Selen (Se)

Vor über 200 Jahren entdeckte der Chemiker Jöns Jakob Berzelius das Element Selen. Es ist wenig bekannt, spielt aber eine wichtige Rolle in der belebten und unbelebten Welt.

Verschiedene Modifikationen von Selen

Verschiedene Modifikationen von Selen. Links: schwarzes, glasartiges Selen, überzogen mit einer dünnen Schicht von grauem Selen; rechts: pulverförmiges rotes Selen. Bild:

Das Element Selen wurde im Jahr 1817 vom schwedischen Chemiker und Mediziner Jöns Jakob Berzelius zufälligerweise bei der Herstellung von Schwefelsäure entdeckt. Zwar hielt er es am Anfang für eine Form von Tellur – ein Halbmetall, das man bereits seit dem Jahr 1782 kannte, und das im Periodensystem der Elemente in derselben Gruppe steht wie Selen.

Jöns Jakob Berzelius

Porträt von Jöns Jakob Berzelius, um 1850. Der schwedische Mediziner und Chemiker entdeckte nicht nur das Element Selen, sondern führte auch die chemische Symbolsprache mit ihren Buchstaben für die verschiedenen Elemente ein. Bild: CanStockPhoto

Wenn man Selen verbrennt, entwickelt sich nämlich ein starker, äusserst unangenehmer Geruch nach faulem Rettich, ähnlich wie wenn man die Substanz Tellur verbrennt. Aber schnell stellte sich heraus, dass Selen trotz Gemeinsamkeiten mit Tellur ein eigenes Element ist.

In bestimmten Verbindungen hoch giftig

Gewisse chemische Ähnlichkeit hat Selen auch mit Schwefel, der ebenfalls in dieselbe Gruppe des Periodensystems gehört. Doch im Gegensatz zu Schwefel ist Selen ein Element, von dem man oft theoretisch spricht, mit dem jedoch selten im Labor gearbeitet wird – aus offensichtlichen Gründen: Zwei leicht entstehende Selenverbindungen, Selenwasserstoff (H2Se) und Selendioxid (SeO2), sind höchst giftig und reizen die Schleimhäute stark. Vom abstossenden Geruch verbrannten Selens war bereits die Rede; atmet man diese gasförmigen Selenverbindungen ein, nehmen daraufhin sogar die Atemluft und der Schweiss des Vergiftungsopfers einen knoblauchartigen Geruch an (das liegt an den Abbauprodukten, die der Körper beim Versuch produziert, das Gift möglichst rasch loszuwerden)!

Auch Schwefel bildet zwar ein giftiges Gas, den nach faulen Eiern riechenden Schwefelwasserstoff (H2S); dieser ist jedoch etwas weniger gefährlich als Selenwasserstoff.

Ein Element mit verschiedenen Gesichtern

Reines Selen kommt in der Natur in mehreren Modifikationen vor: Es gibt rotes, graues, und schwarzes Selen. Rotes Selen erscheint, wie der Name schon sagt, ziegelrot gefärbt. Bei dieser Form des Selens verbinden sich meist acht (manchmal auch weniger) Selen-Atome zu Ringen. Wenn man rotes Selen über 80° C erhitzt, wandelt es sich in graues Selen um. In dieser Form ist Selen am stabilsten und verhält sich wie andere Halbmetalle. Schwarzes Selen ist die amorphe Form von Selen und wandelt sich beim Erhitzen ebenfalls in graues Selen um.

Ohne Selen keine Solaranlagen

Eine sehr wichtige Anwendung von Selen als Halbleiter fand sich in der Entwicklung von Photovoltaikanlagen, oder einfacher gesagt: Solarzellen. Solche Anlagen basieren auf Materialien, die einfallendes Licht in elektrische Energie umwandeln. Als dieser photoelektrische Effekt gegen Ende des 19. Jahrhunderts entdeckt wurde, war es das Element Selen, das massgeblich zum Fortschritt der Forschung beitrug. Bei Belichtung nimmt die Leitfähigkeit von Selen nämlich stark zu, und durch die Lichteinstrahlung können Elektronen freigesetzt werden, wobei eine Spannung entsteht. Zwar wird in modernen Photovoltaikanlagen Selen durch den Halbleiter Silizium ersetzt, aber ohne Selen wäre die Entwicklung von Solarzellen vielleicht nie so schnell vorangekommen. Übrigens: Für die theoretische Erklärung des lichtelektrischen Effekts erhielt Albert Einstein 1921 den Nobelpreis (und nicht etwa für seine Relativitätstheorie)!

Auch hier wird Selen verwendet und verarbeitet:

  • in Belichtungstrommeln von Kopiergeräten und Druckern
  • als Zusatz zu Latex zur Verminderung des Abriebs
  • zum Entfärben von grünem Glas und zur Herstellung von rotem Glas
  • in Anti-Schuppen-Haarshampoos
  • um Aluminium und Messing vor Korrosion zu schützen
  • bei der Herstellung von Linsen für Laser

Lebenswichtig für viele Organismen – in der richtigen Dosis!

Selen ist zwar ein wenig bekanntes Element, aber in seinen verschiedenen Funktionen weder aus der unbelebten noch aus der belebten Welt wegzudenken.

Eine Schale aus Rosalinglas

Das mit Selen gefärbte „Rosalinglas“ war in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts gross in Mode. Bild: Alraunenstern/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Nicht nur die anorganischen Verbindungen von Selen, die in der Industrie verwendet werden, sind wichtig. Selen spielt in Form von organischen Verbindungen auch eine grosse Rolle in der belebten Umwelt. So giftig die Verbindungen Selenwasserstoff und Selendioxid auch sind – als essenzielles Spurenelement und Bestandteil der Aminosäure Selenocystein ist das Selen-Atom unentbehrlich. Viele Enzyme sind für ihre Funktion auf Selen als Katalysator angewiesen und können ihre Funktion nur ausüben, wenn der Organismus genügend Selen aufnimmt. Aber der Selengehalt unserer Nahrung ist direkt abhängig von der Menge Selen, die in unseren Böden vorhanden ist. So kommt es in selenarmen Gebieten nicht selten zu Mangelerscheinungen, wenn zu wenig Selen aufgenommen wird.

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