Открыть главное меню

Селеноводород

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.

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
Рац. 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
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.

СтруктураПравить

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 свойстваПравить

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 свойстваПравить

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]:

 

ПолучениеПравить

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]:

 

ПрименениеПравить

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

 

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

ТоксичностьПравить

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.

ПримечанияПравить

  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 (недоступная ссылка). Дата обращения 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.