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自然セレン

Selenium

鉱物の一種)

セレン(英: selenium [sɨˈliːniəm]、独: Selen [zeˈleːn])は原子番号34の元素。元素記号は Se。カルコゲン元素の一つ。セレニウム(selenium)とも呼ばれる。ヒトの必須栄養素。

硬度
硬度:

2

密度
密度:

4.809 g/cm³

自然セレンの一般的な情報

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自然セレンの物理特性

灰色から灰色がかった黒、赤みがかった灰色、赤
条痕
硬度
2 , 非常に軟らかい
密度
4.809 g/cm³, 明らかに重い
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自然セレンの科学特性

化学式
Se
元素
Se
一般的な不純物
S

自然セレンの健康リスク

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自然セレンの危険性は何ですか?

セレンは必須の微量元素ですが、過剰に摂取すると有毒です。 1日あたり400マイクログラムの許容上限摂取量を超えると、セレノシスにつながる可能性があります。この400µgの許容上限摂取量は、主に、セレノシスの明らかな兆候を示した5人の中国人患者を対象とした1986年の研究と、1992年に同じ5人を対象とした追跡調査に基づいています。 1日あたり約800マイクログラム(体重1キログラムあたり15マイクログラム)ですが、食事中の栄養素の不均衡を回避し、他の国のデータと一致させるために、1日あたり400マイクログラムを提案しました。中国では、セレンが非常に豊富な石炭(炭素質頁岩)で育てられたトウモロコシを摂取した人々がセレン毒性に苦しんでいます。この石炭は、セレン含有量が9.1%と高く、これまでに記録された石炭の最高濃度であることが示されました。セレノシスの兆候と症状には、息のニンニク臭、胃腸障害、脱毛、爪の脱落、倦怠感、神経過敏、神経学的損傷などがあります。セレノシスの極端な症例は、肝硬変、肺水腫、または死を示す可能性があります。元素セレンとほとんどの金属セレン化物は、生物学的利用能が低いため、毒性が比較的低くなっています。対照的に、セレン酸塩とセレン酸塩は、三酸化ヒ素と同様の酸化作用機序を持ち、非常に毒性があります。人間の亜セレン酸塩の慢性毒性用量は、1日あたり約2400から3000マイクログラムのセレンです。セレン化水素は非常に有毒で腐食性のガスです。セレンは、ジメチルセレニド、セレノメチオニン、セレノシステイン、メチルセレノシステインなどの有機化合物にも含まれています。これらはすべて、生物学的利用能が高く、大量に毒性があります。 2009年4月19日、米国ポロオープンでの試合の直前に21頭のポロポニーが死亡しました。 3日後、薬局は、調剤薬局によって誤って調製されたビタミン/ミネラルサプリメント化合物に使用されている成分の1つを馬が誤った用量で受け取ったことを説明する声明を発表しました。サプリメント中の無機化合物の血中濃度の分析は、セレン濃度が血液サンプルで通常より10〜15倍高く、肝臓サンプルで通常より15〜20倍高いことを示しました。セレンは後に毒性因子であることが確認されました。水システムのセレン中毒は、通常は乾燥した未開発の土地を通る新しい農業流出コースが発生するたびに発生する可能性があります。このプロセスは、天然の可溶性セレン化合物(セレン酸塩など)を水に浸出させ、水が蒸発するにつれて新しい「湿地」に濃縮される可能性があります。水路のセレン汚染は、石炭煙道灰、鉱業および金属製錬、原油処理、および埋め立て地からセレンが浸出するときにも発生します。結果として生じる水路の高いセレンレベルは、湿地の鳥や魚を含む卵生種に先天性障害を引き起こすことがわかった。食事中のメチル水銀レベルの上昇は、卵生種におけるセレン毒性の害を増幅する可能性があります。魚やその他の野生生物では、セレンは生命に必要ですが、高用量では有毒です。サケの場合、セレンの最適濃度は、体重1グラムあたり約1マイクログラムのセレンです。そのレベルをはるかに下回ると、若いサケは欠乏で死にます。はるかに上で、彼らは有毒な過剰で死にます。労働安全衛生局(OSHA)は、職場でのセレンの法的制限(許容暴露限界)を8時間労働で0.2 mg / mに設定しています。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)は、8時間労働で0.2 mg / mの推奨暴露限界(REL)を設定しています。 1 mg / mのレベルでは、セレンは生命と健康にすぐに危険です。

自然セレンの特徴

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自然セレンの特徴

いくつかの同素体が存在するが、常温で安定なのは六方晶系で鎖状構造をもつ灰色セレン(金属セレン)である。灰色セレンの融点は217.4 °C(異なる実験値あり)で、比重は4.8である。他の同素体として、赤色で単斜晶系のα, β, γセレン、ガラス状の無定形セレンなどがある。-2, 0, +2, +4, +6価の酸化状態を取り得る。水に不溶だが、二硫化炭素 (CS2) には溶ける。また、熱濃硫酸と反応する。燃やすと不快臭のある気体(二酸化セレン)が発生する。硫黄に性質が似ている。 セレンは自然界に広く存在し、微量レベルであれば人体にとって必須元素であり、抗酸化作用(抗酸化酵素の合成に必要)があるが、必要レベルの倍程度以上で毒性があり摂取し過ぎると危険であり、水質汚濁、土壌汚染に係る環境基準指定項目となっている。これはセレンの性質が硫黄にきわめてよく似るため、高濃度のセレン中では含硫化合物中の硫黄原子が無作為にセレンに置換され、その機能を阻害されるためである。 克山(クーシャン)病(Keshan disease:中国の風土病)やカシンベック病 (Kashin-Beck disease) の原因としてセレン欠乏が考えられている。

自然セレンの形成

天然(すなわち、元素)セレンは希少な鉱物であり、通常は良好な結晶を形成しませんが、形成する場合は、急な菱面体または小さな針状(髪のような)結晶です。セレンの分離は、他の化合物や元素の存在によって複雑になることがよくあります。セレンは、セレン化物、セレン酸塩、亜セレン酸塩など、多くの無機形態で自然に発生しますが、これらの鉱物はまれです。一般的な鉱物である亜セレン酸塩は、亜セレン鉱物ではなく、亜セレン酸イオンを含んでいませんが、セレンが発見されるずっと前から、月のセレンのように名付けられた石膏(硫酸カルシウム水和物)の一種です。セレンは不純物として最も一般的に見られ、多くの金属の硫化鉱中の硫黄のごく一部を置き換えます。生体系では、セレンはアミノ酸のセレノメチオニン、セレノシステイン、メチルセレノシステインに含まれています。これらの化合物では、セレンは硫黄と同様の役割を果たします。別の天然に存在する有機セレン化合物は、ジメチルセレニドです。特定の土壌はセレンが豊富であり、セレンはいくつかの植物によって生物濃縮される可能性があります。土壌では、セレンはセレン酸塩(硫酸塩に類似)などの可溶性の形で最も頻繁に発生し、流出によって非常に簡単に川に浸出します。海水にはかなりの量のセレンが含まれています。セレンの人為的発生源には、石炭の燃焼、硫化鉱の採掘と製錬が含まれます。

自然セレンの文化的な意味

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自然セレンの用途

金属セレンは、半導体性、光伝導性がある。これを利用してコピー機の感光ドラムに用いられる。またセレンは整流器(セレン整流器)に使われたり、光起電効果によりカメラの露出計やガラスの着色剤、脱色剤に使われる。毒性がある為、現在は使用が制限され多くの用途において代替物質が使用されている。

自然セレンの歴史

セレン(ギリシャ語 σελήνη selene、月を意味する)は、1817年にヨンズ・ヤコブ・ベルセリウスとヨハン・ゴットリーブ・ガーンによって発見されました。両者は共にスウェーデンのグリプッシュホルム近くに化学工場を所有し、鉛室法で硫酸を製造していました。ファルン鉱山の黄鉄鉱は鉛室内で赤い沈殿物を生成し、それがヒ素化合物であると仮定されたため、黄鉄鉱の酸製造の使用が中止されました。ベルセリウスとガーンは黄鉄鉱を使用したいと考え、赤い沈殿物が燃焼時に西洋ワサビのような匂いを発することを観察しました。この匂いはヒ素には典型的ではなく、テルル化合物で知られている類似の匂いでした。そのため、ベルセリウスはアレクサンダー・マーセットへの最初の手紙で、これはテルル化合物であると述べました。しかし、最終的にファルン鉱山の鉱物にはテルル化合物が含まれていないことが判明し、ベルセリウスは赤い沈殿物を再解析しました。そして1818年にマーセットへの二度目の手紙で、硫黄およびテルルに似た新しい元素について記述しました。その類似性から、地球にちなんで名付けられたテルルになぞらえて、新元素に「月」にちなんだ名前が付けられました。1873年、ウィロビー・スミスは灰色のセレンの電気抵抗が周囲の光に依存することを発見しました。これにより、セレンを光を感知するためのセルとして使用することにつながりました。最初の商用製品は1870年代半ばにヴェルナー・ジーメンスによって開発されました。セレンセルは、1879年にアレクサンダー・グラハム・ベルによって開発されたフォトフォンに使用されました。セレンは、その表面に当たる光の量に比例する電流を伝達します。この現象は、露出計や類似の装置の設計に利用されました。セレンの半導体特性は電子機器において数多くの応用を見出しました。セレン整流器の開発は1930年代初めに始まり、これらはより効率的であるために酸化銅整流器を置き換えました。これらは1970年代まで商業利用され、その後、より安価でさらに効率的なシリコン整流器に置き換えられました。セレンはその後、産業労働者に対する毒性から医学的な注目を集めるようになりました。また、セレンは重要な獣医毒物であり、高セレン植物を食べた動物に見られることが認識されました。1954年にジェーン・ピンセントによって微生物におけるセレンの特定の生物学的機能の初期の兆候が発見されました。そして、1957年に哺乳類の生命に不可欠であることが明らかになりました。1970年代には、2つの独立した酵素群に存在することが示されました。これに続いてタンパク質中のセレノシステインの発見がありました。1980年代には、セレノシステインがコドンUGAによってコード化されることが示されました。この再コード化メカニズムは、まず細菌で次に哺乳類で解明されました(SECIS要素参照)。

自然セレンの分布

セレンを主成分とする鉱物は、銅あるいは銀との化合物のセレン銀鉱やセレン銅銀鉱が知られるが、産出量の少ない鉱物であるため鉱石として利用はされない。硫黄化合物として産出することが多いため、工業的には硫酸製造の際の沈殿物や銅精錬時の副産物を精錬し得る。 主な産出国は、日本28%、カナダ26%、アメリカ18%などとなっている。産出量は2.15×10トン、予想埋蔵量は70×10トンである。

自然セレンの語源

セレンはギリシャ神話の月の女神セレネから命名されている。これは、周期表上でひとつ下に位置するテルル(ラテン語で地球を意味する Tellus から命名)より後に発見され、性質がよく似ていたためである。あるいは地球の「上」に位置するためとも言われる。 セレンのように、周期表上で並ぶ元素が天体の配置になぞらえて命名された例は、ウラン・ネプツニウム・プルトニウムにも見られる。

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