Селеноводород

Селеноводород (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

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 (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. Селеноводородная кислота образует с металлами соли — селениды, например селенид натрия Na2Se.

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

2 H 2 S e + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2 S e O 2 . {displaystyle {mathsf {2H_{2}Se+3O_{2}
ightarrow 2H_{2}O+2SeO_{2}}}.}

При недостатке кислорода и пониженной температуре окисляется до элементарного селена:

2 H 2 S e + O 2 → 2 H 2 O + 2 S e . {displaystyle {mathsf {2H_{2}Se+O_{2}
ightarrow 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:

A l 2 S e 3 + 6 H 2 O → 2 A l ( O H ) 3 + 3 H 2 S e ↑ . {displaystyle mathrm {Al_{2}Se_{3}+6H_{2}O
ightarrow 2Al(OH)_{3}+3H_{2}Seuparrow } .}

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

F e S e + H 2 S O 4 → F e S O 4 + H 2 S e ↑ . {displaystyle mathrm {FeSe+H_{2}SO_{4}
ightarrow FeSO_{4}+H_{2}Seuparrow } .}

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

H 2 + S e → H 2 S e . {displaystyle mathrm {H_{2}+Se
ightarrow 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.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также