Seleniuro: proprietà
Il seleniuro è un anione in cui il selenio ha numero di ossidazione -2 ed è la base coniugata dell’idrogeno seleniuro HSe–.
La chimica del seleniuro in cui è presente il selenio, che appartiene al gruppo 16 detto gruppo dei calcogeni come lo zolfo, è simile a quella dello ione solfuro S2-
Alcuni seleniuri sono presenti un natura in alcuni minerali. In particolare i seleniuri di rame sono i minerali di selenio più comuni. Il seleniuro di rame (II) CuS è noto in mineralogia come klockmannite, mentre quello di rame (I) Cu2Se si presenta sotto due forme polimorfiche ovvero berzelianite (isometrica) e bellidoite (tetragonale). In natura esistono ulteriori seleniuri di rame come l’ umangite, Cu3Se2 e l’athabascaite , Cu5Se4.
Proprietà acido base
L’acido selenidrico è un acido diprotico che si dissocia secondo gli equilibri:
H2Se ⇄ HS– + H+
Regolato dalla costante Ka1 pari a 1.3 · 10-4
HS– ⇄ S2- + H+
Regolato dalla costante Ka2 pari a 1.0 · 10-11
Pertanto in condizioni acide prevale l’acido selenidrico, in condizioni neutre l’idrogenoseleniuro e in condizioni basiche il seleniuro.
I seleniuri metallici solubili si dissociano e lo ione idrolizza secondo l’equilibrio:
S2- + H2O ⇄ HS– + OH–
La costante di idrolisi Kb2 è data da:
Kb2 = Kw/Ka2 = 1.0 · 10-14/1.0 · 10-11 = 1.0 · 10-3 = [HS–] [OH–]/[S2-]
Tali soluzioni hanno quindi un pH elevato. Ad esempio in una soluzione contenente S2- con concentrazione 0.10 M si ha che all’equilibrio:
[HS–] = [OH–] = x
[S2-] = 0.10-x
Sostituendo questi valori:
Kb2 = 1.0 · 10-3 = (x)(x)/ 0.10-x
Da cui x = 0.0010
Pertanto pOH = – log 0.0010 = 2.0 e pH = 12
Seleniuri metallici
Tra i seleniuri metallici rivestono particolare importanza quello di sodio, zinco, rame, piombo, indio e gallio.
Essi rappresentano un’importante classe di semiconduttori nanostrutturati che presentano uno stretto gap di banda. Sono quindi potenziali candidati per celle solari, rilevatori e laser a infrarossi (IR) e applicazioni termoelettriche.
Nanoparticelle di selenio con un diametro di circa 20 nm si ottengono per riduzione del cloruro di selenio (IV) SeCl4 con sodio boroidruro a – 10°C. La reazione con argento a 60°C porta alla formazione di nanoparticelle di seleniuro di argento Ag2Se. Quest’ultimo è trasformato in MeSe (M = Cd, Zn, Pb) attraverso reazioni di scambio cationico con ioni corrispondenti.
Negli ultimi due decenni, i calcogenuri di metalli di transizione sono stati ampiamente studiati a causa delle loro potenziali applicazioni come semiconduttori, supercondensatori, fotocatalizzatori , superconduttori, sensori elettrochimici, elettrodi autoriparabili, materiali termoelettrici, rilevatori a infrarossi, elettrodi in celle solari, celle a combustibile e come catalizzatori per la scissione dell’acqua.
I band gaps dei seleniuri metallici sono regolabili con dimensioni e morfologia . Tra i seleniuri metallici più importanti vi è il seleniuro di cadmio che, sotto forma di nanoparticelle, è ampiamente studiate per la conversione dell’energia solare . L’ emissione blu (centrata a 450 nm) è ottenuta da piccole nanoparticelle di CdSe (<2 nm), mentre l’emissione rossa (centrata a 650 nm) richiede nanoparticelle di CdSe più grandi (>5 nm). Il cambiamento nel colore dell’emissione in funzione delle dimensioni è dovuto al confinamento quantico ; il bandgap aumenta al diminuire delle dimensioni delle nanoparticelle.
Tra i seleniuri metallici riveste particolare importanza il seleniuro di zinco ZnSe utilizzato usato per le forme II-VI dei diodi ad emissione luminosa (LED) e dei diodi laser. Il seleniuro di zinco è un semiconduttore ed è utilizzato nei rilevatori di raggi X e gamma e come materiale ottico a infrarossi. Il seleniuro di manganese è un semiconduttore di tipo p e utilizzato nei supercondensatori, nelle batterie, nella rilevazione chimica e in campo termoelettrico.
il 18 Gennaio 2022