Zinkselenid

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Kristallstruktur
Struktur von Zinkselenid
__ Zn2+     __ Se2−
Allgemeines
Name Zinkselenid
Verhältnisformel ZnSe
CAS-Nummer 1315-09-9
PubChem 73979
Kurzbeschreibung

gelbe, geruchlose Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 144,33 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

5,42 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

> 1100 °C[1]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 301​‐​331​‐​373​‐​410
P: 261​‐​273​‐​301+310​‐​311​‐​501 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Giftig Umweltgefährlich
Giftig Umwelt-
gefährlich
(T) (N)
R- und S-Sätze R: 23/25​‐​33​‐​50/53
S: (1/2)​‐​20/21​‐​28​‐​45​‐​60​‐​61Vorlage:S-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
MAK

0,05 mg·m−3[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Zinkselenid (ZnSe) ist ein II-VI-Verbindungshalbleiter-Material. Der Halbleiter-Kristall besteht hier nicht aus einem reinen Element, wie z. B. Silicium, sondern 1:1 aus stöchiometrischen Mengen Zink-Kationen (Zn) und Selen-Anionen (Se).

Vorkommen[Bearbeiten]

Zinkselenid kommt natürlich in Form des Minerals Stilleit vor.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Zinkselenid kann durch Reaktion von Lösungen von Zinksulfat und Selenwasserstoff hergestellt werden.[4]

\mathrm{ZnSO_4 + H_2Se \longrightarrow ZnSe + H_2SO_4}

Ebenfalls möglich ist die Herstellung durch Reaktion von Zinkoxid mit Zinksulfid und Selen bei 800 °C[4]

\mathrm{2 \ ZnO +  ZnS + 3 \ Se \longrightarrow 3 \ ZnSe + SO_2}

oder durch Reaktion von Zinksulfid mit Selen(IV)-oxid.[4]

\mathrm{ZnS + SeO_2 \longrightarrow ZnSe + SO_2}

Die hexagonale Modifikation kann durch Einwirken von Selenwasserstoff auf Zinkchlorid-Dampf erhalten werden.[4]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Zinkselenid ist ein zitronengelbes Pulver, das löslich in rauchender Salzsäure unter Selenwasserstoff-Entwicklung ist. Es besitzt je nach Modifikation eine Kristallstruktur vom Zinkblende- (a = 5,67 Å) oder Wurtzit-Typ (a = 3,98, c = 6,53 Å).[4][5]

Verwendung[Bearbeiten]

ATR-Messkristalle für die Infrarotspektroskopie. Der gelbe Kristall in der Mitte besteht aus Zinkselenid.

Zinkselenid wird u. a. zur Herstellung optisch hochreflektiver Oberflächen verwendet, wo es in dünnen Schichten abwechselnd mit einem anderen Stoff, z. B. Kryolith im Vakuum aufgedampft wird (Vielschichtspiegel in der Lasertechnik). Außerdem ist es im Gegensatz zu normalem Glas sowohl im infraroten Bereich als auch im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent. Es eignet sich deshalb besonders zur Herstellung von optischen Fenstern und Fokussierlinsen für z. B. CO2-Laser oder Festkörperlaser. Die optischen Eigenschaften des Materials können genutzt werden, um die eigentliche Bearbeitungswellenlänge zu transmittieren, und ermöglichen gleichzeitig die Transmission eines meist roten Halbleiterlasers zur Justage des Strahlengangs.

Die Infrarottransparenz von Zinkselenid macht es auch interessant für den Einsatz in der Infrarotspektroskopie. Der nutzbare Spektralbereich liegt zwischen 20.000 und 650 cm−1 (0,5 bis 15 µm)[6]. In diesem Bereich wird Zinkselenid als Messkristall für die Technik der abgeschwächten Totalreflexion (vgl. ATR-Spektroskopie) eingesetzt. Hier wird das Material auch als Irtran-1 bezeichnet. Es gilt bei vielen Routineanwendungen als eines der bevorzugten Ersatzmaterialien für das sehr giftige Thalliumbromidiodid (KRS-5). Der Brechungsindex der beiden Materialien ist in diesem Bereich sehr ähnlich. Der Brechungsindex von ZnSe bei 1000 cm−1 liegt bei 2,4[6]. Es ist jedoch nicht geeignet für den Einsatz in Verbindung mit starken Säuren und Basen, da diese die Oberfläche ätzen. Ähnliches gilt für Komplexbildner wie EDTA und Ammoniak.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Kommt Zinkselenid mit Säuren in Kontakt, wird sehr giftiges Selenwasserstoffgas freigesetzt.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f Eintrag zu Zinkselenid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 11.11.2007 (JavaScript erforderlich)
  2. a b Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Selenverbindungen“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Selenverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. April 2012 (JavaScript erforderlich).
  3. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. a b c d e  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, Band II, Seite 1028. 1978, ISBN 3-432-87813-3.
  5.  Rolf Sauer: Halbleiterphysik: Lehrbuch für Physiker und Ingenieure. Oldenbourg Verlag, 2008, ISBN 348658863-X, S. 402 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. a b Zinc Selenide (ZnSe). International Crystal Laboratories., abgerufen am 4. Mai 2010 (Transimissionsspektrum von ZnSe im mittelinfrarotem Bereich).