WATERSTOFSELENIDE (H2SE): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het selenhídricozuur of waterstofselenide is een anorganische verbinding met de chemische formule H ₂ Se. Het is covalent van aard en onder normale temperatuur- en drukomstandigheden is het een kleurloos gas; maar met een sterke geur die herkenbaar is aan zijn geringe aanwezigheid. Chemisch gezien is het een chalcogenide, dus selenium heeft een valentie van -2 (Se ^2- ).

Van alle seleniden is H ₂ Se het meest giftig omdat het molecuul klein is en het seleniumatoom minder sterisch gehinderd wordt bij het reageren. Aan de andere kant zorgt de geur ervoor dat degenen die ermee werken, het onmiddellijk kunnen detecteren in geval van een lek buiten de laboratoriumkap.

Waterstofselenide kunnen worden gesynthetiseerd door directe combinatie van de twee elementen: moleculaire waterstof, H ₂ en metallisch selenium. Het kan ook worden verkregen door seleniumrijke verbindingen, zoals ijzer (II) selenide, FeSe, op te lossen in zoutzuur.

Aan de andere kant wordt waterstofselenide bereid door waterstofselenide op te lossen in water; dat wil zeggen, de eerste wordt opgelost in water, terwijl de laatste bestaat uit gasvormige moleculen.

Het wordt voornamelijk gebruikt als bron van selenium bij organische en anorganische synthese.

Structuur van waterstofselenide

Waterstofselenide molecuul. Bron: Ben Mills

De afbeelding hierboven laat zien dat het H ₂ Se- molecuul een hoekgeometrie heeft, hoewel het door zijn hoek van 91 ° meer op een L dan op een V lijkt. In dit model van bollen en staafjes lijken de waterstofatomen en die van selenium zijn respectievelijk de witte en gele bollen.

Dit molecuul is, zoals weergegeven, het molecuul in de gasfase; dat wil zeggen voor waterstofselenide. Wanneer het wordt opgelost in water, komt er een proton vrij en in oplossing hebben we het paar HSe ^- H ₃ O ⁺ ; dit paar ionen wordt waterstofselenide, aangeduid als H ₂ Se (aq) om het te onderscheiden van waterstofselenide, H ₂ Se (g).

Daarom is de structuur tussen H ₂ Se (ac) en H ₂ Se (g) zijn zeer verschillend; de eerste is omgeven door een waterige bol en heeft ionische ladingen, en de tweede bestaat uit een agglomeraat van moleculen in de gasfase.

H ₂ Se- moleculen kunnen nauwelijks met elkaar interageren door zeer zwakke dipool-dipoolkrachten. Selenium, hoewel het minder elektronegatief is dan zwavel, concentreert een hogere elektronendichtheid door het "weg te nemen" van de waterstofatomen.

Selenium hydrides tabletten

Als de H ₂ Se- moleculen worden blootgesteld aan buitengewone druk (honderden GPa), worden ze theoretisch gedwongen om te stollen door de vorming van Se-H-Se-bindingen; Dit zijn bindingen van drie centra en twee elektronen (3c-2e) waaraan waterstof deelneemt. Daarom beginnen de moleculen polymere structuren te vormen die een vaste stof definiëren.

Onder deze omstandigheden kan de vaste stof worden verrijkt met meer waterstof, wat de resulterende structuren volledig verandert. Verder wordt de samenstelling van het H _n Se- type , waarbij n varieert van 3 tot 6. Aldus hebben de seleenhydriden, gecomprimeerd door deze drukken, en in aanwezigheid van waterstof, chemische formules H ₃ Se tot H ₆ Se.

Aangenomen wordt dat deze met waterstof verrijkte seleenhydriden supergeleidende eigenschappen hebben.

Eigendommen

Fysiek uiterlijk

Kleurloos gas dat bij lage temperaturen naar rotte radijs en rotte eieren ruikt als de concentratie toeneemt. De geur is erger en intenser dan die van waterstofsulfide (wat al behoorlijk onaangenaam is). Dit is echter een goede zaak, omdat het de gemakkelijke detectie helpt en het risico op langdurig contact of inademing vermindert.

Wanneer het brandt, geeft het een blauwachtige vlam af die wordt geproduceerd door elektronische interacties in de seleniumatomen.

Moleculaire massa

80,98 g / mol.

Kookpunt

-41 ° C.

Smeltpunt

-66 ° C.

Dampdruk

9,5 atm bij 21 ° C.

Dichtheid

3,553 g / l.

pK

3.89.

Oplosbaarheid in water

0,70 g / 100 ml. Dit bevestigt het feit dat het seleniumatoom in H ₂ Se geen merkbare waterstofbruggen kan vormen met watermoleculen.

Oplosbaarheid in andere oplosmiddelen

-Oplosbaar in CS ₂ , wat niet verwonderlijk is door de chemische analogie tussen selenium en zwavel.

-Oplosbaar in fosgeen (bij lage temperaturen, aangezien het kookt bij 8 ° C).

Nomenclatuur

Zoals in de vorige paragrafen al is uitgelegd, varieert de naam van deze verbinding afhankelijk van het feit of H ₂ Se zich in de gasfase bevindt of is opgelost in water. Als het zich in water bevindt, wordt het waterstofselenhydrisch zuur genoemd, wat in anorganische termen niets meer is dan een hydracide. In tegenstelling tot gasvormige moleculen is het zuurkarakter ervan groter.

Maar of het nu gasvormig is of opgelost in water, het seleniumatoom behoudt dezelfde elektronische kenmerken; zijn valentie is bijvoorbeeld -2, tenzij het een oxidatiereactie ondergaat. Deze valentie van -2 is de reden waarom Seleni uro- waterstofselenide riep omdat het anion ^{2- is} ; dat reactiever en reducerender is dan S ^2- , zwavel.

Als u een systematische nomenclatuur gebruikt, moet u het aantal waterstofatomen in de verbinding specificeren. Aldus H ₂ genoemd: selenide di waterstof.

Selenide of hydride?

Sommige bronnen noemen het een hydride. Als het echt zo was, zou selenium positief geladen zijn +2 en waterstof negatief geladen -1: SeH ₂ (Se ²⁺ , H ^- ). Selenium is een elektronegatieve atoom dan waterstof, en daarom uiteindelijk “oppotten” de hoogste elektronendichtheid in de H ₂ Se -molecuul .

Als zodanig kan het bestaan ​​van seleniumhydride echter theoretisch niet worden uitgesloten. In feite zou het, met de aanwezigheid van de H ^- anionen, de Se-H-Se-bindingen vergemakkelijken, die volgens computationele studies verantwoordelijk zijn voor de vaste structuren die onder enorme druk worden gevormd.

Toepassingen

Metabool

Hoewel het tegenstrijdig lijkt, wordt het ondanks de grote toxiciteit van H ₂ Se in het lichaam geproduceerd via de metabolische route van selenium. Zodra het echter wordt geproduceerd, gebruiken cellen het als tussenproduct bij de synthese van seleniumeiwitten, anders wordt het gemethyleerd en uitgescheiden; een van de symptomen hiervan is de smaak van knoflook in de mond.

Industrieel

H ₂ wordt voornamelijk gebruikt om seleenatomen vaste structuren zoals halfgeleidermaterialen voegen; aan organische moleculen, zoals alkenen en nitrilen voor de synthese van organische seleniden; of naar een oplossing om metaalseleniden neer te slaan.

Referenties

1. Wikipedia. (2018). Waterstofselenide. Hersteld van: en.wikipedia.org
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
3. Atomistry. (2012). Waterstofselenide, H ₂ Se. Hersteld van: selenium.atomistry.com
4. Tang Y. & col. (2017). Waterstofselenide (H ₂ Se) dopantgas voor seleniumimplantatie. 21e internationale conferentie over ionenimplantatietechnologie (IIT). Tainan, Taiwan.
5. Chemische formulering. (2018). Waterstofselenide. Hersteld van: Formulacionquimica.com
6. PubChem. (2019). Waterstofselenide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Zhang, S. et al. (2015). Faseschema en hoge temperatuur supergeleiding van gecomprimeerde seleniumhydriden. Sci Rep.5, 15433; doi: 10.1038 / srep15433.
8. Acids.Info. (2019). Seleenzuur: eigenschappen en toepassingen van dit hydracide. Hersteld van: acidos.info/selenhidrico