Selen

Rozbalit box

Obsah boxu

Selen (chemická značka Se, latinsky Selenium) je chemický prvek s protonovým číslem 34. Nachází se v 16. skupině a 4. periodě periodické tabulky. Patří mezi polokovy, i když se svými vlastnostmi a chemickým chováním podobá spíše nekovům, zejména síře a teluru, které s ním sousedí ve stejné skupině. V přírodě se vyskytuje v několika alotropických modifikacích, z nichž nejznámější je stabilní šedá kovová forma, která vykazuje zajímavé fotoelektrické vlastnosti – její elektrická vodivost se zvyšuje s intenzitou dopadajícího světla.

V malém množství je selen nezbytným stopovým prvkem pro většinu živých organismů, včetně člověka, kde je součástí důležitých enzymů, tzv. selenoproteinů. Tyto látky hrají klíčovou roli v ochraně buněk před oxidačním poškozením a ve správné funkci štítné žlázy. Na druhou stranu, ve vyšších koncentracích je selen a jeho sloučeniny toxický. Průmyslově se využívá ve sklářství, elektronice, metalurgii a jako součást pigmentů.

⏳ Historie

Objev selenu je spojen se jménem švédského chemika Jönse Jacoba Berzelia a Johana Gottlieba Gahna. V roce 1817 si Berzelius, který vlastnil továrnu na výrobu kyseliny sírové poblíž Gripsholmu, všiml červeného kalu, který se usazoval v olověných komorách výrobního zařízení. Tento kal vznikal při zpracování pyritu z dolů ve Falunu ve Švédsku. Kal při zahřívání vydával zápach připomínající shnilou ředkev, který byl původně připisován teluru, prvku objevenému o několik desetiletí dříve.

Berzelius však provedl podrobnější analýzu a zjistil, že se jedná o dosud neznámý prvek. Vzhledem k jeho chemické podobnosti s telurem, který byl pojmenován po Zemi (latinsky tellus), se Berzelius rozhodl pojmenovat nový prvek po Měsíci. Použil řecké slovo pro Měsíc, Σελήνη (Seléné), a tak vznikl název selen. Tento název odrážel úzkou chemickou "příbuznost" těchto dvou prvků.

Počáteční výzkum selenu odhalil jeho dvojí povahu – jeho schopnost existovat v amorfní i krystalické formě. V roce 1873 Willoughby Smith objevil fotovodivost šedé krystalické formy selenu. Tento objev byl revoluční a položil základy pro vývoj prvních fotoelektrických zařízení, jako byly fotobuňky a expozimetry, což otevřelo dveře k jeho širokému technologickému využití v 20. století.

⚛️ Fyzikální a chemické vlastnosti

Selen se vyskytuje v několika alotropických modifikacích s odlišnými fyzikálními vlastnostmi. Nejběžnější jsou tři formy: červený amorfní selen, černý sklovitý selen a šedý krystalický (kovový) selen.

Šedý selen je termodynamicky nejstabilnější forma. Má hexagonální krystalovou strukturu tvořenou spirálovitými řetězci atomů Se. Je křehký, má kovový lesk a je to polovodič. Jeho nejvýznamnější vlastností je fotovodivost – ve tmě vede elektrický proud jen nepatrně, ale při osvětlení se jeho vodivost zvyšuje až tisícinásobně. Tato vlastnost je základem jeho využití v elektronice.
Červený selen je amorfní prášek nebo sklovitá pevná látka. Skládá se z molekul Se₈ v cyklické struktuře, podobně jako síra. Je nestabilní a při zahřátí nebo působením světla postupně přechází na stabilnější šedou modifikaci. Je rozpustný v sirouhlíku.
Černý selen je také amorfní, sklovitá forma, která vzniká rychlým ochlazením roztaveného selenu. Jeho struktura je tvořena nepravidelnými polymerními kruhy.

Chemicky se selen podobá síře. Hoří na vzduchu modrým plamenem za vzniku plynného oxidu seleničitého (SeO₂), který má charakteristický zápach po shnilé ředkvi. S halogeny reaguje ochotně za vzniku halogenidů. Nereaguje s neoxidujícími kyselinami, ale rozpouští se v koncentrované kyselině dusičné a v lučavce královské. S kovy tvoří sloučeniny zvané selenidy. Vytváří také kyseliny, jako je kyselina seleničitá (H₂SeO₃) a silnější kyselina selenová (H₂SeO₄).

🌍 Výskyt v přírodě

Selen je poměrně vzácný prvek, v zemské kůře se jeho obsah odhaduje na 0,05 až 0,09 ppm. To jej řadí na 67. místo v hojnosti prvků. V přírodě se jen zřídka vyskytuje v ryzí, elementární formě. Obvykle je vázán v minerálech jako příměs v sulfidických rudách kovů, jako je měď, olovo, stříbro nebo zlato. Nahrazuje zde atom síry díky jejich podobné velikosti a chemickým vlastnostem. Mezi hlavní rudy, které jsou zdrojem selenu, patří chalkopyrit, pyrit a sfalerit.

Existují i čistě selenové minerály, jako je klausthalit (PbSe) nebo berzelianit (Cu₂Se), ale ty jsou velmi vzácné a nemají ekonomický význam pro těžbu. Většina světové produkce selenu je tak vedlejším produktem při zpracování měděných rud. Během elektrolytické rafinace mědi se selen hromadí v tzv. anodových kalech spolu s dalšími vzácnými kovy, jako je telur, zlato a stříbro.

Největšími světovými producenty selenu jsou země s rozsáhlou těžbou a zpracováním mědi. Podle údajů z let 2024–2025 patří mezi klíčové producenty Čína, Japonsko, Německo, Belgie a Rusko. Půdy v některých částech světa, jako jsou Velké planiny v USA a některé oblasti Číny, mají přirozeně vysoký obsah selenu. Rostliny rostoucí na těchto půdách mohou selen akumulovat v takové míře, že se stávají toxickými pro hospodářská zvířata.

🏭 Průmyslová výroba

Komerční výroba selenu je téměř výhradně spojena se zpracováním měděných rud. Během tavení a elektrolytické rafinace mědi se selen a další nečistoty shromažďují na dně elektrolytických van jako tzv. anodový kal. Tento kal je cenným zdrojem nejen selenu, ale i zlata, stříbra, platiny a teluru. Proces získávání selenu z těchto kalů je komplexní a zahrnuje několik kroků.

Prvním krokem je obvykle pražení kalů se sodou (uhličitanem sodným) nebo tavení se sodou a oxidem křemičitým. Během tohoto procesu se selen oxiduje a tvoří ve vodě rozpustný seleničitan sodný (Na₂SeO₃). Následně se tato sloučenina vyluhuje vodou nebo zředěnou kyselinou. Získaný roztok je dále čištěn, aby se odstranily další kovy, zejména telur.

Finálním krokem je redukce seleničitanu na elementární selen. To se nejčastěji provádí probubláváním oxidu siřičitého (SO₂) skrz okyselený roztok seleničitanu. Selen se z roztoku vysráží jako červená amorfní sraženina. Tato sraženina se následně promyje, usuší a přetaví, čímž vzniká vysoce čistý selen (obvykle s čistotou 99,5 % až 99,999 %), který je následně prodáván ve formě granulí, prášku nebo ingotů pro další průmyslové využití.

⚙️ Využití

Díky svým unikátním vlastnostem nachází selen uplatnění v několika klíčových průmyslových odvětvích. Historicky bylo jeho největším odbytištěm elektrotechnický průmysl, ale s nástupem nových technologií se struktura jeho využití mění.

Elektronika a polovodiče

Fotovodivé vlastnosti šedého selenu byly základem pro jeho využití v prvních fotobuňkách, expozimetrech ve fotoaparátech a v xerografii (technologie používaná ve fotokopírkách a laserových tiskárnách). V klasických kopírkách tvořila tenká vrstva selenu povrch fotocitlivého válce. Ačkoliv byl v této aplikaci z velké části nahrazen organickými fotovodivými materiály, stále se používá v některých specifických zařízeních. Dnes je selen důležitou součástí tenkovrstvých fotovoltaických článků typu CIGS (Copper Indium Gallium Selenide), které dosahují vysoké účinnosti přeměny slunečního záření na elektrickou energii.

Sklářský průmysl

Sklářství je jedním z největších spotřebitelů selenu. V malých koncentracích se selen používá k odbarvování skla. Sklo má často zelenavý nádech způsobený příměsí sloučenin železa. Přidání selenu kompenzuje tuto barvu a výsledné sklo je čiré. Ve větších koncentracích naopak selen barví sklo do sytě červené až rubínové barvy. Toto červené "selenové" sklo se používá pro výrobu signálních světel (např. na semaforech), zadních světel automobilů a dekorativního skla.

Metalurgie

V metalurgii se selen přidává do některých slitin pro zlepšení jejich vlastností. V malém množství (kolem 0,1 %) zlepšuje obrobitelnost nerezových ocelí a slitin mědi, aniž by výrazně zhoršoval jejich korozní odolnost. Slitiny olova se selenem se používají v mřížkách olověných akumulátorů, kde zlepšují jejich mechanickou pevnost a odolnost.

Ostatní využití

Pigmenty: Selenidy, zejména sulfoselenid kademnatý, se používají jako stabilní červené pigmenty v plastech, barvách a keramice.
Gumařství: Selen se používá jako vulkanizační činidlo pro některé typy syntetického kaučuku, čímž zlepšuje jeho odolnost vůči otěru.
Medicína a kosmetika: Sulfid seleničitý (SeS₂) je účinnou látkou v šamponech proti lupům a k léčbě některých kožních onemocnění, jako je seboroická dermatitida.
Doplňky stravy: Jako esenciální stopový prvek je selen součástí multivitamínových a minerálních doplňků stravy.

🧬 Biologický význam

Selen je pro člověka a mnoho dalších organismů esenciálním (nezbytným) stopovým prvkem. Jeho biologická funkce je realizována prostřednictvím tzv. selenoproteinů, což jsou proteiny, které obsahují aminokyselinu selenocystein. Lidský genom kóduje přibližně 25 různých selenoproteinů, které plní v těle řadu klíčových úloh.

Nejvýznamnější skupinou selenoproteinů jsou glutathionperoxidázy (GPx). Tyto enzymy fungují jako silné antioxidanty, které chrání buňky před poškozením způsobeným volnými radikály a reaktivními formami kyslíku. Tím přispívají k ochraně DNA, lipidů a proteinů před oxidačním stresem, který je spojován s procesem stárnutí a řadou chronických onemocnění.

Další důležitou funkcí selenu je jeho role v metabolismu hormonů štítné žlázy. Enzymy zvané dejodázy, které jsou rovněž selenoproteiny, jsou zodpovědné za přeměnu hormonu thyroxinu (T4) na jeho aktivnější formu, trijodthyronin (T3). Správná funkce štítné žlázy je tak přímo závislá na dostatečném příjmu selenu. Selen také přispívá ke správné funkci imunitního systému a hraje roli v reprodukčním zdraví mužů i žen. Nedostatek selenu v populaci je spojován se zvýšeným rizikem některých onemocnění, například Keshanovy choroby, což je endemická kardiomyopatie pozorovaná v oblastech s velmi nízkým obsahem selenu v půdě.

🥗 Zdroje v potravě a doporučený příjem

Obsah selenu v potravinách je velmi variabilní a přímo závisí na jeho koncentraci v půdě, kde byly rostliny pěstovány, nebo kde se pásla zvířata. Proto se obsah selenu ve stejných druzích potravin může lišit v závislosti na geografickém původu.

Mezi nejbohatší zdroje selenu patří:

Para ořechy: Jsou absolutně nejkoncentrovanějším přírodním zdrojem selenu. Již jeden jediný para ořech z Brazílie může obsahovat více než 100 % doporučené denní dávky.
Mořské plody a ryby: Tuňák, sardinky, losos, krevety a ústřice jsou vynikajícími zdroji.
Maso a vnitřnosti: Hovězí, krůtí a kuřecí maso, a zejména játra a ledviny.
Obiloviny a luštěniny: Celozrnné pečivo, hnědá rýže, čočka a fazole mohou být dobrým zdrojem, pokud jsou pěstovány na půdách bohatých na selen.
Vejce a mléčné výrobky: Přispívají k celkovému příjmu selenu v menší míře.

Doporučená denní dávka (RDA) selenu se liší podle věku, pohlaví a životní etapy. Pro dospělé v Evropské unii se doporučený denní příjem pohybuje kolem 70 mikrogramů (μg). Pro těhotné a kojící ženy je doporučení o něco vyšší. Většina lidí v rozvinutých zemích získává dostatečné množství selenu z pestré stravy. K nedostatku může docházet u lidí žijících v oblastech s chudými půdami nebo u jedinců s poruchami trávení a vstřebávání živin.

⚠️ Toxicita a zdravotní rizika

Přestože je selen v malých dávkách nezbytný, ve vyšších dávkách je toxický. Hranice mezi prospěšným a toxickým množstvím je poměrně úzká. Chronická expozice vysokým dávkám selenu vede ke stavu zvanému selenóza. První příznaky se obvykle objevují při dlouhodobém příjmu přesahujícím 400 mikrogramů denně.

Příznaky selenózy zahrnují:

Česnekový zápach z dechu a potu (způsobený vylučováním dimethylselenidu)
Kovová pachuť v ústech
Vypadávání vlasů a lámavost nehtů
Kožní léze a vyrážky
Gastrointestinální potíže (nevolnost, průjem)
Neurologické problémy (únava, podrážděnost, poškození nervů)

Akutní otrava selenem je vzácná a obvykle je důsledkem průmyslové havárie nebo požití velkého množství doplňků stravy. Projevuje se závažnými srdečními a respiračními problémy a může být fatální. Toxicita selenu závisí také na jeho chemické formě. Anorganické formy (seleničitany a selenany) jsou obecně toxičtější než organické formy (selenocystein a selenomethionin), které se nacházejí v potravinách. Proto je otrava z potravinových zdrojů (s výjimkou nadměrné konzumace para ořechů) velmi nepravděpodobná.

📈 Ekonomika a trh

Globální trh se selenem je relativně malý ve srovnání s průmyslovými kovy. Jeho cena a poptávka jsou ovlivňovány především vývojem v klíčových odvětvích, jako je sklářství, elektronika a metalurgie. Vzhledem k tomu, že selen je vedlejším produktem rafinace mědi, jeho nabídka je úzce spjata s produkcí mědi a není snadno regulovatelná podle aktuální poptávky po samotném selenu.

Cena selenu může být poměrně volatilní. K listopadu 2025 se cena vysoce čistého selenu (99,9 %) pohybuje v rozmezí 60–80 USD za kilogram, v závislosti na formě a dodavateli. Poptávka je v posledních letech tažena zejména růstem výroby CIGS solárních panelů a pokračujícím využitím ve sklářském a metalurgickém průmyslu. Čína je nejen největším producentem, ale také největším světovým spotřebitelem selenu.

Budoucí trendy na trhu budou pravděpodobně ovlivněny dalším rozvojem obnovitelných zdrojů energie, zejména fotovoltaiky, a také rostoucím zájmem o selen v zemědělství, kde se používá k obohacování hnojiv v oblastech s jeho nedostatkem v půdě. Recyklace selenu z elektronického odpadu a použitých fotovoltaických panelů se stává stále důležitějším faktorem pro zajištění udržitelnosti dodávek.

⚛️ Pro laiky

Představte si selen jako koření pro vaše tělo. Když do jídla přidáte špetku správného koření, bude chutnat skvěle a prospěje vám. Ale když ho tam nasypete příliš mnoho, jídlo se stane nepoživatelným a může vám být špatně. Selen funguje podobně: v malinkém, přesně daném množství je pro naše buňky naprosto nezbytný – pomáhá jim uklízet "odpad" (volné radikály) a zajišťuje, aby správně fungovala naše štítná žláza, která je jakýmsi termostatem našeho těla. Pokud ho ale tělo dostane příliš mnoho, stává se z něj jed.

Další zajímavou vlastností selenu je jeho vztah ke světlu. Představte si ho jako vrátného u brány, kterou proudí elektřina. Když je tma, vrátný spí a bránu drží zavřenou, takže projde jen velmi málo proudu. Jakmile na něj ale posvítíte, probudí se a bránu doširoka otevře, čímž umožní elektřině volně proudit. Právě této schopnosti – vést proud lépe na světle než ve tmě – se využívalo ve starých kopírkách a dnes pomáhá v některých typech solárních panelů přeměňovat sluneční světlo na elektřinu.

Zdroje