Селеноводород

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Селеноводород
Hydrogen-selenide-2D-dimensions.svg
Hydrogen-selenide-3D-balls.png Hydrogen-selenide-3D-vdW.svg
Общие
Систематическое
наименование
селеноводород
Традиционные названия селенистый водород, селенид водорода, гидрид селена
Хим. формула H2Se
Физические свойства
Состояние бесцветный тяжёлый газ
Молярная масса 80,9758 г/моль
Плотность 3,310 г/л
Энергия ионизации 9,88 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Т. плав. −65,73 °C
Т. кип. −41,25 °C
Давление пара 9,5 ± 0,1 атм[1]
Химические свойства
pKa 3,89
Растворимость в воде 0,70 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS 7783-07-5
PubChem
Рег. номер EINECS 231-978-9
SMILES
InChI
RTECS X1050000
ChEBI 16503, 9089 и 36903
ChemSpider
Безопасность
Токсичность чрезвычайно токсичен для человека
Hazard TT.svg Hazard N.svg Hazard Xi.svg Hazard FF.svg
NFPA 704
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Селеноводоро́д (селан) — неорганическое бинарное соединение водорода и селена с формулой H2Se. При нормальных условиях представляет собой бесцветный тяжёлый газ. Горюч, очень ядовит, имеет резкий отвратительный запах. Селеноводород — самое токсичное соединение селена с опасным периодом воздействия 0,3 ppm в вдыхаемом воздухе за 8 часов.

Структура[править | править код]

Молекула селеноводорода имеет «изогнутую» структуру H—Se—H с валентным углом 91°. Наблюдается три колебательные полосы в инфракрасном спектре: 2358, 2345 и 1034 см−1.

Физические свойства[править | править код]

При нормальных условиях селеноводород является тяжёлым бесцветным газом; плотность 3,310 кг/м3, почти втрое тяжелее воздуха. При повышении давления до 9,5 ± 0,1 атм сжижается при комнатной температуре. При нормальном давлении температура кипения равна −41,25 °C, температура плавления −65,73 °C.

Химические свойства[править | править код]

Химические свойства селеноводорода схожи со свойствами сероводорода, хотя H2Se обладает большей кислотностью (pKa = 3,89 при 25 °C), чем H2S (pKa = 11,0 при 25 °C). Имея более высокую кислотность, селеноводород лучше растворим в воде. Поскольку селеноводородная кислота (раствор селеноводорода в воде) является двухосновной кислотой, она обладает второй константой кислотности, соответствующей полной диссоциации; она равна pKa2 = 15,05 ± 0,02 при 25 °C[2]. Селеноводородная кислота образует с металлами соли — селениды, например селенид натрия Na2Se.

При горении селеноводорода в воздухе или кислороде образуется диоксид селена и вода:

При недостатке кислорода и пониженной температуре окисляется до элементарного селена[3]:

Получение[править | править код]

Для получения селеноводорода могут использоваться реакции взаимодействия селенидов активных металлов с водой или разбавленными кислотами, например гидролиз селенида алюминия Al2Se3, сопровождающийся образованием гидроксида алюминия:

Другой пример, селеноводород образуется также в результате взаимодействия с кислотой селенида железа(II) FeSe:

Также может быть получен прямым синтезом их элементов при нагреве свыше 400 °С[4]:

Применение[править | править код]

H2Se используется в органическом синтезе для получения селеноуратов из нитрилов в реакциях присоединения по тройной углеродной связи[5]:

Selenourea reaction

Также H2Se применяется в полупроводниковой промышленности для газофазного легирования полупроводников типа III—V (например, арсенида галлия) с целью придания им электронного типа проводимости.

Токсичность[править | править код]

Селеноводород чрезвычайно ядовит и считается наиболее ядовитым соединением селена[6] и намного более токсичен, чем сероводород. Однако он имеет настолько отвратительный запах, что случайно отравиться человеку им невозможно: порог ощущения запаха в воздухе 0,05 объёмных частей на миллион (ppm). При концентрации 0,3 ppm газ начинает раздражающе действовать на органы дыхания, а свыше концентрации 1,5 ppm запах становится совершенно невыносимым. Несмотря на очень высокую токсичность, смертельные случаи отравления им неизвестны.

Воздействие более высоких концентраций менее чем за минуту вызывает поражение органов дыхания с симптомами, сходными с симптомами простуды, продолжающимися несколько дней после однократного воздействия.

Предельно допустимая концентрация селеноводорода в воздухе производственных помещений 0,2 мг/м3[7][8]. Объёмная концентрация 1 ppm в воздухе соответствует массовой концентрации 3,31 мг/м3.

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0336.html
  2. Levy D. E., Myers R. J. Spectroscopic Determination of the Second Dissociation Constant of H2Se and the Activity Coefficients and Spectral Shifts of Its Ions (англ.) // J. Phys. Chem.. — 1990. — Vol. 94, iss. 20. — P. 7842—7847. — DOI:10.1021/j100383a020.
  3. LA CHIMICA DEL SELENIO. Проверено 24 марта 2013. Архивировано 4 апреля 2013 года.
  4. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., Band 1, Academic Press 1963, S. 418—419.
  5. Cohen V.I. A Convenient Synthesis of Mono-, N,N′-Di-, and Trisubstituted Selenoureas from Methyl Carbamimidothioates (S-Methylpseudothioureas) // Synthesis. — 1980. — Т. 60, вып. 3..
  6. US Environmental Protection Agency, Air Toxins website
  7. Гигиенические требования к копировально-множительному оборудованию и организации работ. Временные санитарные правила. 1997 г.
  8. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) / Hydrogen selenide.