Моносульфид меди
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Сульфид меди | |
| Другие имена | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.884 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| CuS | |
| Молярная масса | 95.611 g/mol |
| Появление | черный порошок или комочки |
| Плотность | 4,76 г/см 3 |
| Температура плавления | выше 500 ° C (932 ° F; 773 К) (разлагается) [2] |
| 0,000033 г/100 мл (18 °С) | |
Произведение растворимости ( K sp ) | 6 х 10 −37 [1] |
| Растворимость | растворим в HNO 3 , NH 4 OH , KCN нерастворим в HCl , H 2 SO 4 |
| -2.0·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( n D ) | 1.45 |
| Структура | |
| шестиугольный | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
 | |
| H413 | |
| П273 , П501 | |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
ПЭЛ (допустимо) | СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [3] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [3] |
IDLH (Непосредственная опасность) | СВВ 100 мг/м 3 (туз С) [3] |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Оксид меди(II) |
Другие катионы | сульфид цинка |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
меди представляет собой химическое соединение меди серы и Моносульфид . Первоначально считалось, что он встречается в природе как темно-синий минерал ковеллин . Однако позже было показано, что это скорее соединение меди, формула Cu. + 3 S(S 2 ). [4] CuS является умеренным проводником электричества. [5] Черный коллоидный осадок CuS образуется при сероводорода H 2 S через растворы солей Cu(II). барботировании [6] Это одно из ряда бинарных соединений меди и серы ( см. в разделе « сульфид меди »), которое вызвало интерес из-за его потенциального использования в катализе. обзор этой темы [7] и фотоэлектрика . [8]
Производство
[ редактировать ]Моносульфид меди можно получить пропусканием газообразного сероводорода в раствор соли меди (II) .
Альтернативно его можно получить плавлением избытка серы с сульфидом меди(I) или осаждением сероводородом из раствора безводного хлорида меди(II) в безводном этаноле .
Реакция меди с расплавленной серой с последующим кипячением гидроксида натрия и реакция сульфида натрия с водным сульфатом меди также приводят к образованию сульфида меди.
Структура и связь CuS
[ редактировать ]Сульфид меди кристаллизуется в гексагональной кристаллической системе, и это форма минерала ковеллита . Существует также аморфная форма высокого давления. [9] который на основании спектра комбинационного рассеяния был описан как имеющий искаженную структуру ковеллита. аморфной полупроводниковой форме при комнатной температуре, полученной в результате реакции комплекса этилендиамина Cu (II) с тиомочевиной , которая превращается в кристаллическую форму ковеллита при 30 ° C. Сообщалось об [10]
Кристаллическая структура ковеллита сообщалось несколько раз. [11] [12] [13] и хотя эти исследования в целом согласны с присвоением пространственной группы P6 3 /mmc, существуют небольшие расхождения в длинах связей и углах между ними. Уэллс назвал эту структуру «экстраординарной». [14] и сильно отличается от оксида меди (II) , но похож на CuSe ( клокманнит ). Элементарная ячейка ковеллита содержит 6 формульных единиц (12 атомов), в которых:
- Атомы 4 Cu имеют тетраэдрическую координацию (см. иллюстрацию).
- Атомы 2 Cu имеют тригональную плоскую координацию (см. иллюстрацию).
- Две пары атомов S находятся на расстоянии всего 207,1 пм друг от друга. [13] что указывает на наличие связи SS (дисульфидного звена).
- два оставшихся атома S образуют тригональные плоские треугольники вокруг атомов меди и окружены пятью атомами Cu в пятиугольной бипирамиде (см. иллюстрацию).
- Атомы S на каждом конце дисульфидного звена тетраэдрически координированы с 3 тетраэдрически координированными атомами Cu и другим атомом S в дисульфидном звене (см. иллюстрацию).
Формулировка сульфида меди в виде Cu II S (т.е. не содержащий связи сера-сера) явно несовместим с кристаллической структурой, а также противоречит наблюдаемому диамагнетизму. [15] поскольку соединение Cu(II) имело бы объявление 9 конфигурации и, как ожидается, будет парамагнитным. [6]
Исследования с использованием XPS [16] [17] [18] [19] указывают на то, что все атомы меди имеют степень окисления +1. Это противоречит формулировке, основанной на кристаллической структуре и подчиняющейся правилу октетов , которая встречается во многих учебниках (например, [6] [20] ), описывающее CuS как содержащее как Cu я и Cu II т.е. (с + ) 2 у.е. 2+ ( С2 ) 2− С 2− . Альтернативная формулировка: (Cu + ) 3 (С 2− )(S 2 ) − было предложено и подтверждено расчетами. [21] Композицию следует интерпретировать не как содержащую анион-радикал, а как наличие делокализованной валентной «дыры». [21] [22] Исследования электронного парамагнитного резонанса по осаждению солей Cu(II) показывают, что восстановление Cu(II) до Cu(I) происходит в растворе. [23]
|  |  |  |  |
| шариковая модель части Кристаллическая структура ковеллита | тригональный плоский координация меди | четырехгранный координация меди | тригонально-бипирамидальный координация серы | четырехгранный координация серно-дисульфидного подразделения |
См. также
[ редактировать ]- Сульфид меди для обзора всех фаз сульфида меди.
- Сульфид меди(I) , Cu 2 S
- Ковеллит
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ролли Дж. Майерс (1986). «Новое низкое значение второй константы диссоциации H2S: его история, его лучшее значение и его влияние на преподавание сульфидного равновесия». Дж. Хим. Образование . 63 (8): 687. Бибкод : 1986ЖЧЭд..63..687М . дои : 10.1021/ed063p687 .
- ^ Блачник Р.; Мюллер, А. (2000). «Образование Cu 2 S из элементов I. Медь применяют в виде порошков». Термохимика Акта . 361 (1–2): 31–52. дои : 10.1016/S0040-6031(00)00545-1 .
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0150» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Лян, В., Вангбо, М.Х. (1993) Анизотропия проводимости и структурный фазовый переход в ковеллите CuS Solid State Communications, 85 (5), 405-408
- ^ Уэллс А.Ф. (1962) Структурная неорганическая химия, 3-е издание Oxford University Press
- ^ Jump up to: а б с Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Кучмий, С.Ю.; Коржак А.В.; Раевская А.Е.; Крюков А.И. (2001). «Катализ восстановления метилвиологена сульфидом натрия наночастицами CuS». Теоретическая и экспериментальная химия . 37 (1). Нью-Йорк: Спрингер: 36–41. дои : 10.1023/А:1010465823376 . S2CID 91893521 .
- ^ Мане, РС; Компакт-диск Локханде (июнь 2000 г.). «Метод химического осаждения тонких пленок халькогенидов металлов». Химия и физика материалов . 65 (1): 1–31. дои : 10.1016/S0254-0584(00)00217-0 .
- ^ Пейрис, М; Суини, Дж.С.; Кэмпбелл, Эй Джей; Хайнц Д.Л. (1996). «Аморфизация ковеллита CuS, вызванная давлением». Дж. Хим. Физ . 104 (1): 11–16. Бибкод : 1996ЖЧФ.104...11П . дои : 10.1063/1.470870 .
- ^ Грихальва, Х.; Иноуэ, М.; Боггаварапу, С.; Калверт, П. (1996). «Аморфные и кристаллические сульфиды меди, CuS». Дж. Матер. Хим . 6 (7): 1157–1160. дои : 10.1039/JM9960601157 .
- ^ Офтедал, И. (1932). «Die Kristalstruktur des Covellins (CuS)». З. Кристаллогр . 83 (1–6): 9–25. дои : 10.1524/zkri.1932.83.1.9 . S2CID 101164006 .
- ^ Берри, Л.Г. (1954). «Кристаллическая структура ковеллита CuS и клокманнита CuSe». Американский минералог . 39 :504.
- ^ Jump up to: а б Эванс, Х.Т. младший; Коннерт Дж. (1976). «Уточнение кристаллической структуры ковеллита». Американский минералог . 61 : 996–1000.
- ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений. Архивировано 12 января 2012 г. в Wayback Machine.
- ^ Накаи, И.; Сугитани, Ю.; Нагашима, К.; Нива, Ю. (1978). «Рентгенофотоэлектронно-спектроскопическое исследование медных минералов». Журнал неорганической и ядерной химии . 40 (5): 789–791. дои : 10.1016/0022-1902(78)80152-3 .
- ^ Фолмер, JCW; Еллинек Ф. (1980). «Валентность меди в сульфидах и селенидах: исследование рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии». Журнал менее распространенных металлов . 76 (1–2): 789–791. дои : 10.1016/0022-5088(80)90019-3 .
- ^ Фолмер, JCW; Еллинек Ф.; Чалис ГХМ (1988). «Электронная структура пиритов, особенно CuS 2 и Fe 1- x Cu x Se 2 : РФЭС и мессбауэровское исследование». Журнал химии твердого тела . 72 (1): 137–144. Бибкод : 1988JSSCh..72..137F . дои : 10.1016/0022-4596(88)90017-5 .
- ^ Го, Юго-Запад; Бакли А.Н.; Лэмб Р.Н. (февраль 2006 г.). «Сульфид меди (II)?». Минеральное машиностроение . 19 (2): 204–208. дои : 10.1016/j.mineng.2005.09.003 .
- ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Передовая неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
- ^ Jump up to: а б Лян, В.; Вангбо М, -Х (февраль 1993 г.). «Анизотропия проводимости и структурный фазовый переход в ковеллите CuS». Твердотельные коммуникации . 85 (5): 405–408. Бибкод : 1993SSCom..85..405L . дои : 10.1016/0038-1098(93)90689-К .
- ^ Нодзаки, Х; Шибата, К; Охаши, Н. (апрель 1991 г.). «Металлическая дырочная проводимость в CuS». Журнал химии твердого тела . 91 (2): 306–311. Бибкод : 1991ЖССЧ..91..306Н . дои : 10.1016/0022-4596(91)90085-В .
- ^ Лютер, GW; Теберг С.М.; Розан Т.Ф.; Рикард Д.; Роулендс CC; Олдройд А. (февраль 2002 г.). «Кластеры водного сульфида меди как промежуточные продукты при образовании сульфида меди». Окружающая среда. наук. Технол . 36 (3): 394–402. Бибкод : 2002EnST...36..394L . дои : 10.1021/es010906k . ПМИД 11871554 .