekannte Selenquelle unter den Nahrungsmitteln ist die Paranuss.[8]
Als essentielles Spurenelement ist Selen Bestandteil der 21. biogenen AminosÀure, Selenocystein, sowie in Bakterien, Archaea und Eukaryoten enthalten.
Industriell gewinnt man Selen als Nebenprodukt bei der elektrolytischen Kupfer- und Nickelherstellung aus dem Anodenschlamm durch Abrösten.
Die Reduktion zum elementaren Selen erfolgt durch Schwefeldioxid.
In der LebensmittelergĂ€nzung und TierernĂ€hrung (in der TierernĂ€hrung in der EU seit Mai 2005 zugelassen) wird seit einigen Jahren eine organische Selenquelle eingesetzt, die durch die Zucht bestimmter Brauhefen des Typs Saccharomyces cerevisiae (Sel-Plex, Lalmin(TM)) auf selenreichem NĂ€hrmedium (Melasse + Na-Selenit) erzeugt wird. Hefen synthetisieren hohe Anteile an Selenomethionin als AminosĂ€ure und binden so bis zu 2000 ppm Selen auf organische Weise. Die gröĂte Anlage zur Erzeugung solcher natĂŒrlicher Selenhefen wurde 2004 in SĂŁo Pedro im brasilianischen Bundesstaat ParanĂĄ errichtet.
Selen kommt wie Schwefel in mehreren Modifikationen vor:[9]
Die BandlĂŒcke des Selens betrĂ€gt etwa 1,74 eV (an der Grenze vom sichtbaren Licht zum Infrarot).
Durch Belichtung Ă€ndert es seine elektrische LeitfĂ€higkeit. ZusĂ€tzlich zeigt es einen photovoltaischen Effekt. Die LeitfĂ€higkeit wird nicht durch Elektronen in einem Leitungsband verursacht, sondern durch Leitung von Löchern (siehe bei Elektrische LeitfĂ€higkeit und Defektelektron), also positiv geladenen Elektronenfehlstellen, wodurch unter anderem das Vorzeichen des Hall-Effekts negativ wird. Als Mechanismus fĂŒr diese Löcherleitung wird eine so genannte âHopping-LeitfĂ€higkeitâ[10] (der Löcher von einer Kristallfehlstelle zur nĂ€chsten) vorgeschlagen.
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 Ă€hnlich, allerdings ist Selen schwerer oxidierbar. Die Reaktion mit SalpetersĂ€ure bildet ânurâ selenige SĂ€ure, eine Selen(IV)-Verbindung.
Das Selen weist eine Vielzahl von Isotopen auf. Von den sechs natĂŒrlich vorkommenden Isotopen sind fĂŒnf stabil. Dabei sind die Anteile folgendermaĂen verteilt: 74Se (0,9 %), 76Se (9,0 %), 77Se (7,6 %), 78Se (23,6 %), 80Se (49,7 %) und 82Se (9,2 %).
82Se als einziges natĂŒrlich vorkommendes radioaktives Isotop besitzt mit ca. 1020 Jahren eine der lĂ€ngsten derzeitig bekannten Halbwertszeiten ĂŒberhaupt. Daneben kennt man weitere 22 radioaktive Isotope, unter denen 75Se mit einer Halbwertszeit von 120 Tagen und 79Se mit einer Halbwertszeit von 327.000 Jahren[11][12] besondere Bedeutung haben. 75Se findet zur Konstruktion spezieller Gammastrahlenenquellen zur zerstörungsfreien PrĂŒfung von z. B. SchweiĂnĂ€hten Anwendung.[13] 75Se dient in der Nuklearmedizin in Verbindung mit Methionin als Tracer zur Beurteilung der Pankreasfunktion und mit HomotaurocholsĂ€ure (SeHCAT) zur Beurteilung der Resorption von GallensĂ€uren.[14] 79Se ist Bestandteil von abgebranntem Kernbrennmaterial, wo es bei der Spaltung von Uran mit einer HĂ€ufigkeit von 0,04 % entsteht.
Das seltenste der stabilen Isotope 74Se hat eine gewisse Bedeutung als Spekulationsobjekt erlangt. Es wird immer wieder zu sehr hohen Preisen auf dem Markt angeboten. AuĂer einigen sehr spezialisierten Anwendungen in der Forschung, wo es zur Markierungszwecken dient, ist fĂŒr dieses Material jedoch keine besondere technische Verwendung bekannt.
Selen ist fĂŒr alle Lebensformen essentiell. Selenverbindungen werden daher als NahrungsergĂ€nzung angeboten und zu Futter- und DĂŒngemittelzusĂ€tzen verarbeitet. In der Glasindustrie verwendet man es zum EntfĂ€rben grĂŒner GlĂ€ser sowie zur Herstellung rotgefĂ€rbter GlĂ€ser. Weitere Anwendungen:
Selen ist ein essentielles Spurenelement. In der MilchviehfĂŒtterung wird Selen zugesetzt, denn der natĂŒrliche Selengehalt unserer Futtermittel reicht zur Versorgung der Nutztiere oft nicht aus. Das deutsche Futtermittelrecht erwĂ€hnt zur ErgĂ€nzung der Selenversorgung nur die beiden anorganischen Selenquellen Natriumselenit und -selenat als Futterzusatzstoffe. Diese beiden Verbindungen sind ökonomisch sehr gĂŒnstig, stehen aber aufgrund der geringen BioverfĂŒgbarkeit fĂŒr den Organismus aktuell im Kreuzfeuer der Kritik.
Selen wirkt in höheren Konzentrationen jedoch stark toxisch, wobei die Spanne zwischen Konzentrationen, die Mangelerscheinungen hervorrufen und toxischen Konzentrationen sehr gering ist. Des Weiteren ist die ToxizitÀt von Selen abhÀngig von der chemischen Bindungsform.
Selen ist in Selenocystein enthalten, der AminosÀure im aktiven Zentrum des Enzyms Glutathionperoxidase. Darum kann Selen eine wichtige Rolle beim Schutz der Zellmembranen vor oxidativer Zerstörung spielen (RadikalfÀnger). Selen ist auch Bestandteil anderer Enzyme, deren Bedeutung zum Teil noch nicht geklÀrt ist.
Bevor eine Arbeitsgruppe um Klaus Schwarz am National Institute of Health (USA) Selen als essentiellen Nahrungsbestandteil der Tiere entdeckte, galt Selen als toxische Substanz. In den 1930er-Jahren machten VeterinĂ€re in den âGreat Plainsâ die hohe Aufnahme selenhaltiger Pflanzen fĂŒr die Alkali-Krankheit und die Blind-Ataxie der Rinder verantwortlich, andererseits berichtete eine Forschergruppe um Schwarz in den 1950er-Jahren, dass Selen einer nekrotischen Leberdegeneration vorbeugt. Etwa gleichzeitig stellte eine Gruppe von Forschern der Oregon State University, der auch O. H. Muth und J. E. Oldfield angehörten, ein Selendefizit bei schwachen KĂ€lbern fest. SpĂ€ter wies Hogue nach, dass Selen der Muskeldystrophie der LĂ€mmer vorbeugt. Diesen Berichten folgend, haben Forscher verschiedener Einrichtungen Studien zum Nutzen der Selensupplementierung auf Leistung und Gesundheit des Milchviehs begonnen. Es wurde beschrieben, dass die vorrangige Rolle des Selens die eines Cofaktors im Glutathionperoxidase-System (GSH-Px) ist. Das GSH-Px zerstört die wĂ€hrend des normalen Fettstoffwechsels gebildeten Peroxide (radikale Sauerstoffverbindungen). Wenn Peroxide ungehindert in der Zelle verbleiben, greifen sie die Zellmembranen an und destabilisieren sie. Hemken erklĂ€rte, dass Selen auch an der Entgiftung gefĂ€hrlicher Medikamente oder Toxine beteiligt ist. Selen spielt noch in mindestens zwei weiteren Systemen eine Rolle: bei der Iodthyronin-Deiodase, einem Enzym, welches das SchilddrĂŒsenhormon T4 aktiviert, und bei der Thioredoxin-Reduktase, einem Enzym, welches die reduzierenden Reaktionen reguliert. Bestimmte Plasma-, Herz-, Muskel- und Nierenproteine enthalten Selen. Jedoch ist die Funktion des Selens in diesen Proteinen noch in weiten Bereichen unklar.
Es gibt viele verschiedene Selenoproteine. In den Selenoproteinen ist Selenocystein enthalten, das auch als 21. AminosĂ€ure bekannt ist. Selenoproteine kommen in dieser Funktion nur in tierischen Organismen vor. Pflanzen bauen Selen je nach Bodengehalt anstelle des Schwefels in ihre AminosĂ€uren ein, besonders in Methionin (Se-Methionin) und in geringem Umfang auch Cystein (Se-Cystein). Nur die sogenannten âSelensammlerpflanzenâ (Selenakkumulator-Pflanzen, z. B. Paradiesnuss), die in selenreichen, ariden Gebieten vorkommen, speichern Selen auch als organisch gebundenes, wasserlösliches Selen oder Selensalze.
Bis dato wurden mindestens 25 Selenoproteine im menschlichen Genom entdeckt[15]:
Literatur:
Erkrankungen aufgrund einer Mangelversorgung mit Selen kommen nur in LĂ€ndern mit extremer Selenunterversorgung wie Nordkorea und Nordostchina sowie einzelnen anderen LĂ€ndern vor. In unseren Breiten können in der Regel nur FrĂŒhgeborene, parenteral ernĂ€hrte Patienten und Alkoholkranke einen Selenmangel entwickeln.
Bekannte Selenmangelkrankheiten sind:
In einer kritischen Bewertung der Pharmainformation vom Juni 2005[16] wird festgestellt, dass die bislang verfĂŒgbaren Studien keine Hinweise fĂŒr einen Nutzen einer zusĂ€tzlichen Gabe von Selen in irgendeinem Zusammenhang erbringen konnten. Zwar scheint eine positive Beeinflussung verschiedener Krebsarten möglich, andererseits die BegĂŒnstigung anderer Karzinome nicht unwahrscheinlich. Die âSELECTâ-Studie (âSelenium and Vitamin E Cancer Prevention Trialâ) sollte diesbezĂŒglich Auskunft geben und 2013 abgeschlossen werden. Allerdings wurde diese im Oktober 2008 abgebrochen, da wĂ€hrend der Studie nachgewiesen werden konnte, dass es keine verbesserte Schutzwirkung im Vergleich zum Placebo gibt und ein Nutzen ausgeschlossen werden konnte. In dieser Studie wurde zwar sogar eine erhöhte ProstatakrebshĂ€ufigkeit unter der Gabe von Vitamin E und eine erhöhte Diabetesentstehung unter der Selengabe festgestellt, beides war aber nicht statistisch signifikant.[17]
Im Rahmen der neuerlichen Auswertung von Daten einer Studie kam Saverio Stranges von der UniversitĂ€t in Buffalo [18] zu dem Ergebnis, dass von den 600 Patienten, die Selen einnahmen (tĂ€gl. 200 ”g) nach fast acht Jahren etwa zehn Prozent an Typ 2 Diabetes erkrankt waren. Bei der Placebo-Kontrollgruppe waren es lediglich sechs Prozent. Bis dato wurde noch keine potentielle Ursache fĂŒr das erhöhte Diabetes-Risiko gefunden. Hohe Selenkonzentrationen im Blut korrelieren mit dem Risiko, an Diabetes zu erkranken.[19] Somit kommt auch die Pharmainformation vom Februar 2008 zum Schluss: âEine kritische Haltung gegenĂŒber wenig belegten Konzepten, hinter denen natĂŒrlich ein groĂes finanzielles Interesse steht, hat sich wieder einmal bestĂ€tigt.â[20] Die Studienlage ist diesbezĂŒglich jedoch nicht eindeutig. So werden der Studie von Stranges et. al. methodische Fehler unterstellt, etwa das Fehlen einer vorherigen Familienamnese, die eine erhöhte familiĂ€re PrĂ€valenz von Diabetes mellitus innerhalb der Selengruppe hĂ€tte ausschlieĂen mĂŒssen, sowie die Tatsache, dass die untersuchten Probanden Personen waren, die in hohem MaĂe Sonnenstrahlung und Chemikalien ausgesetzt waren, weswegen sich die Ergebnisse schlecht auf "durchschnittliche" Probanden ĂŒbertragen lieĂen. Zudem liege das Diabetes-Risiko sowohl in der Placebo- als auch in der Selengruppe unter dem amerikanischen Durchschnittswert[21]. Andere Studien legen weiterhin einen hemmenden Effekt von Selen auf die Entwicklung von Diabetes mellitus nahe, darunter eine jĂŒngst veröffentlichte von Tasnime Akbaraly (UniversitĂ€t Montpellier) durchgefĂŒhrte Untersuchung an 1162 MĂ€nnern und Frauen [22].
Selen spielt eine wichtige Rolle bei der Produktion der SchilddrĂŒsenhormone, genauer bei der âAktivierungâ von Thyroxin (T4) zu Triiodthyronin (T3).[23][24][25]
Selen ist Bestandteil eines Enzyms, der Thyroxin-5'-Deiodase, die fĂŒr die Entfernung eines Iodatoms aus T4 verantwortlich ist. Durch diese Deiodierung entsteht T3. Ein Selenmangel fĂŒhrt zu einem Mangel an Thyroxin-5'-Deiodase, wodurch nur noch ein Teil des verfĂŒgbaren T4 deiodiert werden kann. Da T3 im Stoffwechsel wesentlich wirksamer ist, resultiert aus einem T3-Mangel eine SchilddrĂŒsenunterfunktion (Hypothyreose). Eine zusĂ€tzliche Einnahme von SelenprĂ€paraten (Natriumselenit) in hohen Dosen von 200â300 ÎŒg tĂ€glich ist nach Ă€rztlicher AbklĂ€rung z. B. bei Hashimoto-Thyreoiditis angezeigt, dies kann auch die EntzĂŒndungsaktivitĂ€t reduzieren.[26]
Die quantitative Bestimmung von Spuren (0,003 %) an Selenat kann elektrochemisch mittels Polarografie erfolgen. In 0,1-molarer Ammoniumchloridlösung zeigt sich eine Stufe bei â1,50 V (gegen SCE). Im Ultraspurenbereich bietet sich die Atomspektrometrie an, wobei mittels Flammen-AAS 100 ÎŒg/l (ppb), per Graphitrohr-AAS 0,5 und per Hydridtechnik 0,01 ”g/l Selen nachgewiesen werden können.[27]
Selen und Selenverbindungen sind giftig. Direkter Kontakt schĂ€digt die Haut (Blasenbildung) und SchleimhĂ€ute. Eingeatmetes Selen kann zu langwierigen Lungenproblemen fĂŒhren.
Eine Vergiftung durch ĂŒbermĂ€Ăige Aufnahme von Selen wird als Selenose bezeichnet. Eine Selen-Aufnahme von mehr als 3000 ”g/Tag kann zu Leberzirrhose, Haarausfall und Herzinsuffizienz fĂŒhren. BeschĂ€ftigte in der Elektronik-, Glas- und Farbenindustrie gelten als gefĂ€hrdet.[28] Nach anderen Quellen treten schon ab 400 ”g pro Tag Vergiftungserscheinungen auf wie Ăbelkeit und Erbrechen, Haarverlust, NagelverĂ€nderungen, periphere Neuropathie und Erschöpfung.[29]
| Alkalimetalle | Erdalkalimetalle | Lanthanoide | Actinoide | Ăbergangsmetalle | Metalle | Halbmetalle | Nichtmetalle | Halogene | Edelgase |