СУЛЬФІД МІДІ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сульфід міді являє собою сімейство неорганічних сполук, загальна формула Cu хімії _х S _і . Якщо х більше y, це означає, що зазначений сульфід багаті міддю, ніж сіркою; і якщо, навпаки, x менше y, то сірка багатша сіркою, ніж міддю.

У природі переважають численні мінерали, які представляють природні джерела цієї сполуки. Майже всі вони багатші міддю, ніж сіркою, а їх склад виражений і спрощений формулою Cu _x S; тут x може навіть приймати дробові значення, що вказують на нестехіометричне тверде тіло (наприклад, _1,75 S, наприклад).

Зразок ковелітового мінералу, одного з багатьох природних джерел мідного купоросу. Джерело: Джеймс Сент-Джон

Хоча сірка в стихійному стані жовта, похідні сполуки мають темні кольори; Це також справа з мідним купоросом. Однак мінеральний ковеліт (верхнє зображення), який складається в основному з CuS, виявляє металевий блиск і синювату райдужність.

Їх можна приготувати з різних джерел міді та сірки, використовуючи різні методики та змінюючи параметри синтезу. Таким чином, ви можете отримати наночастинки CuS з цікавою морфологією.

Структура мідного купоросу

Посилання

Ця сполука має вигляд кристалічної, тому можна відразу подумати, що вона складається з іонів Cu ⁺ (одновалентна мідь), Cu ²⁺ (двовалентна мідь), S ^2- і, включно, S ₂ ^- і S ₂ ^{2 -} (дисульфідні аніони), які взаємодіють за допомогою електростатичних сил або іонного зв'язку.

Однак між Cu і S існує незначний ковалентний характер, і тому зв'язок Cu-S не виключається. З цього міркування кристалічна структура CuS (і всі її похідні тверді речовини) починає відрізнятися від тих, що знайдені або характеризуються для інших іонних або ковалентних сполук.

Іншими словами, ми не можемо говорити про чисті іони, а про те, що посеред їхніх атракціонів (катіон-аніон) спостерігається незначне перекриття їх зовнішніх орбіталей (обмін електронами).

Координації в la covelita

Кристалічна структура ковеліту. Джерело: Benjah-bmm27.

Сказавши сказане, кристалічна структура ковеліту показана на верхньому зображенні. Він складається з гексагональних кристалів (визначених параметрами їх одиничних комірок), в яких іони об'єднуються та орієнтуються в різних координатах; це, з різноманітною кількістю близьких сусідів.

На зображенні іони міді представлені рожевими сферами, а іони сірки - жовтими сферами.

Орієнтуючись спочатку на рожеві сфери, зауважимо, що одні оточені трьома жовтими сферами (трикутна плоска координація), а іншими чотирма (чотиригранна координація).

Перший тип міді, трикутний, можна виділити в площинах, перпендикулярних шестикутній грані, зверненій до читача, в якій у свою чергу знаходиться другий тип вуглецю, чотиригранний.

Звернувшись до жовтих сфер, деякі мають п’ять рожевих сфер як сусідів (трикутна координація біпіраміди), а інші три та жовту сферу (знову ж таки, чотиригранна координація); в останньому видно аніон дисульфіду, який видно внизу та в межах однієї структури ковеліту:

Тетраедральна координація аніона дисульфіду в ковеліт. Джерело: Benjah-bmm27.

Альтернативна формула

Потім є іони Cu ²⁺ , Cu ⁺ , S ^2- і S ₂ ^2- . Однак дослідження, проведені за допомогою рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS), показують, що вся мідь є як Cu ⁺ катіони ; і, отже, початкова формула CuS виражається «краще» як (Cu ⁺ ) ₃ (S ²⁻ ) (S ₂ ) ^- .

Зауважимо, що співвідношення Cu: S для вищезгаданої формули залишається 1, і крім того стягнення скасовується.

Інші кристали

Сульфід міді може приймати орторомбічні кристали, як у поліморфі, халькоциту γ-Cu ₂ S; кубічний, як і в іншому поліморфі халькоциту, α-Cu ₂ S; чотирикутний, у мінералі аніліт, Cu _1,75 S; моноклініки, у дюрлеїті, Cu _1,96 S, серед інших.

Для кожного визначеного кристала існує мінерал, а в свою чергу, кожен мінерал має свої особливості та властивості.

Властивості

Загальні

Властивості сульфіду міді залежать від співвідношення його твердих речовин Cu: S. Наприклад, ті, що мають аніони S ₂ ^2-, мають шестикутну структуру і можуть бути як напівпровідниками, так і металевими провідниками.

Якщо ж , з іншого боку, вміст сірки складається лише з S ² аніонів , сульфіди поводяться як напівпровідники, а також присутню іонну провідність при високих температурах. Це відбувається тому, що його іони починають вібрувати і рухатися всередині кристалів, несучи таким чином електричні заряди.

Оптично, хоча це також залежить від їх складу міді та сірки, сульфіди можуть або не можуть поглинати випромінювання в інфрачервоній області електромагнітного спектру. Ці оптичні та електричні властивості роблять потенційні матеріали для реалізації у різних діапазонах пристроїв.

Ще одна змінна, яку слід враховувати, крім співвідношення Cu: S, - це розміри кристалів. Це не тільки те, що є більше сірчаних або «мідних» мідних сульфідів, але розміри їх кристалів надають неточний вплив на їх властивості; Таким чином, вчені прагнуть вивчати і шукати додатки для Cu _х S _Y наночастинок .

Ковеліт

Кожен мінеральний або мідний сульфід має унікальні властивості. Однак з усіх них ковеліт є найцікавішим зі структурно-естетичної точки зору (завдяки райдужності та синіх тонах). Тому деякі його властивості згадуються нижче.

Молярна маса

95,611 г / моль.

Щільність

4,76 г / мл

Точка плавлення

500 ° С; але він руйнується.

Розчинність у воді

3,3 · 10 ^-5 г / 100 мл при 18 ° С.

Програми

Наночастинки в медицині

Розміри частинок не тільки змінюються, поки вони не досягнуть нанометричних розмірів, але і їх морфологія може сильно коливатися. Таким чином, сульфід міді може утворювати наносфери, стрижні, пластини, тонкі плівки, клітки, кабелі або трубки.

Ці частинки та їх приваблива морфологія набувають індивідуального застосування в різних галузях медицини.

Наприклад, нанокачани або порожні сфери можуть служити переносниками наркотиків всередині організму. Наносфери були використані, підтримувані вуглецевими скляними електродами та вуглецевими нанотрубками, щоб функціонувати як детектори глюкози; а також його агрегати чутливі до виявлення біомолекул, таких як ДНК.

Нанотрубки CuS перевершують наносфери при виявленні глюкози. Крім цих біомолекул, імуносенсори були сконструйовані з тонких плівок CuS та певних опор для виявлення збудників хвороб.

Нанокристали та аморфні агрегати CuS можуть навіть викликати апоптоз ракових клітин, не завдаючи шкоди здоровим клітинам.

Нанонаука

У попередньому підрозділі було сказано, що його наночастинки входили до складу біосенсорів та електродів. На додаток до таких цілей, вчені та технічні працівники також скористалися його властивостями розробити сонячні батареї, конденсатори, літієві батареї та каталізатори для дуже специфічних органічних реакцій; Незамінні елементи нанонауки.

Варто також зазначити, що при підтримці активованого вугілля набір NpCuS-CA (CA: Активоване вугілля та Np: Наночастинки) виявив, що служить видаленням шкідливих для людини барвників і, отже, працює як очисник джерел вода, що поглинає небажані молекули.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Мідний купорос. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Іван Грозданов та Методія Найдоськи. (дев'ятнадцять дев'яносто п’ять). Оптичні та електричні властивості сульфідних плівок міді змінного складу. Журнал хімії твердого тіла, Том 114, Випуск 2, 1 лютого 1995 р., Сторінки 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Мідний сульфід (CuS). PubChem База даних. CID = 14831. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Петро А. Аджибаде та Нандіфа Л. Бота. (2017). Синтез, оптичні та структурні властивості
6. нанокристалів сульфіду міді з одномолекулярних попередників. Кафедра хімії, Університет Форт-Зайця, приватна сумка X1314, Аліса 5700, Південна Африка. Наноматеріали, 7, 32.
7. Співпраця: Автори та редактори томів III / 17E-17F-41C (nd). Кристалічна структура сульфідів міді (Cu2S, Cu (2-x) S), параметри грат. В: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Нететраедрально пов'язані елементи та бінарні сполуки I. Landent-Börnstein - III конденсована речовина (числові дані та функціональні зв'язки в науці та техніці), т. 41С. Спрингер, Берлін, Гейдельберг.
8. Момтазан, Ф., Вафаей, А., Гахеді, М. та ін. Корейський Дж. Хім. Англ. (2018). Застосування наночастинок сульфіду міді, завантажених активованим вугіллям для одночасної адсорбції потрійних барвників: Методика поверхні реакції. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Синтез та біомедичне застосування наночастинок сульфіду міді: від сенсорів до терапевтики. Малий (Вайнхайм-ан-дер-Бергштрассе, Німеччина), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174