カルコゲン化水素とは？わかりやすく解説

水、硫化水素、セレン化水素、3つの典型的なカルコゲン化水素

カルコゲン化水素（カルコゲンかすいそ）は、カルコゲンと水素の二元的化合物。水素化カルコゲンともいう。酸素、硫黄、セレン、テルル、ポロニウムと水素が化合して形成される。水は、この種の化合物として最初に発見されたものであり、1つの酸素原子と2つの水素原子を持ち、地球上で最も一般的な水素化カルコゲンでもある^[1]。

カルコゲン化二水素化合物

酸素族元素カルコゲンの主な水素化物（水を含む）はXをカルコゲンとして化学式H₂Xで表される。これらの化合物は三原子化合物であり、それらの構造は折れ線形分子構造で、極性を有す。水は、地球生物に必須な物質であり^[2]、地球の表面は70.9％が水である。他のカルコゲン化二水素化合物の殆どは毒性が高く、腐卵臭や野菜の腐敗臭を持つ。硫化水素は、低酸素環境下の分解でしばしば生じ、屁のようなにおいがある。硫化水素はまた火山ガスでもある。硫化水素は有毒ではあるが、人体では少量の硫化水素が産生され、細胞シグナル伝達に使用される。

水は他のカルコゲン化二水素を（少なくとも分子量がテルル化水素以下なら）溶かし、酸性の溶液となる。この溶液の酸性はハロゲン化水素よりも弱いが似た傾向があり、カルコゲンの原子量の増加に伴って酸性度を増し、水中でも同様の形になる（水をヒドロニウムH₃O⁺に、溶質をXH⁻イオンに変える）。ポロニウム化水素が水と酸性の溶液を作るのかどうか、或いは金属水素化物のような物質なのかはまだ分かっていない（アスタチン化水素参照）。

化合物	水溶液	化学式	p K _a
水	水	H₂O	13.995
硫化水素	硫化水素水	H₂S	7.0
セレン化水素	セレン化水素水	H₂Se	3.89
テルル化水素	テルル化水素水	H₂Te	2.6
ポロニウム化水素	ポロニウム化水素水	H₂Po	？

以下にこれらの化合物の特徴の一部を示す^[3]。

自然	H₂O	H₂S	H₂Se	H₂Te	H₂Po
融点（°C）	0.0	−85.6	−65.7	−51	−35.3
沸点（°C）	100.0	−60.3	−41.3	−4	36.1
$\Delta H_{f}^{\circ }\left(\mathrm {kJ\cdot mol} ^{-1}\right)$
二硫化水素	H₂S₂
二セレン化水素 ^[5]	H₂Se₂	—
テルル化水素 ^[6]	H₂Te₂	—	—

参考文献

^ “CIA – The world factbook”. Central Intelligence Agency. 2016年8月18日閲覧。
^ “About the International Decade for Action 'Water for Life' 2005-2015”. 2017年6月28日閲覧。
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 766–7
^ Sumathi, K.; Balasubramanian, K. (1990). “Electronic states and potential energy surfaces of H₂Te, H₂Po, and their positive ions”. Journal of Chemical Physics 92 (11): 6604–6619. Bibcode: 1990JChPh..92.6604S. doi:10.1063/1.458298.
^ Goldbach, Andreas; Saboungi, Marie-Louise; Johnson, J. A.; Cook, Andrew R.; Meisel, Dan (2000). “Oxidation of Aqueous Polyselenide Solutions. A Mechanistic Pulse Radiolysis Study”. J. Phys. Chem. A 104 (17): 4011–4016. Bibcode: 2000JPCA..104.4011G. doi:10.1021/jp994361g.
^ Hop, Cornelis E. C. A.; Medina, Marco A. (1994). “H₂Te₂ Is Stable in the Gas Phase”. Journal of the American Chemical Society 1994 (116): 3163–4. doi:10.1021/ja00086a072.

[1] “CIA – The world factbook”. Central Intelligence Agency. 2016年8月18日閲覧。

[2] “About the International Decade for Action 'Water for Life' 2005-2015”. 2017年6月28日閲覧。

[Greenwood766-3] Greenwood and Earnshaw, pp. 766–7

[Sumathi-4] Sumathi, K.; Balasubramanian, K. (1990). “Electronic states and potential energy surfaces of H₂Te, H₂Po, and their positive ions”. Journal of Chemical Physics 92 (11): 6604–6619. Bibcode: 1990JChPh..92.6604S. doi:10.1063/1.458298.

[5] Goldbach, Andreas; Saboungi, Marie-Louise; Johnson, J. A.; Cook, Andrew R.; Meisel, Dan (2000). “Oxidation of Aqueous Polyselenide Solutions. A Mechanistic Pulse Radiolysis Study”. J. Phys. Chem. A 104 (17): 4011–4016. Bibcode: 2000JPCA..104.4011G. doi:10.1021/jp994361g.

[6] Hop, Cornelis E. C. A.; Medina, Marco A. (1994). “H₂Te₂ Is Stable in the Gas Phase”. Journal of the American Chemical Society 1994 (116): 3163–4. doi:10.1021/ja00086a072.

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性質	H₂O₂	H₂S₂	H₂Se₂	H₂Te₂
融点（°C）	-0.43	−89.6	?	?
沸点（°C）	150.2 _（分解）	70.7	?	?

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