સેલેનિયમ (Se): ગુણધર્મો, પ્રતિક્રિયાઓ અને મહત્વ

પરિચય

સેલેનિયમ (Se), સમૂહ 16 (ચેલ્કોજન્સ) માં એક p-બ્લોક તત્વ છે, જે અધાતુઓ અને મેટલોઇડ્સ વચ્ચેના ગુણધર્મો દર્શાવે છે. તેનો અનન્ય ફોટોકન્ડક્ટિવ અને સેમિકન્ડક્ટિંગ સ્વભાવ વિવિધ તકનીકોમાં તેના ઉપયોગનો આધાર છે, જ્યારે આવશ્યક ટ્રેસ તત્વ તરીકે તેની જૈવિક ભૂમિકા માનવ સ્વાસ્થ્ય માટે નિર્ણાયક છે. સેલેનિયમનું રસાયણશાસ્ત્ર સૈદ્ધાંતિક પરીક્ષાઓ અને તેની વાસ્તવિક દુનિયાની અસરને સમજવા બંને માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

CBSE/JEE ક્વિક રિવિઝન નોટ્સ

પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 34
પરમાણુ દળ (Ar): 78.96 u
સમૂહ: 16 (ચેલ્કોજન્સ)
આવર્ત: 4
બ્લોક: p-બ્લોક
સંયોજકતા: સામાન્ય રીતે -2, +2, +4, +6
સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા: -2, 0, +2, +4, +6
પ્રકૃતિ: અધાતુ, અપરરૂપતા દર્શાવે છે (દા.ત., લાલ અસ્ફટિકમય, રાખોડી ધાતુમય, કાળો કાચમય સ્વરૂપો). રાખોડી ‘ધાતુમય’ સેલેનિયમ સૌથી સ્થિર અને વાહક સ્વરૂપ છે.
ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી: 2.55 (પોલિંગ સ્કેલ)
પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી: 941 kJ/mol

ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી અને બંધન વર્તન

ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

સેલેનિયમની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ છે.

સંયોજકતા કોષની ગોઠવણી

સંયોજકતા કોષની ગોઠવણી 4s² 4p⁴ છે.

બંધન વર્તન

સેલેનિયમ તેની પ્રમાણમાં ઊંચી આયનીકરણ ઊર્જા અને ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટીને કારણે મુખ્યત્વે સહસંયોજક સંયોજનો બનાવે છે.

ઓક્સિડેશન અવસ્થા -2: સેલેનાઇડ આયન (Se\text{²⁻}) બનાવે છે, જોકે તે સલ્ફાઇડ આયન (S\text{²⁻}) કરતાં ઓછું સ્થિર છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થા +2: SeCl₂ જેવા સંયોજનોમાં જોવા મળે છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થા +4: સૌથી સામાન્ય ધન ઓક્સિડેશન અવસ્થા. તેમાં એક 4s ઇલેક્ટ્રોન અને બે 4p ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્તેજન સામેલ છે, જે sp\text\{³\}d સંકરણ તરફ દોરી જાય છે (દા.ત., SeF₄).
ઓક્સિડેશન અવસ્થા +6: બંને 4s ઇલેક્ટ્રોન અને તમામ ત્રણ 4p ઇલેક્ટ્રોનને ખાલી 4d કક્ષકોમાં પ્રોત્સાહિત કરીને પ્રાપ્ત થાય છે, જેના પરિણામે sp\text\{³\}d\text\{²\} સંકરણ થાય છે (દા.ત., SeF₆, H₂SeO₄).

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

1. હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

સેલેનિયમ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન સેલેનાઇડ બનાવે છે, જે અત્યંત ઝેરી વાયુ છે. H₂ (g) + Se (s) → H₂Se (g)

2. ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા

સેલેનિયમ ઓક્સિજનમાં બળીને સેલેનિયમ ડાયોક્સાઇડ બનાવે છે. Se (s) + O₂ (g) → SeO₂ (s)

3. હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

સેલેનિયમ હેલોજન સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા કરીને હેલાઇડ્સ બનાવે છે.

ફ્લોરિન સાથે: Se (s) + 2F₂ (g) → SeF₄ (l) (સેલેનિયમ ટેટ્રાફ્લોરાઇડ) Se (s) + 3F₂ (g) → SeF₆ (g) (સેલેનિયમ હેક્સાફ્લોરાઇડ)
ક્લોરિન સાથે: Se (s) + 2Cl₂ (g) → SeCl₄ (s) (સેલેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ)

4. સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા (ઓક્સિડેશન)

સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ સેલેનિયમનું ઓક્સિડેશન કરીને સેલેનસ એસિડ બનાવે છે. 3Se (s) + 4HNO₃ (conc.) → 3H₂SeO₃ (aq) + 4NO (g)

5. પ્રબળ બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા (વિષમ પ્રમાણ)

જ્યારે NaOH જેવા પ્રબળ બેઝ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સેલેનિયમ વિષમ પ્રમાણ પ્રતિક્રિયા અનુભવે છે, સેલેનાઇડ અને સેલેનાઇટ બનાવે છે. 3Se (s) + 6NaOH (aq) → Na₂SeO₃ (aq) + 2Na₂Se (aq) + 3H₂O (l)

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

ફોટોકન્ડક્ટિવિટી: રાખોડી અસ્ફટિકમય સેલેનિયમ ફોટોકન્ડક્ટિવિટી દર્શાવે છે, એટલે કે પ્રકાશના સંપર્કમાં આવતા તેની વિદ્યુત વાહકતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ ફોટોસેલ, લાઇટ મીટર, સોલાર સેલ અને ઝેરોગ્રાફી (ફોટોકોપી મશીન) માં થાય છે.
સેમિકન્ડક્ટર્સ: વૈકલ્પિક પ્રવાહ (AC) ને ડાયરેક્ટ પ્રવાહ (DC) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે રેક્ટિફાયરમાં ઉપયોગ થાય છે.
કાચ ઉદ્યોગ: સેલેનિયમનો ઉપયોગ કાચના ઉત્પાદનમાં વિરંજનકર્તા તરીકે થાય છે, જે લોહ અશુદ્ધિઓને કારણે થતા લીલા રંગને દૂર કરે છે. તે કાચ, એનામલ અને ગ્લેઝને પણ લાલ રંગ આપે છે.
ધાતુશાસ્ત્ર: સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને કોપર એલોયમાં તેમની મશીનક્ષમતા સુધારવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે.
રંજકદ્રવ્યો: કેડમિયમ સલ્ફોસેલેનાઇડ સંયોજનો આકર્ષક લાલ, નારંગી અને મરૂન રંજકદ્રવ્યો ઉત્પન્ન કરે છે.

જૈવિક મહત્વ

આવશ્યક ટ્રેસ તત્વ: સેલેનિયમ મનુષ્ય અને પ્રાણીઓ માટે આવશ્યક સૂક્ષ્મ પોષકતત્વ છે. તે સેલેનોએન્ઝાઇમ્સ તરીકે ઓળખાતા ઘણા ઉત્સેચકોનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે, જેમાં સૌથી નોંધપાત્ર ગ્લુટાથિઓન પેરોક્સિડેઝ (GPx) છે, જે કોષોને મુક્ત રેડિકલ દ્વારા થતા ઓક્સિડેટીવ નુકસાનથી રક્ષણ આપે છે.
એન્ટીઑકિસડન્ટ ભૂમિકા: સેલેનોએન્ઝાઇમ્સ દ્વારા, સેલેનિયમ એન્ટીઑકિસડન્ટ સંરક્ષણ પદ્ધતિઓ અને રોગપ્રતિકારક કાર્યમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.
થાઇરોઇડ હોર્મોન ચયાપચય: સેલેનોએન્ઝાઇમ્સ થાઇરોઇડ હોર્મોન્સના ચયાપચયમાં સામેલ છે.
ઉણપ: સેલેનિયમની ઉણપ વિવિધ સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓ તરફ દોરી શકે છે, જેમાં કેશાન રોગ (એક પ્રકારનો કાર્ડિયોમાયોપેથી) અને કાશિન-બેક રોગ (એક અસ્થિ-સંધિવા) નો સમાવેશ થાય છે.
ઝેરીપણું: આવશ્યક હોવા છતાં, સેલેનિયમ ઊંચા ડોઝમાં ઝેરી છે. વધુ પડતા સેવનથી સેલેનોસિસ થઈ શકે છે, જે વાળ ખરવા, નખ તૂટવા, ચામડીના જખમ, ન્યુરોલોજીકલ નુકસાન અને જઠરાંત્રિય વિકૃતિઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.