Селеноводород

Селеноводоро́д (села́н, селени́д водоро́да, химическая формула — H₂Se) — неорганическое бинарное соединение водорода и селена.

Селеноводород
Общие
Систематическое наименование	селеноводород
Традиционные названия	селенистый водород, селенид водорода, гидрид селена
Хим. формула	H2Se
Рац. формула	H2Se
Физические свойства
Состояние	Газ
Молярная масса	80,9758 г/моль
Плотность	3,310 г/л
Энергия ионизации	9,88 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	−65,73 °C
• кипения	−41,25 °C
Давление пара	962 587,5 Па
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $pK_{a}$	3,89
Растворимость
• в воде	0,70 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7783-07-5
PubChem	533
Рег. номер EINECS	231-978-9
SMILES	Se
InChI	InChI=1S/H2Se/h1H2 SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N
RTECS	X1050000
ChEBI	16503
ChemSpider	518
Безопасность
Токсичность	чрезвычайно токсичен для человека
Пиктограммы ECB
NFPA 704	4 4 0 POI
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

При стандартных условиях, селеноводород — это бесцветный тяжёлый газ. Горюч, очень ядовит, имеет резкий отвратительный запах. Самое токсичное соединение селена с опасным периодом воздействия 0,3 ppm в вдыхаемом воздухе за 8 часов.

Структура

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

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

Химические свойства селеноводорода схожи со свойствами сероводорода, хотя H₂Se обладает большей кислотностью (pK_a = 3,89 при 25 °C), чем H₂S (pK_a = 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 pK_a2 = 15,05 ± 0,02 при 25 °C. Селеноводородная кислота образует с металлами соли — селениды, например селенид натрия Na₂Se.

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

${\mathsf {2H_{2}Se+3O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+2SeO_{2}}}.$

При недостатке кислорода и пониженной температуре окисляется до элементарного селена:

${\mathsf {2H_{2}Se+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+2Se}}.$

Получение

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

$\mathrm {Al_{2}Se_{3}+6H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}+3H_{2}Se\uparrow } .$

Селеноводород образуется также в результате взаимодействия с кислотой селенида железа(II) FeSe:

$\mathrm {FeSe+H_{2}SO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+H_{2}Se\uparrow } .$

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

$\mathrm {H_{2}+Se\rightarrow H_{2}Se} .$

Применение

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

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

Токсичность

Селеноводород чрезвычайно ядовит и считается наиболее ядовитым соединением селена 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. Объёмная концентрация 1 ppm в воздухе соответствует массовой концентрации 3,31 мг/м³.