Selenio

elemento químico con número atómico 34

El selenio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Se y su número atómico 34. Pertenece a la familia de los no metales.[1][2]

Arsénico ← SelenioBromo
  Hexagonal.svg Capa electrónica 034 Selenio.svg
 
34
Se
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
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SeBlackRed.jpg
Alótropos de selenio gris metálico (izquierda) y rojo (derecha).
Información general
Nombre, símbolo, número Selenio, Se, 34
Serie química No metales
Grupo, período, bloque 16, 4, p
Masa atómica 78,96 u
Configuración electrónica [Ar] 3d10 4s2 4p4
Dureza Mohs 2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 6 (imagen)
Apariencia Existen alótropos gris metálico, negros y rojos.
Propiedades atómicas
Radio medio 115 pm
Electronegatividad 2,48 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 103 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 116 pm
Radio de van der Waals 190 pm
Estado(s) de oxidación ±2,4,6
Óxido Ácido fuerte
1.ª energía de ionización 941 kJ/mol
2.ª energía de ionización 2045 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2973,7 kJ/mol
4.ª energía de ionización 4144 kJ/mol
Líneas espectrales
Selenium spectrum visible.png
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad (300 K) 4790 kg/m3
Punto de fusión 494 K (221 °C)
Punto de ebullición 957,8 K (685 °C)
Entalpía de vaporización 26,3 kJ/mol
Entalpía de fusión 6,694 kJ/mol
Presión de vapor 0,695 Pa a 494 K
Varios
Estructura cristalina Hexagonal
Calor específico 320 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 1,0·10-4 S/m
Conductividad térmica 2,04 W/(K·m)
Velocidad del sonido 3350 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del selenio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
72SeSintético8,4 dε0,33572As
74Se0,87%Estable con 40 neutrones
75SeSintético119,779 dε0,86475As
76Se9,36%Estable con 42 neutrones
77Se7,63%Estable con 43 neutrones
78Se23,78%Estable con 44 neutrones
79SeSintético1,13 × 106 aβ0,15179Br
80Se49,61%Estable con 46 neutrones
82Se8,73%1,08 × 1020 yβ2,99582Kr
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

Características principalesEditar

El selenio se puede encontrar en varias formas alotrópicas. El selenio amorfo existe en tres formas, la vítrea, negra, obtenida al enfriar rápidamente el selenio líquido, se funde a 180 °C y tiene una densidad de 4,28 g/cm³; la roja, coloidal, se obtiene en reacciones de reducción; el selenio gris cristalino de estructura hexagonal, la forma más común, funde a 220,5 °C y tiene una densidad de 4,81 g/cm³; y la forma roja, de estructura monoclínica, funde a 221 °C y tiene una densidad de 4,39 g/cm³.

Es insoluble en agua y alcohol, ligeramente soluble en disulfuro de carbono y soluble en éter.

Presenta el efecto fotoeléctrico, convirtiendo la luz en electricidad, y, además, su conductividad eléctrica aumenta al exponerlo a la luz. Por debajo de su punto de fusión es un material semiconductor tipo p, y se encuentra en su forma natural.

AplicacionesEditar

El selenio se usa con diversos fines. Su propiedad de cambiar su conduscividad en función de la luz incidente, descubierta por Willoghby Smith en 1873, permitió la fabricación de células fotoeléctricas. También se utiliza en las fotocopiadoras. Sus sales se usan en la fabricación de vidrio de color rojo.[3]​ El sulfuro de selenio se usa en lociones y champús como tratamiento para la dermatitis seborreica.[4]

Papel biológicoEditar

El selenio es un micronutriente para todas las formas de vida conocidas. Se encuentra en los cereales, el pescado, las carnes, las lentejas, la cáscara de las patatas y los huevos. Está presente en los aminoácidos selenocisteína y selenometionina, reemplazando al azufre. Forma parte de las enzimas glutatión peroxidasa, yodotironina deiodinasa y tiorredoxina reductasa.[5][6]

La deficiencia de selenio es relativamente rara, pero puede darse en pacientes con disfunciones intestinales severas o con nutrición exclusivamente parenteral, así como en poblaciones que dependan de alimentos cultivados en suelos pobres en selenio. La ingesta diaria recomendada para adultos es de 55-70 μg; más de 400 μg puede provocar efectos tóxicos (seleniosis).

HistoriaEditar

El selenio (del griego σελήνιον,"selénion", resplandor de la Luna y por Selene o Artemisa, la diosa griega de la luna y los animales) fue descubierto en 1817 por Jöns Jacob Berzelius. Al visitar la fábrica de ácido sulfúrico de Gripsholm observó un líquido pardo rojizo que calentado al soplete desprendía un olor fétido que se consideraba entonces característico y exclusivo del telurio —de hecho su nombre deriva de su relación con este elemento ya que telurio proviene del latín Tellus, la Tierra— resultando de sus investigaciones el descubrimiento del selenio.[3]​ Más tarde, el perfeccionamiento de las técnicas de análisis permitió detectar su presencia en distintos minerales pero siempre en cantidades extraordinariamente pequeñas.

Abundancia y obtenciónEditar

El selenio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre en la mayoría de las rocas y suelos se halla en concentraciones entre 0,1 y 2,0 ppm. Raramente se encuentra en estado nativo obteniéndose principalmente como subproducto de la refinación del cobre ya que aparece en los lodos de electrólisis junto al telurio (5-25 % Se, 2-10 % Te). La producción comercial se realiza por tostación con cenizas de sosa o ácido sulfúrico de los lodos.

Primeramente se añade un aglomerante de cenizas de sosa y agua a los lodos para formar una pasta dura que se extruye o corta en pastillas para proceder a su secado. La pasta se tuesta a 530-650 °C y se sumerge en agua resultando selenio hexavalente que se disuelve como selenato de sodio (Na2SeO4). Este se reduce a seleniuro de sodio calentándolo de forma controlada obteniendo una solución de un vivo color rojo. Inyectando aire en la solución el seleniuro se oxida rápidamente obteniéndose el selenio. La reducción del selenio hexavalente también puede hacerse empleando ácido clorhídrico concentrado, o sales ferrosas e iones cloro como catalizadores.

El segundo método consiste en mezclar los lodos de cobre con ácido sulfúrico tostando la pasta resultante a 500-600 °C para obtener dióxido de selenio que rápidamente se volatiliza a la temperatura del proceso. Este se reduce a selenio elemental durante el proceso de lavado con dióxido de azufre y agua, pudiendo refinarse posteriormente hasta alcanzar purezas de 99,5-99,7 % de selenio.

Los recursos de selenio asociados a los depósitos de cobre identificados rondan las 170.000 toneladas y se estima que existen alrededor de 425 000 toneladas más en depósitos de cobre y otros metales aún no explotados. El carbón suele contener entre 0,5 y 12 ppm de selenio, es decir, unas 80 o 90 veces el promedio que se encuentra en las minas de cobre, sin embargo su recuperación no se prevé que pueda realizarse en un futuro próximo.

Producción mundial en 2019, en toneladas por año
1. China  China 1.100
2. Japón  Japón 740
3. Alemania  Alemania 300
4. Bélgica  Bélgica 200
5. Rusia  Rusia 150
6. Finlandia  Finlandia 115
7. Polonia  Polonia 64
8. Canadá  Canadá 57
9. Turquía  Turquía 50
10. Perú  Perú 40
11. Suecia  Suecia 19

Fuente: USGS.

NOTA: Los datos de Estados Unidos no se divulgan. Datos de selenio refinados por países en el mismo año.

IsótoposEditar

El selenio tiene seis isótopos naturales, cinco de los cuales son estables: 74Se, 76Se, 77Se, 78Se, y 80Se. Los tres últimos también se presentan como productos de fusión, junto con 79Se que tiene una vida media de 295 000 años.

ToxicidadEditar

 
El selenio a niveles nutricionales o concentraciones bajas es necesario para la homeostasis celular, desempeñando un papel como antioxidante a través de las selenoproteínas, por lo que actúa como quimiopreventivo contra el cáncer. Por el contrario, los niveles supranutricionales o las concentraciones más elevadas actúan como prooxidantes en las células tumorales, por lo que pueden aprovecharse como quimioterapéuticos contra el cáncer.[3]


Aunque el selenio es un oligoelemento esencial, es tóxico si se toma en exceso. Este nivel de ingesta superior tolerable de 400 microgramos al día puede provocar selenosis.[7]​ Este nivel de ingesta superior tolerable de 400 µg se basa principalmente en un estudio realizado en 1986 sobre cinco pacientes chinos que mostraban signos evidentes de selenosis y en un estudio de seguimiento sobre las mismas cinco personas en 1992.[8]​ El estudio de 1992 determinó que la ingesta máxima segura de Se en la dieta era de aproximadamente 800 microgramos al día (15 microgramos por kilogramo de peso corporal), pero sugirió 400 microgramos al día para evitar que se produjera un desequilibrio de nutrientes en la dieta y para concordar con los datos de otros países.[9]​ En China, las personas que ingirieron maíz cultivado en carbón pétreo (pizarra carbonosa) extremadamente rico en selenio han sufrido toxicidad por selenio. Se demostró que este carbón tenía un contenido de selenio de hasta el 9,1%, la mayor concentración en carbón jamás registrada.[10]

Los signos y síntomas de la selenosis incluyen un olor a ajo en el aliento, trastornos gastrointestinales, pérdida de cabello, descamación de las uñas, fatiga, irritabilidad y daños neurológicos. Los casos extremos de selenosis pueden presentar cirrosis hepática, edema pulmonar o la muerte.[11]​ El selenio elemental y la mayoría de los seleniuros metálicos tienen una toxicidad relativamente baja debido a su escasa biodisponibilidad. En cambio, los selenatos y selenitos tienen un modo de acción oxidante similar al del trióxido de arsénico y son muy tóxicos. La dosis tóxica crónica de selenito para los seres humanos es de unos 2.400 a 3.000 microgramos de selenio al día.[12]​ El seleniuro de hidrógeno es un gas extremadamente tóxico y corrosivo.[13]​ El selenio también se encuentra en compuestos orgánicos, como el dimetil seleniuro, la selenometionina, la selenocisteína y la metilselenocisteína, todos los cuales tienen una alta biodisponibilidad y son tóxicos en grandes dosis.

El 19 de abril de 2009, 21 ponis de polo murieron poco antes de un partido del Abierto de Polo de Estados Unidos. Tres días después, una farmacia emitió un comunicado en el que explicaba que los caballos habían recibido una dosis incorrecta de uno de los ingredientes utilizados en un compuesto de suplemento vitamínico/mineral que había sido preparado incorrectamente por una farmacia de compuestos. Los análisis de los niveles sanguíneos de los compuestos inorgánicos del suplemento indicaron que las concentraciones de selenio eran de 10 a 15 veces superiores a lo normal en las muestras de sangre, y de 15 a 20 veces superiores a lo normal en las muestras de hígado. Posteriormente se confirmó que el selenio había sido el factor tóxico.[14]

 
Relación entre la supervivencia de los salmones juveniles y la concentración de selenio en sus tejidos tras 90 días (salmón chinook[15]​) o 45 días (salmón atlántico[16]​) de exposición al selenio en la dieta. El nivel de letalidad del 10% (CL10=1,84 µg/g) se obtuvo aplicando el modelo bifásico de Brain y Cousens[17]​ sólo a los datos del salmón Chinook. Los datos del salmón Chinook comprenden dos series de tratamientos dietéticos, combinados aquí porque los efectos sobre la supervivencia son indistinguibles.

En los peces y otros animales salvajes, el selenio es necesario para la vida, pero es tóxico en dosis elevadas. Para el salmón, la concentración óptima de selenio es de aproximadamente 1 microgramo de selenio por gramo de peso corporal. Por debajo de ese nivel, los salmones jóvenes mueren por deficiencia;[16]​ por encima, mueren por exceso tóxico.[15]

La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha fijado el límite legal (límite de exposición permisible) para el selenio en el lugar de trabajo en 0,2 mg/m3 en una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 0,2 mg/m3 en una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 1 mg/m3, el selenio es inmediatamente peligroso para la vida y la salud.[18]

PrecaucionesEditar

El selenio está considerado un elemento peligroso para el medio ambiente por lo que sus compuestos deben almacenarse en áreas secas evitando filtraciones que contaminen las aguas. Los residuos de selenio se tratan en solución ácida con sulfito de sodio, calentándolo después para obtener el selenio elemental que presenta una menor biodisponibilidad.

PoluciónEditar

El selenio se bioacumula en hábitats acuáticos, lo que da lugar a concentraciones más altas en los organismos que en el agua circundante. Los compuestos de organoselenio pueden concentrarse más de 200 000 veces mediante el zooplancton cuando las concentraciones de agua se encuentran en el rango de 0.5 a 0.8 μg Se/L. El selenio inorgánico se bioacumula más fácilmente en el fitoplancton, que puede concentrarlo en un factor de 3000, en comparación con el zooplancton. Se produce una concentración adicional a través de la bioacumulación a lo largo de la cadena alimentaria, ya que los depredadores consumen presas ricas en selenio. Ena concentración de agua de 2 μg Se/L se considera altamente peligrosa para peces sensibles y aves acuáticas. La intoxicación por selenio puede transmitirse de padres a hijos a través del huevo, y la intoxicación por este elemento puede persistir durante muchas generaciones. La reproducción de los ánades reales se ve afectada a concentraciones dietéticas de 7 ug Se/L. Muchos invertebrados bentónicos pueden tolerar concentraciones de selenio de hasta 300 μg por litro en su dieta.[19]

La contaminación por selenio está afectando los océanos de todo el mundo y es causada principalmente por factores antropogénicos como la escorrentía agrícola y los procesos industriales.[20]​ La alta bioacumulación de selenio en los medios acuáticos provoca la muerte de grandes peces según las especies de la zona afectada. Sin embargo, hay algunas especies que han sobrevivido a estos eventos y toleran el aumento de selenio. También se ha sugerido que la temporada podría tener un impacto en los efectos nocivos del elemento en el pescado.[21]​ Para ayudar a reducir la cantidad de selenio que ingresa a los océanos, se pueden implementar políticas como el uso de microbios o enzimas que se dirigen y descomponen el selenio.[22]

ReferenciasEditar

  1. Garritz, Andoni (1998). Química. Pearson Educación. p. 856. ISBN 978-9-68444-318-1. 
  2. Parry, Robert W. (1973). Química: fundamentos experimentales. Reverte. p. 703. ISBN 978-8-42917-466-3. 
  3. a b c Calvo, Miguel (2019). Construyendo la Tabla Periódica. Prames. pp. 215-217.  Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; el nombre «:0» está definido varias veces con contenidos diferentes
  4. [1]
  5. Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, 4ª edición. Reverté, Barcelona. ISBN 84-291-7208-4
  6. Lei, Xin Gen; Prabhu, K. Sandeep (1 de marzo de 2016). «Selenium». Advances in Nutrition (en inglés) 7 (2): 415-417. ISSN 2161-8313. doi:10.3945/an.115.010785. Consultado el 12 de marzo de 2019. 
  7. «Dietary Supplement Fact Sheet: Selenium». National Institutes of Health; Office of Dietary Supplements. Consultado el 5 de enero de 2009. 
  8. Panel on Dietary Antioxidants and Related Compounds, Subcommittees on Upper Reference Levels of Nutrients and Interpretation and Uses of DRIs, Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine (August 15, 2000). Dietary Reference Intakes for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotenoids. Institute of Medicine. pp. 314-315. ISBN 978-0-309-06949-6. PMID 25077263. doi:10.17226/9810. 
  9. Yang, G.; Zhou, R. (1994). «Further Observations on the Human Maximum Safe Dietary Selenium Intake in a Seleniferous Area of China». Journal of Trace Elements and Electrolytes in Health and Disease 8 (3–4): 159-165. PMID 7599506. 
  10. Yang, Guang-Qi; Xia, Yi-Ming (1995). «Studies on Human Dietary Requirements and Safe Range of Dietary Intakes of Selenium in China and Their Application in the Prevention of Related Endemic Diseases». Biomedical and Environmental Sciences 8 (3): 187-201. PMID 8561918. 
  11. «Public Health Statement: Health Effects». Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Consultado el 5 de enero de 2009. 
  12. Wilber, C. G. (1980). «Toxicology of selenium». Clinical Toxicology 17 (2): 171-230. PMID 6998645. doi:10.3109/15563658008985076. 
  13. Olson, O. E. (1986). «Selenium Toxicity in Animals with Emphasis on Man». International Journal of Toxicology 5: 45-70. S2CID 74619246. doi:10.3109/10915818609140736. 
  14. «Polo pony selenium levels up to 20 times higher than normal». 6 de mayo de 2009. Consultado el 5 de mayo de 2009. 
  15. a b Hamilton, Steven J.; Buhl, Kevin J.; Faerber, Neil L. et al. (1990). «Toxicity of organic selenium in the diet to chinook salmon». Environ. Toxicol. Chem. 9 (3): 347-358. doi:10.1002/etc.5620090310. 
  16. a b Poston, H. A.; Combs Jr., G. F.; Leibovitz, L. (1976). «Vitamin E and selenium interrelations in the diet of Atlantic salmon (Salmo salar): gross, histological and biochemical signs». Journal of Nutrition 106 (7): 892-904. PMID 932827. doi:10.1093/jn/106.7.892. 
  17. Brain, P.; Cousens, R. (1989). «An equation to describe dose responses where there is stimulation of growth at low doses». Weed Research 29 (2): 93-96. doi:10.1111/j.1365-3180.1989.tb00845.x. 
  18. «CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Selenium». www.cdc.gov. Consultado el 21 de noviembre de 2015. 
  19. Lemly, Dennis (1998). Selenium Assessment in Aquatic Ecosystems: A guide for hazard evaluation and water quality criteria (en inglés). Springer. ISBN 0-387-95346-9. 
  20. Lemly, A. Dennis (1 de septiembre de 2004). «Aquatic selenium pollution is a global environmental safety issue». Ecotoxicology and Environmental Safety (en inglés) 59 (1). pp. 44-56. ISSN 0147-6513. PMID 15261722. doi:10.1016/S0147-6513(03)00095-2. 
  21. Hamilton, Steven J. (29 de junio de 2004). «Review of selenium toxicity in the aquatic food chain». Science of the Total Environment (en inglés) 326 (1). pp. 1-31. Bibcode:2004ScTEn.326....1H. ISSN 0048-9697. PMID 15142762. doi:10.1016/j.scitotenv.2004.01.019. 
  22. Charya, Lakshangy (2017). Mohan Naik, Milind; Kumar Dubey, Santosh, eds. Marine Pollution and Microbial Remediation (en inglés). Singapore: Springer Science+Business Media Singapore. pp. 223-237. ISBN 978-981-10-1042-2. 

Enlaces externosEditar