硒元素的发现与应用

随微波功率的增加而升高,功率太小,反应不完全,

产率较低,但微波功率太大,则产品的粒径偏大,对产率影响最大的因素是微波功率,微波功率也是产物平均粒径的重要影响因素。

综上所述,实验的最佳工艺条件为A 2B 3C 2D 2,即反应温度为85℃,液固比为3.0∶1,微波辐射时间为50min ,微波功率为650W 。2.2　热重分析

图2为最佳条件下制备的硼酸锌热重分析,由于硼酸锌有多种水合物,即使其化学组成分析数据接近理论值,也往往是几种水合物的混合物。所以,对评估低水硼酸锌品质好坏的更敏感指标是脱水温度[9]。根据热重分析,产品起始脱水温度在300℃,

最终失水温度460℃左右。

图2　硼酸锌的的T GA 图

2.3　硼酸锌对PVC 的阻燃测试结果

用硼酸锌加入DOP 对PVC 进行阻燃消烟处

理,测定的极限氧指数(LOI )和烟密度等级(SDR )如图3。由图可见,实验制备的ZB2335对PVC 具有提高极限氧指数(LOI )、降低烟密度等级(SDR )的效果,且随着添加量的增多,极限氧指数(LOI )逐渐增大,烟密度等级(SDR )逐渐降低,当添加量达到14g 时,极限氧指数(LOI )达38.5,烟密度等级(SDR )达

72.5,起到了良好的阻燃抑烟效果。

图3　硼酸锌用量对PVC 的阻燃性能的影响

注:图中各试样的基本配方为:PVC100g ,DOP 28g ,助剂3.0g

硼酸锌对PVC 的阻燃作用主要基于它们的脱水吸热效应,硼酸锌在300℃开始释放出结晶水,由于失去结晶水需要吸收热量,从而抑制了软质PVC 的温度上升;同时脱出的结晶水形成蒸汽冲淡了

PVC 周围的氧气浓度,使PVC 材料燃烧困难。在

卤素化合物存在下,生成卤化硼、卤化锌,抑制和捕

获游离的羟基,阻止燃烧连锁反应,同时形成固相覆盖层,隔绝表面空气,阻止火焰继续燃烧并能发挥抑烟作用[4]。

3　结论

(1)微波加热硼砂2硫酸锌法合成硼酸锌最佳

工艺条件为:反应温度85℃,液固比为3.0∶1,微波辐射时间50min ,微波功率650W 。

(2)根据热重分析,产品开始脱水温度在300℃,最终失水温度460℃,与低水硼酸锌(ZB 22335)的理论脱水温度接近。

(3)实验制备的Z B2335对PVC 具有提高极限氧指数(LOI )、降低烟密度等级(SDR )的效果,且随着添加量的增多,极限氧指数(LOI )逐渐增大,烟密度等级(SDR )逐渐降低,当添加量达到14g 时,极限氧指数(LO I )达38.5,烟密度等级(SDR )达72.5,起到了良好的阻燃抑烟效果。参考文献:

[1]　Istvan B ,Marosn G.Polym Degra and Stab [J ],1997,

34(7):2092217.

[2]　刘述平.矿产综合利用[J ],2003,(6);36238.

[3]　董国君,王　君,景晓燕,等.化学工程师[J ].2003,

(2):69270.

[4]　Kunihik T.Polym[J ],2000,(4):2422247.

[5]　吴东辉,李　丹,杨　娟,等.功能材料[J ],2002,33

(1):39241.

[6]　陈建铭,宋云华,付纪文,等.材料科学与工艺[J ],

2004,(5):5292531.

[7]　欧育湘,陈　宇,王彼梅.阻燃高分子材料[M ].北京:

国防工业出版,2001.

[8]　任晓红.山西化工[J ],2002,22(4):33234.

[9]　袁　伟,谢　进.北京化工大学学报[J ],1996,(3):632

66.

硒元素的发现与应用

申兰芹

(邯郸职业技术学院建筑工程系,河北邯郸056001)

硒(Se )是地球上的一种稀少的元素,在地壳中呈分散状态,常与天然硫共生,主要以重金属的硒化物存在。硒是一种典型的光敏半导体材料,它的化学性质介于金属和非金属之间,是典型的半金属。自1817年由瑞典化学家贝尔采利乌斯在生产硫酸

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115・第8期化 学 世 界　

的尾矿中首次发现后,硒在工业、农业和人们的日常生活中,得到了广泛的应用。尤其是从1975年Schwarz K和Ffolt s C发现硒是人体必需的微量元素以来,对硒的研究日益广泛和深入。

1　硒元素的发现

1817年,瑞典化学家贝采里乌斯与人合作经营了一家工厂。生产硫酸所用的原料是从当地黄铁矿中提炼出来的硫磺,在制取硫酸时,红色的粉末状物凝结在铅容器的底部,这种现象引起了老板的注意,他找了几位化学家研究,但也没弄清楚是怎么回事。

贝采里乌斯是一个十分敏感的化学家。他想,这其中必有科学的奥秘。于是,他开始进行实验,先燃烧了250g黄铁矿,从中提取一定量的硫磺,沉淀出的红色粉末约有3g。贝采里乌斯仔细地分析这3g粉末,发现其主要成分仍是硫磺,他好奇在把燃烧过的灰烬收集在容器里,再用吹管加热。这一加热可出现了怪现象:一股腐烂蔬菜的臭味熏得人喘不过气来。?从来没有闻过的味道呀。

贝采里乌斯细细地回想着,他又把容器里加热后的红色粉末取出来,不厌其烦地反复做了多次实验,又经过多次认真分析,终于确定这种发出臭味的物质,是一种从未被人所认识的新元素,他把这种新元素命名为Selenium“硒”[2]。

他还发现到硒的同素异形体。他还原硒的氧化物,得到橙色无定形硒;缓慢冷却熔融的硒,得到灰色晶体硒;在空气中让硒化物自然分解,得到黑色晶体硒。

2　硒元素的应用

2.1　硒元素在公共设施中的应用

硒元素问世后,给人们的生产和生活带来了巨大的变化。城市十字路口的红绿灯中的红灯,就是用无色玻璃加入硒制成的。高楼大厦上安装的含有硒的玻璃五角星,到了夜晚像宝石般闪闪发光,异常耀眼夺目[2]。

2.2　在分析化学中的应用

硒元素在分析化学中主要是光化学分析中作硒光电池应用。硒光电池如图1所示,是由三层物质构成的圆形或长方形体并装在塑料盒内,上面敞开使光线能照到它的表面。表层是导电性能良好的可透光金属,(如金、铂、银或镉等)薄膜,中层是具有光电效应的半导体材料硒,底层是铁或铝片。当光线照射到光电池上时,就有电子从半导体硒表面逸出。在硒光电池中电子跑向半透明金属膜中使它带负电,成为光电池的负极,硒层失去电子后显正电,因而使铁片带正电成为光电池的正极。由于硒半导体使电子只能向一个方向流动而不能向相反方向流动。这样铁片与半透明金属薄膜之间就产生了电位差,线路接通后就能产生光电流。所产生的光电流的大小与照射光强度成正比[3]

。

图1　硒光电池

2.3　在新材料的开发方面的应用

在新材料的开发方面,添加少量硒可改善碳素钢、不锈钢和铜合金的机械加工性能。硒作为硫化剂加入橡胶中可增强耐磨性,使普通橡胶提高功效。在光电应用新技术的开发方面,硒是一种典型的光敏半导体材料,可用于制作硒光电池、硒整流器等。目前发达国家纷纷投入大量人力、物力和财力瞄准硒的光电应用这一高新技术领域,不断开发出新技术、新产品,硒的应用前景十分诱人。

2.4　硒元素对人体健康的作用

硒是人体不可缺少的微量元素之一,由于硒的主要生物活性与人类健康及动植物代谢生长关系密切,硒矿的药用价值已受到普遍重视。现已知其具有治癌抗衰老功能,并为治疗地方病(如克山病、大骨节病、大脖子病等)[4]、贫血病、冠心病、糖尿病、心血管病、视力障碍等23种病变的要药。《健康报》1994年8月报道,我国上海、天津、深圳、广州、西安、哈尔滨等15个城市100余家医院利用硒制剂治疗高血压、冠心病、心肌炎、老年肺炎、肝炎、原发性肝癌、癌、白内障等多种疾病,均取得了满意的治疗效果[5]。

参考文献:

[1]　[美]凯瑟林・库伦著,郝妍译.化学———站在科学前沿

的巨人[M].上海:上海科学技术文献出版社,2007,

32233.

[2]　张永平.大科学家故事[M].长春:吉林文史出版社,

2006,69272.

[3]　刘　珍主编.化验员读本(下册)[M].北京:化学工业

出版社,1993,1022103.

[4]　陈灏珠主编.内科学[M].北京:人民卫生出版社,

1989,2992300.

[5]　陈新谦,金有豫,汤　光主编.新编药物学[M].北京:

人民卫生出版社,2005,776.

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・化 学 世 界　2009年