Триселенид дицезия

Триселенид дицезия — бинарное неорганическое соединение цезия и селена с формулой Cs₂Se₃. По химической природе это полиселенид: в составе два катиона цезия Cs⁺ со степенью окисления +1 (единственно возможной для щелочных металлов) и анион трисезенида [Se–Se–Se]²⁻ — зигзагообразная цепочка из трёх атомов селена с суммарным зарядом −2. Средняя степень окисления каждого атома селена в этом полиселенидном анионе составляет −2/3. Международные синонимы: dicesium triselenide, cesium triselenide.

Кристаллическая структура и молярная масса

Cs₂Se₃ кристаллизуется в ромбической сингонии, пространственная группа Cmc2₁. Параметры элементарной ячейки: a = 0,8015 нм, b = 1,1406 нм, c = 0,8282 нм, Z = 4. Структурный тип — трисульфид дикалия K₂S₃, то есть цепочечная упаковка полихалькогенидных анионов, разделённых крупными катионами щелочного металла.

Молярная масса — 502,69 г/моль (расчётная: 2 × 132,905 + 3 × 78,96). Температура конгруэнтного плавления — 338 °C.

В природе соединение не встречается. Синтезируется искусственно.

Химические свойства и условия хранения

Как и другие полиселениды щелочных металлов, Cs₂Se₃ неустойчив к воздействию влаги и кислорода воздуха: при контакте с ними постепенно разлагается с выделением элементного селена. Это определяет требования к хранению и транспортировке: запаянные стеклянные ампулы в инертной атмосфере (аргон, азот). Вскрытие ампул — только в сухой перчаточной камере или при строгом соблюдении режима инертной атмосферы.

Реакций с неполярными органическими растворителями и большинством солей не наблюдается. Взаимодействует с кислотами и водой с разложением полиселенидного аниона. Для хранения, транспортировки и работы с соединением применяют закрытые герметичные контейнеры, изолированные от влаги, кислорода и кислотных паров.

Получение

Основной подтверждённый лабораторный метод — реакция стехиометрических количеств металлического цезия и элементного селена в жидком аммиаке под давлением при низкой температуре. Возможно также прямое твердофазное сплавление компонентов.

Применение: реакционный флюс в синтезе халькогенидов

Основная задокументированная область применения триселенида дицезия — реакционный флюс для высокотемпературного твердофазного синтеза сложных тернарных и кватернарных халькогенидных соединений. Расплав Cs₂Se₃ при температурах 600–1300 °C служит реакционной средой, в которой кристаллизуются полупроводниковые, термоэлектрические и суперпроводящие халькогениды с уникальными кристаллическими структурами — в частности, соединения с атомами урана, тория, ртути, галлия, меди и переходных металлов в сочетании с селеном.

Реакционный флюс на основе Cs₂Se₃ позволяет синтезировать монокристаллы, которые другими методами получить крайне затруднительно. Именно низкая температура плавления (338 °C) и высокая реакционная активность полиселенидного аниона обеспечивают уникальные условия для роста кристаллов при контролируемых параметрах.

Как реагент в аналитической химии и материаловедении применяется преимущественно в исследовательских лабораториях и при производстве специализированных халькогенидных материалов для электроники и оптоэлектроники.

По теме синтеза халькогенидных соединений цезия см. также: трисульфид дицезия Cs₂S₃ и селенид дицезия Cs₂Se — структурные аналоги с близкими условиями синтеза и применения.

Токсичность и требования безопасности

Cs₂Se₃ — соединение селена. Все неорганические соединения селена относятся к токсичным веществам. По транспортной классификации ООН соединения селена перевозятся как опасный груз класса 6.1 (токсичные вещества). При нагревании или разложении возможно выделение токсичных паров соединений селена.

Хроническое воздействие соединений селена вызывает поражение дыхательных путей, кожи, ногтей, печени и почек. Работать с Cs₂Se₃ допустимо только при наличии вытяжной вентиляции или в перчаточной камере, с использованием защитных перчаток, очков и лабораторного халата. Хранение — в запаянных ампулах, изолированно от влаги, кислот и окислителей, в тёмном проветриваемом месте.

Форма поставки

Триселенид дицезия поставляется в виде кристаллов в запаянных стеклянных ампулах в инертной атмосфере. Квалификация: для исследовательских и лабораторных целей. Объём и сроки поставок согласовываются индивидуально в зависимости от потребности.