Selen

Selen, (latinskt namn Selenium) är ett icke-metalliskt grundämne, som bland annat förekommer i jord och i viss rök och damm. Det är ett spårämne men är mycket giftigt i större mängder. Selenbrist på grund av dålig kost är ovanligt.^[1] Selen förekommer i olika former. Amorft selen är rött med en densitet av 4,26. Kristallinskt selen finns i brunsvart, röd och grå form, densitet 4,28. Metalliskt selen har densiteten 4,79.

Selen
Nummer 34 Tecken Se Grupp 16 Period 4 Block p
S ↑ Se ↓ Te Arsenik ← Selen → Brom     [Ar] 3d10 4s2 4p4             34Se                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	78,96 u
Utseende	Grå metallisk glans
Fysikaliska egenskaper
Densitet	4 790 kg/m³ (273 K)
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	494 K (217 °C)
Kokpunkt	958,8 K (685 °C)
Molvolym	16,42 × 10-6 m³/mol
Smältvärme	6,694 kJ/mol
Ångbildningsvärme	26,3 kJ/mol
Atomära egenskaper
Atomradie	115 (103) pm
Kovalent radie	116 pm
van der Waalsradie	190 pm
Jonisationspotential	Första: 941 kJ/mol Andra: 2 045 kJ/mol Tredje: 2 973,7 kJ/mol Fjärde: 4 144 kJ/mol (Lista)
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d10 4s2 4p4
e− per skal	2, 8, 18, 6
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	±2, 4, 6
Oxider (basicitet)	(starkt sur)
Elektronegativitet	2,48 (Paulingskalan)
Diverse
Kristallstruktur	hexagonal
Ljudhastighet	3 350 m/s
Elektrisk konduktivitet	1,0·10-4 A/(V × m)
Mohs hårdhet	2
Identifikation
Historia
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Selenisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 72Se {syn.} 8,4 dygn ε 0,335 72As 74Se 0,87 % Stabil 75Se {syn.} 119,779 dygn ε 0,864 75As 76Se 9,36 % Stabil 77Se 7,63 % Stabil 78Se 23,78 % Stabil 79Se {syn.} 1,13·106 år β- 0,151 79Br 80Se 49,61 % Stabil 82Se 8,73 % 1,08·1020 år β- 2,995 82Kr
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Historia

Jacob Berzelius undersökte hösten 1817 ett rödaktigt slam från blykamrarna i Gripsholms svavelsyrafabrik. De första resultaten tolkades som att slammet kunde innehålla tellur.^[2] Svavelråvaran^[3] var pyrit från Falu gruva som även innehöll selenhaltiga^[4] sulfosalter.^[5] Några tellurhaltiga mineral var dock inte kända från Falu gruva. Efter fortsatta grundliga undersökningar i Stockholm kunde han i början av 1818 fastslå och tillkännage att slammet inte innehöll tellur utan det var ett nytt grundämne.^[6] Eftersom tellur uppkallats efter jorden, namngavs selen efter månen (grekiska Selene, månen).^[7] för att utmärka dess släktskap med tellur.^[6] Selens fotoelektriska egenskaper upptäcktes år 1873.

Applikationer

Solceller

Selen användes som det fotoabsorberande skiktet i den första solcellen, vilken demonstrerades av den engelska fysikern William Grylls Adams och hans student Richard Evans Day år 1876.^[8] Endast några år senare tillverkade Charles Fritts den första tunnfilmssolcellen, även den med selen som fotoabsorberare. Med framväxten av kiselsolceller på 1950-talet minskade forskningen om tunnfilmssolceller med selen. Som ett resultat blev den verkningsgrad på 5,0 % som uppmättes av Tokio Nakada och Akio Kunioka år 1985, ett rekord för selensolceller som stod sig i mer än 30 år.^[9] År 2017 uppnådde forskare från IBM en ny högsta verkningsgrad på 6,5 % genom att omforma cellens struktur.^[10] Efter denna prestation har intresset ökat för selen som en fotoabsorberare med högt bandgap med potential att integreras i tandem med andra fotoabsorberare med lägre bandgap.^[11] År 2024 demonstrerades den första selenbaserade tandemsolcellen, med selen som översta skikt monolitiskt integrerat med ett kiselskikt.^[12] Den huvudsakliga begränsande faktorn för att ytterligare förbättra verkningsgraden är den låga spänningen vid en öppen krets, jämförd med den teoretiska Shockley–Queisser-gränsen^(en). Detta kräver bättre strategier för att hantera defekter i selenskiktet.^[13] Hittills har den enda strategin som undersökts inneburit att kristallisera selen med hjälp av en laser.^[14]

Människans selenomsättning

Selen intas med födan, där den finns i olika former. Största källorna till selen är paranötter, kött, fisk, skaldjur, inälvsmat, ägg, fågel och mjölkprodukter. Grönsakers selenhalter är beroende på var de odlats. Svenska grönsaker är jämförelsevis selenfattiga.^[15]

Oavsett form upptas selen mycket lätt av tarmen och i lungorna. Därifrån insöndras det till blodet och ingår sedan i flera molekyler som är livsnödvändiga. Överskott inom normalnivåerna lämnar kroppen via utsöndringen.^[16]

Fysiologisk betydelse

Selen ingår i flera viktiga processer i kroppen och finns därför i alla celler. Koncentrationen är dock högre i könskörtlar och sädesceller.^[17] I kroppen ingår selen i vissa proteiner. Människan har 25 olika gener för att bilda dessa selenproteiner. I dessa proteiner ingår en särskild aminosyra, selenocystein, som är reaktiv. I proteinform ingår selen i flera katalyserande enzymer som är centrala för metabolismen.^[18]

Selenprotein är i glutationperoxidas en antioxidant likt vitamin-E men är cirka tusen gånger mer aktivt än E-vitamin. Det förhindrar effektivt oönskade jäsningsprocesser och är därför viktigt för cellernas syreförsörjning. Det katalyserar cellernas andningsprocesser, stimulerar immunförsvaret, levern och de avgiftande processerna. Det skyddar cellerna mot giftiga substanser som kvicksilver och kadmium.^{[19][20][21][22]}

Selen ingår i ett protein som omvandlar ämnesomsättningshormonerna tyroxin till trijodtyronin. Nivåerna av selen sjunker vid allvarliga kroppsskador, vilket leder till en minskad konvertering av tyroxin till trijodtyronin.^[23]

Selenbrist

Vid brist på selen kan ett antal besvär uppstå, exempelvis lever-, hjärt- och cirkulationssjukdomar, däribland åderförkalkning och för högt blodtryck, sterilitet, impotens och ålderdomsbesvär, muskel- och ledbesvär, grå starr, hudbesvär och cancer i njurar, urinblåsa, magsäck, tarmar, lungor, hud, bukspottkörtel, lever och svalg. Möjligtvis även cystisk fibros. Euthyroid-sick syndromes.^{[källa behövs]}

Vegetarianer, i synnerhet de som äter nordiska grönsaker, brukar rekommenderas att ta extra selentillskott.^[15]

Vid selenbrist brukar natriumselenit eller selendioxid monohydrat utskrivas, två särskilda selenföreningar.^[24][25]

Överdosering

Vid för höga värden av selen påverkas mag- och tarmkanalen, och håret och naglarna växer långsammare.^[26] Erytrocytvärdet ökar, och om tillståndet är kritiskt kan förgiftning uppstå.^[27] Människor med för höga selennivåer kan lukta vitlök.^[17]

Selenhalter

Det rekommenderade dagliga intaget för barn är 10–30 μg, för kvinnor 40 μg (gravida/ammande 55 μg), och för män 40–50 μg.^[15] Blodnivåerna av selen brukar ligga mellan 60 och 120 µg/L.^[27]

I Livsmedelsverkets senaste rikstäckande undersökning av kostvanor i den svenska befolkningen, Riksmaten - 2010-11, var det rapporterade intaget av selen per dag i genomsnitt 42 μg för kvinnor, 50 μg för män och 46 μg för hela gruppen i undersökningen.^[28]

Se även

• Periodiska systemet

Källor

1. Selen Uppsala universitet
2. Trofast Jan 1998, Brevväxlingen mellan Herr Professoren Jac. Berzelius och Hans Exellens H.G.Trolle Wachtmeister, sidan 28 beträffande brev 1817-09-23, ISBN 91-9716-575-1
3. Gunnar Hägg (1979) "Allmän och oorganisk kemi" sjunde upplagan, AWE/GEBERS, sidan 467, ISBN 91-20-06123-4
4. Per Enghag (1997) "Jordens grundämnen och deras upptäckt – några viktiga teknikmetaller", Industrilitteratur, sidan 81, ISBN 91-7548-511-7
5. ”Svenska mineral”. Stockholms universitet. Arkiverad från originalet den 29 november 2011. https://web.archive.org/web/20111129134324/http://tellus.geo.su.se/tellus1/chapter5/sv/swedish.html. Läst 21 augusti 2011.
6. Trofast, Jan (2011). ”Berzelius' Discovery of Selenium”. Chemistry International 33 (5): sid. 16–19. http://www.iupac.org/publications/ci/2011/3305/5_trofast.html.
7. Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011
8. Adams, William Grylls; Day, Richard Evans. ”The Action of Light on Selenium”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 167: sid. 313–349.
9. Nakada, Tokio; Kunioka, Akio (1 juli 1985). ”Polycrystalline Thin-Film TiO₂/Se Solar Cells”. Japanese Journal of Applied Physics 24 (7A): sid. L536. doi:10.1143/JJAP.24.L536.
10. Todorov, Teodor K.; Singh, Saurabh; Bishop, Douglas M.; Gunawan, Oki; Lee, Yun Seog; Gershon, Talia S.; Brew, Kevin W.; Antunez, Priscilla D.; et al. (25 september 2017). ”Ultrathin high band gap solar cells with improved efficiencies from the world's oldest photovoltaic material”. Nature Communications 8 (1): sid. 682. doi:10.1038/s41467-017-00582-9. PMID 28947765.
11. Youngman, Tomas H.; Nielsen, Rasmus; Crovetto, Andrea; Seger, Brian; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C. K. (juli 2021). ”Semitransparent Selenium Solar Cells as a Top Cell for Tandem Photovoltaics”. Solar RRL 5 (7). doi:10.1002/solr.202100111.
12. Nielsen, Rasmus; Crovetto, Andrea; Assar, Alireza; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C.K. (12 mars 2024). ”Monolithic Selenium/Silicon Tandem Solar Cells”. PRX Energy 3 (1). doi:10.1103/PRXEnergy.3.013013. https://arxiv.org/abs/2307.05996.
13. Nielsen, Rasmus; Youngman, Tomas H.; Moustafa, Hadeel; Levcenco, Sergiu; Hempel, Hannes; Crovetto, Andrea; Olsen, Thomas; Hansen, Ole; et al. (2022). ”Origin of photovoltaic losses in selenium solar cells with open-circuit voltages approaching 1 V”. Journal of Materials Chemistry A 10 (45): sid. 24199–24207. doi:10.1039/D2TA07729A.
14. Nielsen, Rasmus; Hemmingsen, Tobias H.; Bonczyk, Tobias G.; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C. K. (11 september 2023). ”Laser-Annealing and Solid-Phase Epitaxy of Selenium Thin-Film Solar Cells”. ACS Applied Energy Materials 6 (17): sid. 8849–8856. doi:10.1021/acsaem.3c01464. https://arxiv.org/abs/2306.11311.
15. ”Selen”. Livsmedelsverket. Arkiverad från originalet den 9 augusti 2011. https://web.archive.org/web/20110809032029/http://www.slv.se/sv/grupp1/Mat-och-naring/Vad-innehaller-maten/Salt--mineraler/Selen-/. Läst 21 augusti 2011.
16. ”Selen”. Uppsala Universitetet. Arkiverad från originalet den 24 juni 2013. https://web.archive.org/web/20130624055859/http://www.occmed.uu.se/metal/se2.html. Läst 21 augusti 2011.
17. ”Vitaminer och mineraler: Selen”. mittval.se. Arkiverad från originalet den 13 augusti 2011. https://web.archive.org/web/20110813040409/http://www.mittval.se/vitaminer-och-mineraler/mineraler/se-selen/. Läst 21 augusti 2011.
18. Ann-Marie Dock (2009). ”Litet spårämne av stor betydelse”. Från cell till samhälle : de nya professorerna vid Karolinska institutet berättar om sin forskning. Informationsavdelningen, Karolinska institutet. Arkiverad från originalet den 7 augusti 2017. https://web.archive.org/web/20170807071452/http://ki.se/forskning/litet-sparamne-av-stor-betydelse. Libris 2223156
19. ”Mineral Information – Selenium”. Analytical Research Labs. Arkiverad från originalet den 24 september 2023. https://web.archive.org/web/20230924170403/https://arltma.com/mineral-information/selenium/. Läst 20 april 2024.
20. Ralston, N. V.; Ralston, C. R.; Blackwell, JL III; Raymond, L. J. (2008). ”Dietary and tissue selenium in relation to methylmercury toxicity”. Neurotoxicology 29 (5): sid. 802–811. doi:10.1016/j.neuro.2008.07.007. PMID 18761370. Arkiverad från originalet den 24 juli 2012. https://web.archive.org/web/20120724193621/http://www.soest.hawaii.edu/oceanography/courses_html/OCN331/Mercury3.pdf. Läst 28 september 2012.
21. Penglase, S.; Hamre, K.; Ellingsen, S. (2014). ”Selenium prevents downregulation of antioxidant selenoprotein genes by methylmercury”. Free Radical Biology and Medicine 75: sid. 95–104. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2014.07.019. PMID 25064324.
22. Ohi, G.; Seki, H.; Maeda, H.; Yagyu, H. (1975). ”Protective effect of selenite against methylmercury toxicity: observations concerning time, dose and route factors in the development of selenium attenuation”. Industrial Health 13 (3): sid. 93–99. doi:10.2486/indhealth.13.93.
23. M. M. Berger et al, Relations between the selenium status and the low T3 syndrome after major trauma, Intensive Care Medicine Volume 22, Number 6, 575–581
24. Natriumselenit
25. Selendioxid monohydrat
26. ”Selen Hälsoeffekter”. Uppsala Univeritetet. Arkiverad från originalet den 24 juni 2013. https://web.archive.org/web/20130624052319/http://www.occmed.uu.se/metal/se3.html. Läst 21 augusti 2011.
27. ”Selen Hygieniska gränsvärden och biologisk mätning”. Uppsala Universitetet. Arkiverad från originalet den 24 juni 2013. https://web.archive.org/web/20130624001653/http://www.occmed.uu.se/metal/se4.html. Läst 21 augusti 2011.
28. Amcoff, Elisabet m.fl. (2012). Riksmaten - vuxna 2010-11 : Livsmedels- och näringsintag bland vuxna i Sverige. Uppsala: Livsmedelsverket. sid. 108. ISBN 978 91 7714 216 4. http://www.livsmedelsverket.se/globalassets/publikationsdatabas/rapporter/2011/riksmaten_2010_20111.pdf. Läst 4 augusti 2019

Externa länkar

• EU uppmärksammar selen - alltommat.se / Expressen
• Selen bromsar HIV