Monosulfid měďnatý - Copper monosulfide

Monosulfid měďnatý
Sulfid měďnatý.PNG
Jména
Název IUPAC
Sulfid měďnatý
Ostatní jména
Covellit
Sulfid měďnatý
Síran měďnatý
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.013.884 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 215-271-2
Číslo RTECS
  • GL8912000
UNII
Vlastnosti
CuS
Molární hmotnost95,611 g / mol
Vzhledčerný prášek nebo hrudky
Hustota4,76 g / cm3
Bod tánínad 500 ° C (932 ° F; 773 K) (rozkládá se)[2]
0,000033 g / 100 ml (18 ° C)
6 x 10−37[1]
Rozpustnostrozpustný v HNO3, NH4ACH, KCN
nerozpustný v HCl, H2TAK4
-2.0·10−6 cm3/ mol
1.45
Struktura
šestihranný
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS09: Nebezpečnost pro životní prostředí
H413
P273, P501
NIOSH (Limity expozice USA zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 1 mg / m3 (jako Cu)[3]
REL (Doporučeno)
TWA 1 mg / m3 (jako Cu)[3]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
TWA 100 mg / m3 (jako Cu)[3]
Související sloučeniny
jiný anionty
Oxid měďnatý
jiný kationty
sulfid zinečnatý
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Monosulfid měďnatý je chemická sloučenina z měď a síra. Původně se předpokládalo, že se v přírodě vyskytuje jako tmavý indigo modrý minerál covellit. Později se však ukázalo, že jde o sloučeninu mědi, vzorec Cu+3S (S.2).[4] CuS je mírný vodič elektřiny.[5] Když se vytvoří černá koloidní sraženina CuS sirovodík, H2S, je probubláván roztoky solí Cu (II).[6] Je to jedna z řady binárních sloučenin mědi a síry (viz sirník měďnatý pro přehled tohoto tématu) a přitahoval zájem kvůli jeho možnému použití při katalýze[7] a fotovoltaika.[8]

Výrobní

Monosulfid měďnatý lze připravit průchodem sirovodík plyn do roztoku měď (II) sůl.

Alternativně může být připraven roztavením přebytku síra s sulfid měďnatý nebo srážením sirovodíkem z bezvodého roztoku chlorid měďnatý v bezvodém stavu ethanol.

Reakce mědi s roztavenou sírou s následným varem hydroxid sodný a reakce sulfid sodný s vodným síran měďnatý bude také vyrábět sirník měďnatý.

Struktura CuS a vazba

Sulfid měďnatý krystalizuje v hexagonálním krystalovém systému a toto je forma minerálu covellit. Existuje také amorfní forma vysokého tlaku[9] které na základě Ramanovo spektrum byl popsán jako mající zkreslenou covellitní strukturu. Polovodivá forma amorfní pokojové teploty vyrobená reakcí Cu (II) ethylendiamin komplex s thiomočovina Bylo popsáno, že při 30 ° C se transformuje do krystalické formy satelitů.[10]
Krystalová struktura covellitu byla popsána několikrát,[11][12][13] a zatímco tyto studie se obecně shodují na přidělení vesmírná skupina P63/ mmc existují malé odchylky v délkách vazeb a úhlech mezi nimi. Strukturu popsal Wells jako „mimořádnou“[14] a je zcela odlišný od oxid měďnatý, ale podobně jako CuSe (klockmannite ). Buněčná jednotková buňka obsahuje 6 vzorcových jednotek (12 atomů), ve kterých:

  • 4 atomy Cu mají čtyřstěnnou koordinaci (viz obrázek).
  • 2 atomy Cu mají trigonální rovinnou koordinaci (viz obrázek).
  • 2 páry atomů S jsou od sebe vzdáleny pouze 207,1 pm[13] což naznačuje existenci vazby S-S (disulfidová jednotka).
  • 2 zbývající atomy S tvoří trigonální rovinné trojúhelníky kolem atomů mědi a jsou obklopeny pěti atomy Cu v pětiúhelníkovém bipyramidu (viz obrázek).
  • Atomy S na každém konci disulfidové jednotky jsou čtyřstěnně koordinovány na 3 čtyřstěnně koordinované atomy Cu a druhý atom S v disulfidové jednotce (viz obrázek).

Formulace sulfidu mědi jako CuIIS (tj. Neobsahující žádnou vazbu síra-síra) je zjevně nekompatibilní s krystalovou strukturou a také v odchylce od pozorovaného diamagnetismu[15] jako sloučenina Cu (II) bude mít d9 konfigurace a lze očekávat, že bude paramagnetická.[6]
Studie využívají XPS[16][17][18][19] naznačte to Všechno atomů mědi má oxidační stav +1. To je v rozporu s formulací založenou na krystalové struktuře a dodržování oktetové pravidlo který se nachází v mnoha učebnicích (např.[6][20]) popisující CuS jako obsahující oba CuJá a CuII tj. (Cu+)2Cu2+(S.2)2−S2−. Alternativní formulace jako (Cu+)3(S.2−) (S.2)− bylo navrženo a podpořeno výpočty.[21]Formulace by neměla být vykládána tak, že obsahuje radikální anion, ale spíše že existuje delokalizovaná valenční „díra“.[21][22]Elektronová paramagnetická rezonance studie srážení solí Cu (II) ukazují, že ke snížení Cu (II) na Cu (I) dochází v roztoku.[23]

Covellite-xtal-CM-3D-balls.png
Covellite-Cu1-coordination-3D-balls.png
Covellite-Cu2-coordination-3D-balls.png
Covellite-S1-coordination-3D-balls.png
Covellite-S2-coordination-3D-balls.png
model s míčkem a hůlkou části
krystalová struktura covellit
trigonální planární
koordinace mědi
čtyřboká
koordinace mědi
trigonální bipyramidální
koordinace síry
čtyřboká
koordinace sirné noty disulfidové jednotky

Viz také

Reference

  1. ^ Rollie J. Myers (1986). „Nová nízká hodnota pro druhou disociační konstantu pro H2S: její historie, její nejlepší hodnota a její dopad na výuku sulfidových rovnováh.“ J. Chem. Educ. 63 (8): 687. Bibcode:1986JChEd..63..687M. doi:10.1021 / ed063p687.
  2. ^ Blachnik, R .; Müller, A. (2000). „Vznik Cu2S z prvků I. Měď používaná ve formě prášků ". Thermochimica Acta. 361 (1–2): 31–52. doi:10.1016 / S0040-6031 (00) 00545-1.
  3. ^ A b C NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0150". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  4. ^ Liang, W., Whangbo, M.H. (1993) Anizotropie vodivosti a strukturní fázový přechod v Covellitu CuS Solid State Communications, 85 (5), 405-408
  5. ^ Wells A.F. (1962) Strukturní anorganická chemie 3D vydání Oxford University Press
  6. ^ A b C Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  7. ^ Kuchmii, S.Y .; Korzhak A.V .; Raevskaya A.E .; Kryukov A.I. (2001). „Katalýza redukce methylviologenu sulfidem sodným pomocí nanočástic CuS“. Teoretická a experimentální chemie. New York: Springer. 37 (1): 36–41. doi:10.1023 / A: 1010465823376.
  8. ^ Mane, R.S .; Lokhande C.D. (Červen 2000). "Metoda chemické depozice pro kovové chalkogenidové tenké vrstvy". Chemie materiálů a fyzika. 65 (1): 1–31. doi:10.1016 / S0254-0584 (00) 00217-0.
  9. ^ Peiris, M; Sweeney, J.S .; Campbell, A.J .; Heinz D. L. (1996). "Tlakem indukovaná amorfizace covellitu, CuS". J. Chem. Phys. 104 (1): 11–16. Bibcode:1996JChPh.104 ... 11P. doi:10.1063/1.470870.
  10. ^ Grijalva, H .; Inoue, M .; Boggavarapu, S .; Calvert, P. (1996). „Amorfní a krystalické sulfidy mědi, CuS“. J. Mater. Chem. 6 (7): 1157–1160. doi:10.1039 / JM9960601157.
  11. ^ Oftedal, I. (1932). Z. Kristallogr. 83: 9–25. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)
  12. ^ Berry, L. G. (1954). "Krystalová struktura covellitu CuS a klockmannit CuSe". Americký mineralog. 39: 504.
  13. ^ A b Evans, H.T. Ml .; Konnert J. (1976). "Zušlechťování krystalické struktury covellitu". Americký mineralog. 61: 996–1000.
  14. ^ Wells A.F. (1984) Strukturní anorganická chemie 5. vydání Oxford Science Publications ISBN  0-19-855370-6
  15. ^ Magnetická susceptibilita prvků a anorganických sloučenin Archivováno 2012-01-12 na Wayback Machine
  16. ^ Nakai, I .; Sugitani, Y .; Nagashima, K .; Niwa, Y. (1978). „Rentgenová fotoelektronová spektroskopická studie minerálů mědi“. Journal of Anorganic and Nuclear Chemistry. 40 (5): 789–791. doi:10.1016/0022-1902(78)80152-3.
  17. ^ Folmer, J.C.W .; Jellinek F. (1980). „Valence mědi v sulfidech a selenidech: rentgenová fotoelektronová spektroskopie“. Journal of the Less Common Metals. 76 (1–2): 789–791. doi:10.1016/0022-5088(80)90019-3.
  18. ^ Folmer, J.C.W .; Jellinek F .; Calis G.H.M (1988). „Elektronická struktura pyritů, zejména CuS2 a Fe1−XCuXSe2: Studie XPS a Mössbauer “. Journal of Solid State Chemistry. 72 (1): 137–144. Bibcode:1988JSSCh..72..137F. doi:10.1016/0022-4596(88)90017-5.
  19. ^ Goh, S.W .; Buckley A.N .; Jehněčí R.N. (Únor 2006). „Sulfid měďnatý?“. Inženýrství minerálů. 19 (2): 204–208. doi:10.1016 / j.mineng.2005.09.003.
  20. ^ Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A .; Bochmann, Manfred (1999), Pokročilá anorganická chemie (6. vydání), New York: Wiley-Interscience, ISBN  0-471-19957-5
  21. ^ A b Liang, W .; Whangbo M, -H (únor 1993). "Anizotropie vodivosti a strukturní fázový přechod v Covellite CuS". Polovodičová komunikace. 85 (5): 405–408. Bibcode:1993SSCom..85..405L. doi:10.1016 / 0038-1098 (93) 90689-K.
  22. ^ Nozaki, H; Shibata, K; Ohhashi, N. (Duben 1991). "Vedení kovové díry v CuS". Journal of Solid State Chemistry. 91 (2): 306–311. Bibcode:1991JSSCh..91..306N. doi:10.1016 / 0022-4596 (91) 90085-V.
  23. ^ Luther, GW; Theberge SM; Rozan TF; Rickard D; Rowlands CC; Oldroyd A. (únor 2002). "Vodné klastry sulfidu měďnatého jako meziprodukty během tvorby sulfidu měďnatého". Environ. Sci. Technol. 36 (3): 394–402. Bibcode:2002EnST ... 36..394L. doi:10.1021 / es010906k. PMID  11871554.