Selenio

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Selenio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
gli allotropi nero, grigio e rosso
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico selenio, Se, 34
Serie non metalli
Gruppo, periodo, blocco 16 (VIA), 4, p
Densità 4790 kg/m3
Durezza 2,0
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 78,96 amu
Raggio atomico (calc.) 115 (103) pm
Raggio covalente 116 pm
Raggio di van der Waals 190 pm
Configurazione elettronica [Ar]3d104p44s2
e per livello energetico 2, 8, 18, 6
Stati di ossidazione ±2,4,6 (acido forte)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 494 K (221 °C)
Punto di ebollizione 957,8 K (684,7 °C)
Volume molare 16,42 × 10-6 m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 26,3 kJ/mol
Calore di fusione 6,694 kJ/mol
Tensione di vapore 0,695 Pa a 494 K
Velocità del suono 3350 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7782-49-2
Elettronegatività 2,48 (scala di Pauling)
Calore specifico 320 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 1,0 × 10-4 /(m·ohm)
Conducibilità termica 2,04 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 941 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2045 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2973,7 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 4144 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
72Se sintetico 8,4 giorni ε 0,335 72As
74Se 0,87% Se è stabile con 40 neutroni
75Se sintetico 119,779 giorni ε 0,864 75As
76Se 9,36% Se è stabile con 42 neutroni
77Se 7,63% Se è stabile con 43 neutroni
78Se 23,78% Se è stabile con 44 neutroni
79Se sintetico 1,13 × 106  anni β 0,151 79Br
80Se 49,61% Se è stabile con 46 neutroni
82Se 8,73% 1,08 × 1020  anni β 2,995 82Kr
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il selenio è l'elemento chimico di numero atomico 34. Il suo simbolo è Se. È un non metallo chimicamente affine allo zolfo ed al tellurio. Fino alla metà del Novecento era considerato un elemento tossico, ma nel 1957 Schwarz e Foltz stabilirono che tale composto è un elemento essenziale nella dieta, utile nella prevenzione delle malattie.[1] Esiste in diverse forme allotropiche, di cui una stabile dall'aspetto grigio e simile ad un metallo; in questa forma il selenio possiede una resistenza elettrica inferiore quando è esposto alla luce, pertanto trova impiego nella realizzazione delle fotocellule. In natura si trova in minerali costituiti da solfuri come, ad esempio, la pirite.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Il selenio esiste in svariate forme allotropiche. Come polvere è selenio amorfo, rosso, mentre la forma vetrosa è nera. La forma cristallina esagonale è di colore grigio metallico, mentre il cristallo monoclino ha un colore rosso saturo.

Possiede anche proprietà fotovoltaiche, converte cioè la luce in elettricità, e mostra un effetto fotoconduttivo, cioè la conduttanza elettrica aumenta se il selenio viene esposto alla luce. Al di sotto del suo punto di fusione, il selenio è un semiconduttore di tipo p.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Il selenio è un oligoelemento presente nella dieta di tutte le forme di vita conosciute; è un componente di un peculiare amminoacido, la selenocisteina. A causa delle sue proprietà fotovoltaiche e fotoconduttive è largamente impiegato in elettronica, nelle fotocellule e nelle celle fotovoltaiche. Il selenio veniva usato anche nei diodi fino agli anni settanta, quando fu sostituito dal silicio in ogni applicazione, diodi per alta tensione compresi.

Il selenio è impiegato per decolorare il vetro, poiché neutralizza il colore verde che viene provocato dalle impurità di ferro. Può poi essere usato per dare una colorazione rossa a vetri e smalti. Il selenio è usato per migliorare la resistenza all'abrasione della gomma vulcanizzata. Viene usato anche nell'industria della riproduzione per fotocopia.

Un altro impiego del selenio è nella fotografia; viene commercializzato da numerose marche di prodotti fotografici, fra cui Kodak e Fotospeed. Nella fotografia artistica viene usato per estendere il campo di tonalità delle stampe in bianco e nero e per aumentare l'intensità dei toni; può anche essere usato per aumentare la permanenza delle immagini.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Il selenio (dal greco σελήνη, selene, che vuol dire "Luna") è denominato così perché, quando da fuso lo si raffredda rapidamente, forma una massa che ha uno splendore metallico simile a quello dell'argento, cui gli alchimisti davano il simbolo e il nome di luna. Fu scoperto nel 1817 da Jons Jacob Berzelius che trovò l'elemento in associazione con il tellurio.

La crescita nel consumo di selenio è stata guidata dallo sviluppo di nuove applicazioni, dapprima nell'industria della gomma, poi in metallurgia come legante per acciai, e in elettrotecnica ed elettronica per i rettificatori al selenio. Dal 1970 il silicio ha rimpiazzato quasi completamente il selenio nei rettificatori, ma nello stesso tempo si è iniziato ad usare selenio nei tamburi fotosensibili delle fotocopiatrici, che divenne rapidamente l'uso principale del selenio e tale rimase fino ai tardi anni ottanta, quando sempre più modelli di fotocopiatrici iniziarono ad usare fotopolimeri come materiale sensibile al posto del più costoso selenio. Nel 1996 alcuni studi epidemiologici mostrarono una correlazione fra un supplemento di selenio nella dieta e la prevenzione del cancro negli esseri umani: tuttavia la vasta applicazione di questa scoperta non ha portato ad un significativo incremento dell'uso di selenio, per le bassissime dosi contenute negli integratori alimentari. Nei tardi anni novanta è diventato sempre più comune l'uso di selenio, insieme con bismuto, come additivo agli ottoni per saldatura al posto del piombo, per rispettare le norme antinquinamento (Normativa comunitaria RoHS).

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

Il selenio si trova sotto forma di seleniuro in molti solfuri minerali, come quelli di rame, argento o piombo, e si ottiene come sottoprodotto dell'estrazione di tali elementi, dalla ganga dall'anodo delle raffinerie di rame o dalla fanghiglia delle camere al piombo degli impianti per la produzione di acido solforico. Questi fanghi possono essere lavorati in diversi modi per estrarre selenio libero.

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Il selenio ha 28 isotopi, cinque dei quali stabili.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Simboli di rischio chimico

tossico nocivo


frasi H: 301 - 331 - 373 - 413 [2]
consigli P: ---[3]


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

Anche se il selenio puro non è tossico (nei dosaggi appropriati), molti dei suoi composti invece sono estremamente tossici, con effetti molto simili a quelli dell'arsenico. Uno di questi composti è l'idruro di selenio. Piante cresciute in suoli ricchi di selenio possono causare gravi intossicazioni agli animali che dovessero cibarsene.

Ruolo biologico[modifica | modifica sorgente]

Il selenio è un oligonutriente presente in natura che rappresenta un nutriente essenziale, implicato in numerose funzioni biologiche[4]. Fonti naturali di selenio sono pesce, carne, frattaglie, latte e derivati, lievito di birra, cereali, noci, funghi, frutta e vegetali[5]. Il selenio negli alimenti è presente sia in forma inorganica (come selenite) sia in forma organica (come seleniometionina e seleniocisteina). Viene usato per eliminare i radicali liberi in sinergia con la vitamina E e in molti enzimi antiossidanti e gioca anche un ruolo importante nel funzionamento della ghiandola tiroide, dove è un fattore necessario al funzionamento dell'enzima 5-deiodinasi, responsabile della conversione della T4 in T3.

Nel 1986 è stato scoperto un nuovo aminoacido contenente questo elemento: la selenocisteina[6], cioè una cisteina che al posto dello zolfo ha un atomo selenio, che sembra essere inserita, con meccanismi di ricodifica traduzionale cellulari che sembrano essere post-traduzionali, in circa venti proteine umane di fondamentale rilevanza.

In clinica, il selenio può essere usato in sindromi a livello del sistema cardiovascolare, soprattutto come cofattore per il controllo della pressione arteriosa e nella prevenzione del morbo di Keshan, dovuto probabilmente ad un enterovirus (Coxsackie), favorito dalla degenerazione delle membrane dovuta ai radicali liberi.

Il selenio nella dieta viene da cibi come cereali, pesce e uova. Le noci del Brasile possono essere ricche di selenio.[7]

Le principali funzioni biologiche del selenio sono correlate al suo ruolo di difesa delle cellule dal danno ossidativo; il selenio è, infatti, un componente di molte proteine, note come selenoproteine, tra le quali vi sono la glutatione perossidasi (con funzione ossido-reduttasica di protezione delle cellule dallo stress ossidativo), la iodiotironina desiodasi (che catalizza la conversione di T4 a T3) e la tioredoxina reduttasi (che partecipa al funzionamento di un sistema redox cellulare); altre selenoproteine hanno, invece, effetti immunomodulatori[8][9].

A livello tiroideo il selenio svolge dunque un duplice ruolo: in primo luogo è un fattore necessario al funzionamento delle 5-desiodasi, enzimi responsabili, come già detto, della conversione della T4 in T3, e una sua carenza può dunque provocare un difetto della produzione di T3, che è anche l’ormone tiroideo attivo. In secondo luogo il selenio, entrando nella costituzione delle glutatione perossidasi e della tioredoxina reduttasi (enzimi deputati alla degradazione del perossido di idrogeno (acqua ossigenata) che si forma durante la biosintesi degli ormoni tiroidei e che attraverso la modificazione di antigeni tiroidei può favorire l’iniziazione o la progressione di un processo tiroiditico) è anche implicato nella protezione della cellula tiroidea dal danno ossidativo e dalla progressiva fibrosi ghiandolare che ne conseguirebbe[10][11]. È stato ipotizzato che una carenza di selenio possa contribuire all'attivazione di una tiroidite autoimmune in soggetti predisposti; si è osservata, in effetti, una correlazione inversa tra i livelli plasmatici di selenio e l'incidenza di tiroidite autoimmune in regioni con lieve deficit di selenio[12]. Ciò è probabilmente legato ad un'intensificazione del processo infiammatorio tiroideo, conseguente alla riduzione dell'attività degli enzimi antiossidanti selenio-dipendenti ed alla mancanza dell'effetto immunomodulatore esercitato dal selenio[13]. In effetti la supplementazione di selenio sembra migliorare il funzionamento sia dei tireociti che delle cellule immunitarie attraverso la correzione dell’alterata interazione tra linfociti e autoantigeni tiroidei nei pazienti con deficit dell’oligoelemento[14].

Inoltre, da studi effettuati in paesi con bassi livelli di selenio nel suolo, è emerso come questo elemento abbia un ruolo chiave nel migliorare le capacità di difesa “ossidativa” di tutto l’organismo, oltre che della tiroide. La carenza di questo oligoelemento può avere infatti conseguenze anche su altri organi ed è un importante fattore di rischio per l'insorgenza di alcune patologie, neurologiche, cardiovascolari ed anche per il diabete mellito[15][16]. Gravi carenze di selenio sono, infatti, state associate a diverse malattie, quali la malattia di Kashin-Beck, un'osteoartropatia endemica descritta in regioni selenio-deficitarie del Tibet e la malattia di Keshan, una cardiomiopatia endemica giovanile descritta in alcune regioni della Cina che insorge in soggetti con deficit di selenio infettati dal virus Coxsackie B.

Altri studi hanno evidenziato che una carenza di selenio provoca anche una depressione dell'attività microbicida dei granulociti neutrofili. Proprio a causa di questo suo effetto sui granulociti neutrofili e su elementi del sistema immunitario, uno studio del gennaio 2007 ha dimostrato il suo ruolo nella diminuzione della carica virale nell'AIDS. Nel 1986 è stato scoperto un nuovo aminoacido contenente questo elemento: la selenocisteina, cioè una cisteina che al posto dello zolfo ha un atomo di selenio, che sembra formarsi in seguito a una modifica post-traduzionale dell’aminoacido originale in circa venti proteine umane di fondamentale rilevanza. Una carenza di selenio in persone sane è relativamente rara. Essa può verificarsi in pazienti con funzione intestinale gravemente compromessa, in pazienti sottoposti a nutrizione parenterale totale, in pazienti gravemente malnutriti o affetti da gravi patologie croniche. Altri soggetti a rischio sono le popolazioni dipendenti da fonti agricole in suoli particolarmente poveri di selenio.

Considerando inoltre che circa il 50-60% dell’elemento ingerito viene eliminato con le urine (la restante quota viene eliminata per via fecale e con la respirazione), per garantire all’organismo la quantità giornaliera adeguata, può rendersi necessario l’utilizzo di specifici integratori alimentari.

La dose giornaliera raccomandata di selenio nell'individuo adulto di entrambi i sessi è di 55 microgrammi al giorno; in gravidanza e durante la fase di allattamento la dose raccomandata sale rispettivamente a 60 e 70 microgrammi al giorno; più di 400 microgrammi al giorno possono provocare una intossicazione da selenio (selenosi). La tossicità nell'uomo si evidenzia con diversi sintomi, tra cui degenerazione degli annessi cutanei quali capelli e unghie, diarrea e febbre. Si possono inoltre osservare dermatosi vescicolare, disturbi neurologici (parestesie, paresi) e danni epatici, più rari. A tale proposito, va segnalato che la supplementazione di selenio in forma organica si caratterizza per un miglior profilo di sicurezza e di tollerabilità rispetto alle forme inorganiche.

Citazioni cinematografiche[modifica | modifica sorgente]

Il selenio è la soluzione del film Evolution: in una situazione nella quale la Terra subisce l'invasione di una forma di vita aliena basata sull'azoto, a partire dalla tavola periodica i protagonisti intuiscono che l'arsenico sta al carbonio come il selenio sta all'azoto. Dunque poiché l'arsenico è mortale per le forme di vita basate sul carbonio, allora il selenio servirà da arma di distruzione per le forme di vita aliene basate sull'azoto.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Selenium Monograph. Altern Med Rev 2003; 8:63-71.
  2. ^ scheda del selenio su IFA-GESTIS
  3. ^ Sigma Aldrich; rev. del 13.03.2010
  4. ^ Rayman MP. The use of high-selenium yeast to raise selenium status: how does it measure up? Br J Nutr 2004; 92:557-73.
  5. ^ Aguilar F, Autrup H, Barlow S, et al. Selenium-enriched yeast as source for selenium added for nutritional purposes in foods for particular nutritional uses and foods (including food supplements) for the general population. EFSA Journal 2008; 776:1-42.
  6. ^ IUPAC-IUBMB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) and Nomenclature Committee of IUBMB (NC-IUBMB), Newsletter 1999 in European Journal of Biochemistry, vol. 264, nº 2, reprint, with permission, 1999, pp. 607–609, DOI:10.1046/j.1432-1327.1999.news99.x.
  7. ^ Lemire, Fillion, Barbosa Jr, Rémy, Guimaraes, Mergler, Elevated levels of selenium in the typical diet of Amazonian riverside populations in Sci. Total Environ., vol. 408, nº 19, 2010, pp. 4076-4084, DOI:10.1016/j.scitotenv.2010.05.022.
  8. ^ Duntas LH. Selenium and the thyroid: a close-knit connection. J Clin Endocrinol Metab 2010; 95:5180-8
  9. ^ Beckett GJ, Arthur JR. Selenium and endocrine systems. J Endocrinol 2005; 184:455-65
  10. ^ Duthoit, C. et al. Hydrogen peroxide-induced production of a 40 kDa immunoreactive thyroglobulin fragment in human thyroid cells: the onset of thyroid autoimmunity? Biochem. J. 360, 557–562 (2001).
  11. ^ Burek, C. L. & Rose, N. R. Autoimmune thyroiditis and ROS. Autoimmun. Rev. 7, 530–537 (2008).
  12. ^ Derumeaux H, Valeix P, Castetbon K, et al. Association of selenium with thyroid volume and echostructure in 35- to 60- years old French adults. Eur J Endocrinol 2003; 148:309-15
  13. ^ Gartner R, Gasnier BC. Selenium in the treatment of autoimmune thyroiditis. Biofactors 2003; 19:165-70.
  14. ^ Schomburg L. Selenium, selenoproteins and the thyroid gland: interactions in health and disease. Nat. Rev. Endocrinol. 8, 160-171 (2012).
  15. ^ McCann J.C. &Ames B. N. Adaptive dysfunction of selenoproteins from the perspective of the triage theory: why modest selenium deficiency may increase risk of diseases of aging. Faseb J. 25, 1793-1814 (2011).
  16. ^ Fairweather-Tait S. J. Et al. Selenium in human health and disease. Antioxid. Redox Signal 14, 1337-1383 (2011).

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Composti principali[modifica | modifica sorgente]

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