Sélénium - Définition

Propriétés

Propriétés physiques

Le sélénium est un semi-conducteur photosensible (sa résistance électrique varie selon son exposition à la lumière).

Propriétés chimiques

Le sélénium peut réagir avec de nombreux éléments et donne des composés de propriétés voisines des composés correspondants du soufre.

Utilisation

• Photocopieur, imprimante laser et autres appareils xérographiques.

Le sélénium est utilisé pour recouvrir le « tambour » (cylindre brillant). Il est chargé électriquement, puis un rayon laser décharge plus ou moins (en rendant le sélénium conducteur) les parties blanches ou claires de l'image.

• Colorant pour le verre et matières plastiques :

Le beau rouge profond est obtenu avec du sulfoséléniure de cadmium.

• Il sert à améliorer les qualités de l'acier inoxydable et du cuivre.
• L'acide sélénieux appliqué à la surface de l'acier permet de changer son aspect et de le protéger. Cette opération couramment appelée "bronzage" est souvent utilisée sur de petites pièces d'armes à feu.

Semi-conducteur industriel

La découverte des propriétés photosensibles est due à Willoughby Smith et à son assistant J. May, qui travaillaient dans une société de télégraphie, en 1873.

De nombreuses recherches ont été menées pour utiliser ces propriétés photosensibles, en particulier à la transmission d'images, sans grand succès. Elles aboutiront seulement à produire des générateurs photovoltaïques, peu performants par rapport à ceux disponibles aujourd'hui.

Toute une génération de photographes, dans les années 50 et 60 lui doit néanmoins les premiers appareils à posemètre. Reconnaissables à des plaquettes placées à l'avant du boitier, ces posemètres au sélénium convenaient seulement pour des mesures en lumière du jour. Un simple dispositif à galvanomètre recueillant le faible courant généré par la cellule.

De même les premiers dispositifs de redressement « solide » affublés de multiples ailettes. Le sélénium est en effet un semi-conducteur de type « P ». Du sélénium cristallisé est déposé sur une plaque d'aluminium, puis on forme une couche de jonction par différents procédés (par exemple une forte tension inverse).

Son temps de réponse est moyen, sa tension inverse de l'ordre de 30 V maximum nécessite souvent de monter des éléments en série.

Il a été utilisé pour le redressement du courant alternatif, jusqu'à l'apparition des redresseurs au silicium (vers 1970) plus performants et surtout plus fiables. En effet de nombreux redresseurs au sélénium ont fini en une épouvantable fumée âcre !

Son usage comme semi-conducteur était devenu marginal, à l'exception de dispositifs limiteurs de tension où il reste en compétition avec les MoV (Metal-Oxyde Varistor).

Il semble retrouver une seconde jeunesse :

• dans des capteurs d'image pour rayons « X » car il permet la conversion directe rayonnement→flux d'électrons,
• dans la fabrication de cellules photovoltaïques dites « couches minces » de grande dimension au rendement honorable (15 %) et au coût réduit, à base de CuInSe₂.
• dans certains semi-conducteurs composites, notamment pour la formation de points quantiques.

Pharmacologie et nutrition

• Le sélénium est un oligo-élément et le précurseur d'un antioxydant, le glutathion. On en trouve dans les rognons de porc ou de bœuf, l’ail, le poisson et les mollusques. La nutrition occidentale apporte largement les besoins quotidiens en cet élément.
• Le sulfure de sélénium est employé comme traitement en dermatologie, en raison de son action fongicide, par exemple dans le traitement des pellicules grasses (Selsun^®).
• La consommation quotidienne de sélénium (200 µg) pourrait diminuer le risque de survenue de plusieurs cancers (dont ceux de la prostate et du côlon). Cela n'a cependant pas été confirmé. Par contre, un taux sanguin de sélénium trop important pourrait augmenter le risque de cancer. L'addition de sélénium au régime diminue la cancérogenèse induite chimiquement chez les rongeurs. Dans ces études, les composés organiques du sélénium sont plus efficaces et moins toxiques que les sels de sélénium. Les composés organiques testés sont les sélénocyanates, la sélénométhionine, la noix du Brésil (riche en sélénium), l'ail et le brocoli cultivés sur sol riche en sélénium.
• Il existerait également une diminution de la fréquence des maladies cardio-vasculaires. Le sélénium participerait au maintien des défenses immunitaires (il diminuerait en particulier la charge virale chez les patients porteurs du HIV), à la fonction thyroïdienne.

Pour résumer, à chaque fois qu'une pathologie est susceptible d'entraîner une production accrue de radicaux libres provoquant des lésions des cellules et une augmentation de médiateurs inflammatoires tels que les cytokines, le sélénium est susceptible de jouer un rôle protecteur. Cet effet serait dû à une enzyme, la glutathion-peroxydase dont certains types sont dépendants du sélénium. Par contre, aucun effet sur la mortalité n'a été démontré.

Effets secondaires

Comme tous les éléments, le sélénium est toxique à trop forte dose. Il peut entraîner des nausées, des diarrhées, une fragilisation des ongles, la perte des cheveux ou de la fatigue. Les recommandations américaines indiquent une dose quotidienne maximale à 400 µg/jour, or la supplémentation atteint facilement 200 µg/jour, en plus de l'apport nutritionnel, ce qui expose à un risque de surdosage

Les études sur les animaux semblent montrer que des personnes qui prennent de fortes doses de suppléments de sélénium, sur une longue période, voient leur risque de diabète de type 2 se majorer un peu..

Détection et quantification analytique

Dans les sédiments et dans les tissus musculaires, le dosage se fait avec un spectrophotomètre. Toutefois, un traitement préalable doit se faire sur chacun des échantillons.

Pour les sédiments, une minéralisation acide de l’échantillon transforme préalablement le sélénium en sa forme hydrure en borohydrure de sodium (NaBH4) en milieu acide. Puis le sélénium chauffé dans une cellule est réduit en sélénium élémentaire. Finalement, un étalonnage est fait par spectrophotométrie d’absorption atomique.

Pour les tissus musculaires, l’échantillon est traité par digestion acide des tissus biologiques en milieu très oxydant. Le nitrate de magnésium permet l’oxydation complète de la matière organique et stabilise le Sélénium. Ensuite, pour passer du Se(6) à Se(4) il faut rajouter du HCl_(aq). Le Sélénium est ensuite transformé sous sa forme hydrure avec du borohydrure de sodium (NaBH4) en milieu acide. À ce point, l’hydrure est chauffé en sélénium élémentaire. Finalement, l’étalonnage est fait par spectrophotométrie d’absorption atomique.

Pour l’analyse du Sélénium dans l’eau, la méthode se fait par spectrométrie d’émission au plasma d’argon et la détection est faite par spectrométrie de masse (ICP-MS).