Kwas selenowodorowy (H2Se): struktura, właściwości, nazewnictwo i zastosowania

Kwas selenowodorowy lub selenek wodoru jest związkiem nieorganicznym, którego wzór chemiczny to H 2 Se. Ma charakter kowalencyjny, aw zwykłych warunkach temperatury i ciśnienia jest to gaz bezbarwny; ale z silnym zapachem rozpoznawalnym przez jego mniejszą obecność. Chemicznie jest to chalkogenek, więc selen ma wartościowość -2 (Se2-).

Spośród wszystkich selenków, H2 Se jest najbardziej toksyczny, ponieważ jego cząsteczka jest mała, a atom selenu ma mniej przeszkód sterycznych w czasie reakcji. Z drugiej strony jego zapach pozwala tym, którzy z nim pracują, wykryć go na miejscu w przypadku wycieku poza dzwonem laboratoryjnym.

Selenowodór można syntetyzować przez bezpośrednie połączenie jego dwóch pierwiastków: wodoru cząsteczkowego, H2 i selenu metalicznego. Można go również uzyskać przez rozpuszczenie związków bogatych w selen, takich jak selen żelaza (II), FeSe, w kwasie chlorowodorowym.

Z drugiej strony, kwas solny wytwarza się przez rozpuszczenie selenku wodoru w wodzie; to znaczy pierwszy jest rozpuszczony w wodzie, a drugi składa się z cząsteczek gazowych.

Jego głównym zastosowaniem jest bycie źródłem selenu w syntezie organicznej i nieorganicznej.

Struktura selenku wodoru

Górny obraz pokazuje, że cząsteczka H 2 Se ma geometrię kątową, chociaż jej kąt 91 ° sprawia, że ​​wygląda bardziej jak L niż V. W tym modelu sfer i prętów atomy wodoru i Selen to odpowiednio białe i żółte kule.

Ta cząsteczka, jak pokazano, jest tą w fazie gazowej; to znaczy dla selenku wodoru. Gdy rozpuszcza się w wodzie, uwalnia proton, aw roztworze ma parę HSe-H3O +; ta para jonów dociera do kwasu selenowodorowego, oznaczonego jako H 2 Se (ac), aby odróżnić go od selenku wodoru, H 2 Se (g).

Dlatego struktury między H 2 Se (ac) i H 2 Se (g) są bardzo różne; pierwszy otoczony jest wodną kulą i przedstawia ładunki jonowe, a drugi składa się z aglomeratu cząsteczek w fazie gazowej.

Cząsteczki H 2 ledwie mogą oddziaływać ze sobą bardzo słabymi siłami dipol-dipol. Selen, chociaż mniej elektroujemny niż siarka, koncentruje wyższą gęstość elektronów, gdy „wyrwie się” z atomów wodoru.

Tabletki wodorków selenu

Jeśli cząsteczki H 2 Se ulegną nadzwyczajnemu ciśnieniu (setki GPa), teoretycznie są zmuszone do zestalenia się przez utworzenie wiązań Se-H-Se; Są to połączenia trzech centrów i dwóch elektronów (3c-2e), w których uczestniczy wodór. Dlatego cząsteczki zaczynają tworzyć struktury polimerowe, które definiują ciało stałe.

W tych warunkach ciało stałe może być wzbogacone w więcej wodoru, co całkowicie modyfikuje powstałe struktury. Ponadto skład staje się typu H n Se, gdzie n zmienia się od 3 do 6. Zatem wodorki selenu skompresowane tymi ciśnieniami iw obecności wodoru mają wzory chemiczne H 3 Se do H 6 Se.

Szacuje się, że te wodorki selenu wzbogacone w wodór mają właściwości nadprzewodzące.

Właściwości

Wygląd fizyczny

Bezbarwny gaz, który w niskich temperaturach pachnie jak zgniłe rzodkiewki i zgniłe jaja, jeśli jego stężenie wzrasta. Jego zapach jest gorszy i bardziej intensywny niż siarkowodór (który jest już dość nieprzyjemny). Jest to jednak dobre, ponieważ pomaga w łatwym wykrywaniu i zmniejsza ryzyko przedłużonego kontaktu lub wdychania.

Gdy pali się, wydziela niebieskawy płomień wynikający z interakcji elektronicznych w atomach selenu.

Masa cząsteczkowa

80, 98 g / mol.

Temperatura wrzenia

-41 ° C

Temperatura topnienia

-66 ° C

Ciśnienie pary

9, 5 atm w 21 ° C

Gęstość

3, 553 g / l

pK a

3, 89.

Rozpuszczalność w wodzie

0, 70 g / 100 ml. Potwierdza to fakt, że atom selenu H2S nie może tworzyć znaczących wiązań wodorowych z cząsteczkami wody.

Rozpuszczalność w innych rozpuszczalnikach

-Rozpuszczalny w CS 2, co nie jest zaskakujące ze względu na chemiczną analogię między selenem i siarką.

-Rozpuszczalny w fosgenie (w niskich temperaturach wrze w 8 ° C).

Nomenklatura

Jak już wyjaśniono w poprzednich sekcjach, nazwa tego związku zmienia się w zależności od tego, czy H2 znajduje się w fazie gazowej, czy jest rozpuszczony w wodzie. Kiedy jest w wodzie, mówimy o kwasie selenowodorowym, który jest niczym więcej niż wodorotlenkiem w kategoriach nieorganicznych. W przeciwieństwie do cząsteczek gazowych, ich charakter kwasowy jest większy.

Jednakże, jako gaz lub rozpuszczony w wodzie, atom selenu utrzymuje te same właściwości elektroniczne; na przykład jego wartościowość wynosi -2, chyba że cierpi na reakcję utleniania. Ta wartościowość -2 jest powodem, dla którego nazywa się ją selenem wodoru, ponieważ anion selenu to Se2-; który jest bardziej reaktywny i redukujący niż S2-, siarka.

Jeśli stosowana jest nomenklatura systematyczna, należy określić liczbę atomów wodoru w związku. Zatem H 2 Se nazywa się: selenowodór.

Selenid lub wodorek?

Niektóre źródła określają go jako wodorek. Gdyby tak było, selen miałby ładunek dodatni +2, a ładunek ujemny wodoru -1: SeH 2 (Se2 +, H-). Selen jest atomem bardziej elektroujemnym niż wodór, a zatem „monopolizuje” najwyższą gęstość elektronów w cząsteczce H 2 Se.

Jednak nie można teoretycznie wykluczyć istnienia wodorku selenu. W rzeczywistości, dzięki obecności anionów H, ułatwiłoby to wiązania Se-H-Se, odpowiedzialne za struktury stałe utworzone przy ogromnych naciskach zgodnie z badaniami komputerowymi.

Używa

Metaboliczny

Chociaż wydaje się to sprzeczne, pomimo wysokiej toksyczności H 2 Se, powstaje w organizmie w szlaku metabolicznym selenu. Jednakże, gdy tylko zostanie wyprodukowany, komórki wykorzystują go jako półprodukt w syntezie selenoprotein, lub kończy się metylowaniem i wydalaniem; Jednym z objawów tego jest smak czosnku w ustach.

Przemysłowe

H2 Se stosuje się głównie do dodawania atomów selenu do struktur stałych, takich jak materiały półprzewodnikowe; do cząsteczek organicznych, takich jak alkeny i nitryle do syntezy selenków organicznych; lub do roztworu wytrącającego selenki metali.