三酸化セレン (13768-86-0) の物理的および化学的性質
三酸化セレン
特殊材料製造、表面処理および太陽光発電部品用途向けに供給される、多湿性の結晶性粉末状無機酸化剤。
| CAS番号 | 13768-86-0 |
| ファミリー | 無機酸化物 |
| 標準形態 | 粉末または結晶固体 |
| 一般的な規格 | EP |
三酸化セレンはセレンが+6の酸化状態にある無機分子性酸化物であり、酸性酸化物（セレン（VI）酸化物）および強力な無機酸化剤として最も適切に分類される。固体は多湿性の結晶性物質として存在し、固体状態では緻密な高分子/オリゴマーのネットワークを形成する。分子記述子では形式上の分子組成を\(\ce{O3Se}\)（一般的には\(\ce{SeO3}\)と表記）として示し、中性の共有結合性セレン酸化物である。電子的には、この酸化物中のセレンは高い酸化状態（+6）にあり、分子は三つの酸素原子を有し電子密度を受け入れることができる——これは計算されたトポロジカル極性表面積が51.2 Ųであり、記述子表に示された水素結合アクセプター部位が3つであることに反映されている。
化学的には、三酸化セレンは酸無水物として機能し、水と反応して強酸性のセレン酸 \(\ce{H2SeO4}\) を生成する。実際にはこの酸化物は強い酸化剤かつ水反応性物質として振る舞い、水と接触するとセレン酸およびセレネート種を生成し、強酸性溶液を形成し急速加水分解に伴い発熱する。毒性および環境影響は高価数無機セレンに準じ、本化合物は腐食性を持ち、粉塵状で吸入または摂取されると容易に吸収され、水系への放出は水生生物に有害である。
この物質に関して報告されている一般的な市販規格はEPである。
基本的物理特性
密度
実験値で報告された密度は、結晶固体として高い比重を示す。密度は\(68\,^\circ\mathrm{F}\)（約20℃）で3.6とされ（水より重く沈む）、\(3.6\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\)と記載されている。高い密度は、緻密な無機酸化物格子と、組成式\(\ce{O3Se}\)に含まれる重いカルコゲン原子（セレン）が存在することと整合する。
融点または分解点
融点は\(244\,^\circ\mathrm{F}\)（同一情報源での換算は約\(118\,^\circ\mathrm{C}\)）と報告されている。熱分解は\(180\,^\circ\mathrm{C}\)での発生が記載されている。利用者は、記録された熱イベントは、結晶相の融解開始と高温での分解を反映している可能性があることに留意すべきである。固体状態の試料は試料の履歴や大気条件により部分的な分解または昇華を起こすこともある。
水への溶解度
水への溶解度は「非常に良好」と質的に報告されている。実際には、\(\ce{SeO3}\)は\(\ce{H2O}\)と激しく反応してセレン酸を生成するため、観察される高い溶解度は単なる物理的溶解ではなく化学変換が伴う。
溶液のpH（質的挙動）
水接触によって強酸性溶液が生成されるのは、\(\ce{SeO3}\)が加水分解してセレン酸 \(\ce{H2SeO4}\) を形成するからである。したがって水溶液は強酸性（低pH）を示し、酸–塩基および腐食性の観点から強酸および酸化剤溶液として振る舞う。
化学的性質
酸–塩基挙動
三酸化セレンはセレン酸の酸無水物であり、古典的な酸性酸化物としての性質を示す。水と接触すると\(\ce{H2SeO4}\)に加水分解し、塩基とは反応して\(\ce{SeO4^{2-}}\)を含むセレネート塩を生成する。高酸化状態の非金属酸化物として塩基性は示さず、非気体環境下では加水分解により電子受容体およびプロトン生成種として機能する。
反応性と安定性
この化合物は強力な酸化剤に分類され、水反応性がある。水と劇的に反応し、有機・無機の還元剤を酸化することができる。還元物（多くの有機化合物、金属、シアン化物、エステル、チオシアン酸塩など）との反応は発熱を伴い、発火・爆発の危険もある。固体は多湿性をもち、加熱や分解時に腐食性および有毒な煙を放出する可能性がある。安定性管理には、粉塵制御、可燃物との接触回避、還元性不純物の除外が不可欠である。
分子およびイオンパラメータ
分子式および分子量
主要な計算分子式は\(\ce{O3Se}\)（同様に\(\ce{SeO3}\)と表記）である。計算記述子に基づく分子量および正確質量は次のとおり： - 分子量：\(126.97\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) - 正確質量／単一同位体質量：\(127.90127\)
その他の計算記述子：トポロジカル極性表面積 \(51.2\)、水素結合供与体数 0、水素結合受容体数 3、回転可能結合数 0、形式上の電荷 0。
SMILESおよびInChI識別子（インラインコード）：
- SMILES: O=[Se](=O)=O
- InChI: InChI=1S/O3Se/c1-4(2)3
- InChIKey: VFLXBUJKRRJAKY-UHFFFAOYSA-N
構成イオン
純固体状態では三酸化セレンは形式電荷0の中性共有結合性分子酸化物である。水溶液中ではセレン酸 \(\ce{H2SeO4}\) およびpHに依存してセレネート陰イオン \(\ce{SeO4^{2-}}\) に変換される。無水固体中に安定した単純なイオン性構成物はなく、イオン種は加水分解と酸解離に続く溶液現象である。
識別子および別名
登録番号およびコード
- CAS番号: 13768-86-0
- EC番号（欧州共同体番号）: 237-385-1
- UN番号（輸送参照）: 3283
- DSSTox物質ID: DTXSID50895004
- ICSC番号: 0949
- 日化資番号: J43.597J
- ウィキデータ識別子: Q6070
記述子フィールドにもInChIおよびInChIKeyが記録されている（分子セクション参照）。
別名および一般名称
記録されている別名および代替名（提供された識別子の一部抜粋）： - 三酸化セレン - 酸化セレン (SeO3) - セレノニリデンオキサン - セレン酸無水物 - トリオキシド、セレン - セレン(VI)トリオキシド - O3Se
これらの別名を調達および仕様書で使用する際は、曖昧さを避けるため登録番号と照合することが推奨される。
工業的および商業的用途
機能的役割および使用分野
三酸化セレンは工業的に酸化物の前駆物質として、また高価数セレン種を必要とする用途向けにセレン酸の供給源として使用される。この化学物質は、セレン化学や薄膜セレン誘導体が用いられる光電池および太陽エネルギー機器の製造で文献的に使用例がある。より一般的には、この化学クラスの材料は、特殊製造工程に使用されるセレネート塩の酸化剤または前駆体として機能することができる。
典型的な用途例
明示的に報告されている用途：光電池および太陽エネルギー装置の製造。実際には、高価価セレン酸化剤またはセレン酸の供給源が必要な場合に選択される物質であり、その選択は酸化力および\(\ce{H2SeO4}\)またはセレネート種への変換の容易さに基づいています。現在のデータ文脈においては追加の簡潔な用途概要は利用できませんが、実際には上記で記述した一般的な性質に基づいて選択されます。
安全性および取扱い概観
健康および環境に対する危険性
三酸化セレンは吸入、摂取、または皮膚接触によって急性および慢性的な毒性を示します。曝露により呼吸器刺激、気管支痙攣、肺炎、胃腸症状、特徴的なニンニク様呼気臭が生じることがあります。反復または長期間の曝露は全身性影響（脱毛や爪の変化を伴うセレノーシス、神経症状、生殖パラメータへの潜在的影響を含む）を引き起こす可能性があります。本物質は皮膚、眼、呼吸器に対して腐食性があり、接触すると重度の火傷を引き起こします。毒性学的概要に記載された慢性経口最低リスクレベルは\(0.005\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{day}^{-1}\)です。環境面では、水中への放出は水生生物に有害であり、セレネート種の酸化性および移動性により、封じ込めおよび廃水処理の考慮が重要となります。
緊急対応措置としては、曝露からの速やかな隔離、多量の水による洗浄（眼・皮膚）、吸入時の呼吸補助、摂取後の嘔吐誘発回避が推奨されます。速やかに医療機関を受診してください。
保管および取扱い上の注意点
強力な酸化剤であり、水反応性かつ腐食性の固体として取り扱ってください。主な注意事項： - 乾燥した換気の良い場所に保管し、可燃性物質、還元剤、有機物と分離してください。 - 粉塵の発生を防ぎ、空気中粉塵の管理（局所排気装置の使用）を行ってください。 - 適切な個人用保護具（PPE）を使用してください：粉塵・エアロゾル対策の呼吸用保護具、化学薬品耐性手袋、眼・顔面保護具、防護服。 - 湿気との接触を避け、可燃性吸収材（例：おがくず）との接触を許さないでください。 - 流出時は周囲を隔離し、環境への放出を防止し、可燃性吸収材の使用は避けてください。地域の規制に従い適切な容器に回収して処分してください。 詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品別安全データシート（SDS）および現地法令を参照してください。
