VARIO SULFIDAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Vario sulfido yra neorganinių junginių, kurių bendra formulė yra Cu chemijos šeimos _x S _ir . Jei x yra didesnis nei y, tai reiškia, kad minėtas sulfidas yra turtingesnis variu nei siera; ir jei, priešingai, x yra mažesnis nei y, tada siera turtingesnė siera nei varis.

Gamtoje vyrauja daugybė mineralų, kurie yra natūralūs šio junginio šaltiniai. Beveik visi jie yra turtingesni variu nei siera, o jų sudėtį išreiškia ir supaprastina formulė Cu _x S; čia x gali būti net trupmeninės vertės, rodančios nestechiometrinę kietąją medžiagą (pavyzdžiui, Cu _1,75 S).

Kovellito mineralo, vieno iš daugelio natūralių vario sulfido šaltinių, pavyzdys. Šaltinis: James St. John

Nors savo sieros elementarumas yra geltonas, išvestiniai junginiai turi tamsias spalvas; Taip yra ir su vario sulfidu. Vis dėlto mineralinis covelitas (vaizdas iš viršaus), kurį daugiausia sudaro CuS, pasižymi metaliniu blizgesiu ir melsva spalva.

Juos galima paruošti iš skirtingų vario ir sieros šaltinių, naudojant skirtingus metodus ir keičiant sintezės parametrus. Taigi, jūs galite gauti CuS nanodalelių su įdomiomis morfologijomis.

Vario sulfido struktūra

Nuorodos

Šis junginys turi, kad yra kristaliniai išvaizdą, todėl jis gali būti iš karto manoma, kad jis yra sudarytas iš jonų Cu ⁺ (monovalentinis varis), Cu ²⁺ (dvivalentis varis), S ^2- ir, imtinai, S ₂ ^- ir S ₂ ^{2 -} (disulfidiniai anijonai), kurie sąveikauja veikdami elektrostatinėmis jėgomis arba jonų ryšiu.

Tačiau tarp Cu ir S yra nedidelis kovalentinis pobūdis, todėl negalima atmesti Cu-S jungties. Remiantis šiais argumentais, CuS (ir visų iš jo gautų kietųjų medžiagų) kristalų struktūra pradeda skirtis nuo tų, kurie randami ar būdingi kitiems joniniams ar kovalentiniams junginiams.

Kitaip tariant, mes negalime kalbėti apie grynus jonus, bet greičiau apie tai, kad jų atrakcionų (katijonų-anijonų) viduryje yra nedidelis jų išorinių orbitų sutapimas (elektronų pasidalijimas).

Koordinacijos la covelita

Kovellito kristalinė struktūra. Šaltinis: „Benjah-bmm27“.

Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta aukščiau, viršutiniame paveikslėlyje parodyta covelite kristalų struktūra. Jį sudaro šešiakampiai kristalai (apibrėžti jų vienetų ląstelių parametrais), kuriuose jonai susijungia ir orientuojasi skirtingomis koordinatėmis; Tai yra įvairūs artimieji kaimynai.

Vaizde vario jonai pavaizduoti rožinėmis sferomis, o sieros jonai - geltonomis sferomis.

Pirmiausia sutelkiant dėmesį į rožines sferas, bus pastebima, kad kai kuriuos juosia trys geltonos sferos (trigonalinė plokštumos koordinacija), o kitas - keturios (tetraedrinė koordinacija).

Pirmąjį vario tipą, trigonalį, galima atpažinti plokštumose, statmenose šešiakampiams veidams, nukreiptiems į skaitytuvą, kuriuose savo ruožtu yra antrojo tipo anglis, tetraedrinė.

Dabar kreipkitės į geltonąsias sferas, kai kurios turi penkias rausvas sferas kaip kaimynus (trigonalinė bipiramidinė koordinacija), kitos - tris ir geltoną sferą (vėlgi, tetraedrinė koordinacija); Pastarajame mes susiduriame su disulfido anijonu, kurį galima pamatyti žemiau ir toje pačioje kovelito struktūroje:

Tetraedrinis disulfido anijono koordinavimas covellite. Šaltinis: „Benjah-bmm27“.

Alternatyvi formulė

Tada yra jonai Cu ²⁺ , Cu ⁺ , S ^2- ir S ₂ ^2- . Tačiau tyrimai, atlikti naudojant rentgeno fotoelektroninę spektroskopiją (XPS), rodo, kad visas varis yra kaip Cu ⁺ katijonai ; todėl pradinė formulė CuS yra išreiškiama „geriau“ kaip (Cu ⁺ ) ₃ (S ²⁻ ) (S ₂ ) ^- .

Atminkite, kad minėtos formulės Cu: S santykis išlieka 1, be to, mokesčiai atšaukiami.

Kiti kristalai

Iš vario sulfido gali priimti ortorombine kristalai, kaip polimorfinėje formoje, γ-Cu ₂ S, iš chalkocito; darbinis, kaip kitoje chalkocito polimorfo, α-Cu ₂ S; tetragoninis, mineraliniame anilite, Cu _1,75 S; monoklinikos, djurleite, Cu _1,96 S, be kita ko.

Kiekvienam apibrėžtam kristalui yra mineralas, o jis, savo ruožtu, turi savo ypatybes ir savybes.

Savybės

Generolas

Vario sulfido savybės priklauso nuo jo kietųjų medžiagų Cu: S santykio. Pvz., Tie, kuriuose yra S ₂ ^2- anijonų, turi šešiakampės struktūros ir gali būti puslaidininkiai arba metaliniai laidininkai.

Jei, kita vertus, sieros kiekis yra tik S ^2- anijonų , kad sulfidų elgiasi taip, puslaidininkių, ir taip pat esančių joninių laidumo esant aukštai temperatūrai. Taip yra todėl, kad jo jonai pradeda vibruoti ir judėti kristalų viduje, taip nešdami elektrinius krūvius.

Optiškai, nors tai taip pat priklauso nuo jų vario ir sieros sudėties, sulfidai gali absorbuoti spinduliuotę infraraudonųjų spindulių elektromagnetinio spektro srityje. Dėl šių optinių ir elektrinių savybių jos gali būti naudojamos įvairiuose prietaisų diapazonuose.

Kitas kintamasis, į kurį reikia atsižvelgti, be Cu: S santykio, yra kristalų dydis. Tai ne tik, kad yra daugiau „sieros“ ar „vario“ vario sulfidų, bet ir jų kristalų matmenys daro netikslų poveikį jų savybėms; Taigi mokslininkai nori tirti Cu _x S _y nanodaleles .

Covelite

Kiekvienas mineralas arba vario sulfidas turi unikalių savybių. Tačiau iš visų kovelitas struktūriškai ir estetiniu požiūriu yra pats įdomiausias (dėl savo rainelės ir mėlynų tonų). Todėl kai kurios jo savybės yra minimos toliau.

Molinė masė

95,611 g / mol.

Tankis

4,76 g / ml.

Lydymosi temperatūra

500 ° C; bet suyra.

Tirpumas vandenyje

3,3 · ^10–5 g / 100 ml 18 ° C temperatūroje.

Programos

Nanodalelės medicinoje

Dalelių dydis ne tik kinta, kol jos pasiekia nanometrinius matmenis, bet ir jų morfologija gali smarkiai svyruoti. Taigi vario sulfidas gali sudaryti nanosferas, strypus, plokšteles, plonas plėveles, narvus, kabelius ar vamzdelius.

Šios dalelės ir patraukli jų morfologija įgyja individualų pritaikymą skirtingose ​​medicinos srityse.

Pavyzdžiui, nanokonkursai ar tuščios sferos gali būti narkotikų nešiotojai organizme. Nanosferos, palaikomos anglies stiklo elektrodais ir anglies nanovamzdeliais, buvo naudojamos kaip gliukozės detektoriai; taip pat jo agregatai yra jautrūs biomolekulių, tokių kaip DNR, aptikimui.

CuS nanovamzdeliai pranašesni už nanosferas aptikdami gliukozę. Be šių biomolekulių, iš plonų CuS plėvelių ir tam tikrų atramų patogenams aptikti buvo sukurti imunosensoriai.

Nanokristalai ir amorfiniai CuS agregatai netgi gali sukelti vėžio ląstelių apoptozę, nepažeisdami sveikų ląstelių.

Nanomokslai

Ankstesniame poskyryje buvo sakoma, kad jo nanodalelės yra biosensorių ir elektrodų dalis. Be tokio naudojimo, mokslininkai ir technikai taip pat pasinaudojo jo savybėmis kurdami saulės elementus, kondensatorius, ličio baterijas ir katalizatorius labai specifinėms organinėms reakcijoms; Nepakeičiami nanomokslo elementai.

Taip pat verta paminėti, kad NpCuS-CA rinkinys (CA: aktyvuota anglis ir Np: nanodalelės), palaikomas ant aktyvuotos anglies, pasitarnavo kaip žmonėms kenksmingų dažų šalinimo priemonė, todėl veikia kaip šaltinių šaltinis. vandenį sugeriančios nepageidaujamos molekulės.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2019 m.). Vario sulfidas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Ivanas Grozdanovas ir „Metodija Najdoski“. (devyniolika devyniasdešimt penki). Kintamos sudėties vario sulfido plėvelių optinės ir elektrinės savybės. Solid State Chemistry leidinio 114 tomas, 2 leidimas, 1995 m. Vasario 1 d., 469–475 psl. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Vario sulfidas (CuS). „PubChem“ duomenų bazė. CID = 14831. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Peteris A. Ajibade'as ir Nandipha L. Botha. (2017 m.). Sintezė, optinės ir konstrukcinės savybės
6. vario sulfido nanokristalų iš pavienių molekulių pirmtakų. Fort Hare universiteto chemijos katedra, asmeninis krepšys X1314, Alisa 5700, Pietų Afrika. Nanomedžiagos, 7, 32.
7. Bendradarbiavimas: III / 17E-17F-41C (nd) tomų autoriai ir redaktoriai. Vario sulfidų (Cu2S, Cu (2-x) S) kristalų struktūra, gardelės parametrai. In: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (red.) Tetraherališkai nesujungti elementai ir dvejetainiai junginiai I. Landolt-Börnstein - III grupės sutirštinti dalykai (skaitmeniniai duomenys ir funkciniai ryšiai mokslo ir technologijos srityse), 41C dalis. „Springer“, Berlynas, Heidelbergas.
8. Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Korėja, J. Chem., Eng. (2018). Vario sulfido nanodalelių, apkrautų aktyvuotos anglies, panaudojimas vienu metu trijų dažų adsorbcijai: Reagavimo paviršiaus metodika. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. Goelis, S., Chenas, F., ir Cai, W. (2014). Vario sulfido nanodalelių sintezė ir biomedicininiai pritaikymai: nuo jutiklių iki theranostikos. Mažas (Weinheim an der Bergstrasse, Vokietija), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174