सेलेनियम (Se): गुणधर्म, अभिक्रियाएँ और महत्व

परिचय

सेलेनियम (Se), समूह 16 (कैल्कोजन) में एक p-ब्लॉक तत्व है, जो गैर-धातुओं और धातु-सदृश के बीच की कड़ी बनाने वाले आकर्षक गुणधर्मों को प्रदर्शित करता है। इसकी अद्वितीय प्रकाश-चालक और अर्ध-चालक प्रकृति विभिन्न प्रौद्योगिकियों में इसके उपयोग का आधार है, जबकि एक आवश्यक सूक्ष्म तत्व के रूप में इसकी जैविक भूमिका मानव स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है। सेलेनियम के रसायन विज्ञान को समझना सैद्धांतिक परीक्षाओं और इसके वास्तविक-विश्व प्रभाव की सराहना दोनों के लिए महत्वपूर्ण है।

CBSE/JEE त्वरित पुनरावृति नोट्स

परमाणु संख्या (Z): 34
परमाणु द्रव्यमान (Ar): 78.96 u
समूह: 16 (कैल्कोजन)
आवर्त: 4
ब्लॉक: p-ब्लॉक
संयोजकता: सामान्यतः -2, +2, +4, +6
सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: -2, 0, +2, +4, +6
प्रकृति: अधातु, अपररूपता प्रदर्शित करती है (जैसे, लाल अक्रिस्टलीय, धूसर धात्विक, काला काँच-सम रूप)। धूसर ‘धात्विक’ सेलेनियम सबसे स्थिर और चालक रूप है।
विद्युत ऋणात्मकता: 2.55 (पॉलिंग पैमाना)
प्रथम आयनन एन्थैल्पी: 941 kJ/mol

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और बंधन व्यवहार

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

सेलेनियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ है।

संयोजकता कोश विन्यास

संयोजकता कोश विन्यास 4s² 4p⁴ है।

बंधन व्यवहार

सेलेनियम मुख्य रूप से अपनी अपेक्षाकृत उच्च आयनन ऊर्जा और विद्युत ऋणात्मकता के कारण सहसंयोजक यौगिक बनाता है।

ऑक्सीकरण अवस्था -2: सेलेनाइड आयन (Se²⁻) बनाता है, हालांकि यह सल्फाइड आयनों (S²⁻) की तुलना में कम स्थिर होता है।
ऑक्सीकरण अवस्था +2: SeCl₂ जैसे यौगिकों में देखा जाता है।
ऑक्सीकरण अवस्था +4: सबसे सामान्य धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था। इसमें एक 4s इलेक्ट्रॉन और दो 4p इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप sp³d संकरण होता है (उदाहरण के लिए, SeF₄)।
ऑक्सीकरण अवस्था +6: दोनों 4s इलेक्ट्रॉनों और सभी तीन 4p इलेक्ट्रॉनों को खाली 4d कक्षकों में उत्तेजित करके प्राप्त किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप sp³d² संकरण होता है (उदाहरण के लिए, SeF₆, H₂SeO₄)।

महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ

1. हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया

सेलेनियम हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन सेलेनाइड बनाता है, जो एक अत्यधिक विषाक्त गैस है। H₂ (g) + Se (s) → H₂Se (g)

2. ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया

सेलेनियम ऑक्सीजन में जलकर सेलेनियम डाइऑक्साइड बनाता है। Se (s) + O₂ (g) → SeO₂ (s)

3. हैलोजनों के साथ अभिक्रिया

सेलेनियम हैलोजनों के साथ सीधे अभिक्रिया करके हैलाइड बनाता है।

फ्लोरीन के साथ: Se (s) + 2F₂ (g) → SeF₄ (l) (सेलेनियम टेट्राफ्लोराइड) Se (s) + 3F₂ (g) → SeF₆ (g) (सेलेनियम हेक्साफ्लोराइड)
क्लोरिन के साथ: Se (s) + 2Cl₂ (g) → SeCl₄ (s) (सेलेनियम टेट्राक्लोराइड)

4. सांद्र नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया (ऑक्सीकरण)

सांद्र नाइट्रिक अम्ल सेलेनियम को सेलिनस अम्ल में ऑक्सीकृत करता है। 3Se (s) + 4HNO₃ (conc.) → 3H₂SeO₃ (aq) + 4NO (g)

5. प्रबल क्षारों के साथ अभिक्रिया (विषमानुपातन)

जब NaOH जैसे प्रबल क्षारों के साथ गर्म किया जाता है, तो सेलेनियम विषमानुपातन से गुजरता है, जिससे सेलेनाइड और सेलेनाईट बनता है। 3Se (s) + 6NaOH (aq) → Na₂SeO₃ (aq) + 2Na₂Se (aq) + 3H₂O (l)

औद्योगिक और जैविक महत्व

औद्योगिक महत्व

प्रकाश-चालकता: धूसर अक्रिस्टलीय सेलेनियम प्रकाश-चालकता प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश के संपर्क में आने पर इसकी विद्युत चालकता काफी बढ़ जाती है। इस गुणधर्म का उपयोग फोटोसेल, लाइट मीटर, सौर सेल और ज़ेरोग्राफी (फोटोकॉपी मशीन) में किया जाता है।
अर्धचालक: प्रत्यावर्ती धारा (AC) को दिष्ट धारा (DC) में परिवर्तित करने के लिए दिष्टकारियों में उपयोग किया जाता है।
कांच उद्योग: सेलेनियम का उपयोग कांच निर्माण में विरंजक एजेंट के रूप में किया जाता है, जो लौह अशुद्धियों के कारण होने वाले हरे रंग को बेअसर करता है। यह कांच, इनेमल और ग्लेज़ को लाल रंग भी प्रदान करता है।
धातु विज्ञान: उनकी मशीनी योग्यता में सुधार के लिए स्टेनलेस स्टील और तांबे की मिश्र धातुओं में जोड़ा जाता है।
रंजक: कैडमियम सल्फोसेलेनाइड यौगिक चमकीले लाल, नारंगी और मरून रंजक उत्पन्न करते हैं।

जैविक महत्व

आवश्यक सूक्ष्म तत्व: सेलेनियम मनुष्यों और जानवरों के लिए एक आवश्यक सूक्ष्म पोषक तत्व है। यह कई एंजाइमों का एक महत्वपूर्ण घटक है जिन्हें सेलेनोजाइम (selenoenzymes) के रूप में जाना जाता है, विशेष रूप से ग्लूटाथियोन परऑक्सीडेज (GPx), जो कोशिकाओं को मुक्त कणों (free radicals) के कारण होने वाले ऑक्सीडेटिव क्षति से बचाता है।
एंटीऑक्सीडेंट भूमिका: सेलेनोजाइमों के माध्यम से, सेलेनियम एंटीऑक्सीडेंट रक्षा तंत्र और प्रतिरक्षा कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
थायरॉइड हार्मोन उपापचय: सेलेनोजाइम थायरॉइड हार्मोन के उपापचय में शामिल होते हैं।
कमी: सेलेनियम की कमी से विभिन्न स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं, जिनमें केशन रोग (एक प्रकार का कार्डियोमायोपैथी) और काशिन-बेक रोग (एक ऑस्टियोआर्थोपैथी) शामिल हैं।
विषाक्तता: आवश्यक होने के बावजूद, सेलेनियम उच्च खुराक में विषाक्त होता है। अत्यधिक सेवन से सेलेनोसिस हो सकता है, जिसकी विशेषता बालों का झड़ना, नाखूनों का भंगुर होना, त्वचा के घाव, तंत्रिका संबंधी क्षति और जठरांत्र संबंधी गड़बड़ी है।