셀레늄 (Se)

발견 과정

발견: 1817 · Jöns Jacob Berzelius

셀레늄(그리스어 σελήνη, 달이라는 뜻임)은1817년 베르셀리우스와 요한 고틀리브 간이 발견하였다. 두 화학자는 스웨덴 팔룬에 있는 구리 광산에서 얻은 황철석에 비소 화합물로 추정되는 붉은색 침전물이 생긴 것을 발견하였다. 그들은 이 침전물이 연소하면 고추냉이와 같은 냄새가 나는 것을 발견하였다. 이는 비소 화합물이 아닌 텔루륨 화합물의 냄새로 알려져 있었다. 이 때문에 베르셀리우스는 처음에 이 붉은 침전물이 텔루륨인 것으로 알았다. 그러나 그는 팔룬 광산에서는 텔루륨이 존재하지 않으므로 다시 분석을 시작했고, 마침내1818년에는 이 물질이 황이나 텔루륨과 성질이 비슷하지만 전혀 다른 원소임을 밝혔다. 텔루륨은 지구에서 이름을 따 왔으므로 그와 비슷한 성질을 지닌 셀레늄은 그리스 달의 여신을 뜻하는 셀레네(Selene)에서 이름을 따왔다고 한다. 1873년 윌로비 스미스(Willoughby Smith)는 회색 셀레늄의 전기 저항이 빛의 세기에 따라 달라진다는 것을 발견하였다. 이러한 성질은 빛을 감지하는데 널리 사용되었다. 셀레늄은 표면에 쏟아지는 빛의 양에 비례하여 전류를 발생시킨다. 이러한 현상을 응용하여 노출계(light meter)나 그와 비슷한 종류의 장치들에 사용된다. 셀레늄이 갖는 반도체의 성질은 다양한 전기 제품에 응용된다. 셀레늄 정류기는1930년대 초반에 개발되어 당시 정류기에 들어가던 에너지 효율이 낮은 산화 구리를 대체하였다. 이후1970년대에 더 효율이 좋은 규소 정류기가 등장할 때까지 셀레늄으로 만든 정류기가 널리 쓰였다. 산업 현장에서는 셀레늄이 사람에게 독성을 나타내기도 하였다. 또, 셀레늄이 고농도로 축적된 식물을 먹은 동물에서 이상 증세가 나타나 가축 질병의 주요 독소로 취급되기도 하였다. 그러나1954년에 처음으로 셀레늄이 미생물에서 특정한 생물학

용도와 활용

셀레늄은 여러 가지 동소체가 존재한다. 다른 물질과의 화학 반응을 통해 생성되는 셀레늄은 주로 붉은색 분말 형태의 비결정질 고체이다. 이를 빠르게 용융시키면 검은색의 유리질 셀레늄이 생성된다. 이 흑색 셀레늄은 구슬과 비슷한 형태이며, 분자 구조는 불규칙적이고 복잡한 고분자 고리 형태로 되어있다. 고리 한 개당 셀레늄 원자1000여 개가 들어 있다. 또, 흑색 셀레늄은 부서지기 쉽고 광택이 있는 고체로, 이황화 탄소에 소량 용해된다. 이를 가열하면50°C정도에서 연해지다가180°C이상에서 안정한 회색 셀레늄으로 전환된다. 할로젠이나 아민과 함께 가열할 경우 전환 온도가 더 낮아지기도 한다. 흑색 셀레늄 용액에서 용매(주로 이황화 탄소)의 증발 속도에 따라 α,β,γ 구조의 셀레늄이 형성된다. 세 가지 동소체는 모두 단사정계이며Se8고리를 가진다. 이 고리의 배열에 따라서 동소체의 종류가 결정되는데, 이 중 α 구조일 때 가장 빽빽하게 배열되어 있다. Se8고리에서 셀레늄 원자 간 거리는233.5pm, 결합 각도는105.7도이다. Se6이나Se7고리를 갖는 동소체도 존재한다. 셀레늄 동소체 중 가장 안정하고 밀도가 높은 것은 회색 셀레늄이다. 육각형의 결정격자 구조를 가지며 이 때 셀레늄 원자 간 거리는237.3pm, 결합 각도는130.1도이다. 회색 셀레늄은 다른 셀레늄 동소체를 천천히 가열하거나 용융된 셀레늄을 천천히 냉각시키거나 기체 상태의 셀레늄을 녹는점보다 약간 낮은 온도에서 액화시켜서 얻는다. 또, 다른 동소체들은 절연체인데 비해 회색 셀레늄은 반도체이며, 빛의 양에 따라 그 저항이 달라지는 특성을 보인다. 이황화 탄소에도 용해되지 않으며, 공기 중에서는 잘 산화되지 않는다. 과거에는 독성 물질로 간주되었으나 세균, 포유류, 조류의 미세영양소이며, 현재까지20여 종의 셀레늄

동위원소

Selenium has seven naturally occurring isotopes. Five of these, 74Se, 76Se, 77Se, 78Se, 80Se, are stable, with 80Se being the most abundant (49.6% natural abundance). Also naturally occurring is the long-lived primordial radionuclide 82Se, with a half-life of 8.76 × 1019 years. The non-primordial radioisotope 79Se also occurs in minute quantities in uranium ores as a product of nuclear fission. Selenium also has numerous unstable synthetic isotopes ranging from 64Se to 95Se; the most stable are 75Se with a half-life of 119.78 days and 72Se with a half-life of 8.4 days. Isotopes lighter than the stable isotopes primarily undergo beta plus decay to isotopes of arsenic, and isotopes heavier than the stable isotopes undergo beta minus decay to isotopes of bromine, with some minor neutron emission branches in the heaviest known isotopes.