Селеноводород

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
Термические свойства
Температура
• плавления	−65,73 °C
• кипения	−41,25 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $p{K}_a$	3,89
Растворимость
• в воде	0,70 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7783-07-5
PubChem	533
SMILES	Se
RTECS	X1050000
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.

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

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:

$\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{e}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}\mathsf{e}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}.$

При недостатке кислорода и пониженной температуре окисляется до элементарного селена:

$\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{e}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}\mathsf{e}.$

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:

$\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{\uparrow }.$

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

$\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{\uparrow }.$

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

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{e}.$

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.