МЕДЕН СУЛФИД: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2026

В сулфид мед е семейство от неорганични съединения, чиято обща формула е Cu химия _х S _и. Ако х е по-голям от y, това означава, че споменатият сулфид е по-богат на мед, отколкото на сяра; и ако, напротив, x е по-малък от y, тогава сярата е по-богата на сяра, отколкото в мед.

В природата преобладават многобройни минерали, които представляват природни източници на това съединение. Почти всички те са по-богати на мед, отколкото на сяра, а съставът им се изразява и опростява с формулата Cu _x S; тук х може дори да приема дробни стойности, показателни за нестехиометрично твърдо вещество (Cu _1.75 S, например).

Проба от ковелит минерал, един от многото природни източници на меден сулфид. Източник: Джеймс Сейнт Джон

Въпреки че сярата е жълта в своето елементарно състояние, нейните производни съединения имат тъмни цветове; Такъв е случаят и с меден сулфид. Въпреки това, минералният ковелит (горно изображение), който е съставен предимно от CuS, проявява метален блясък и синкава иридесценция.

Те могат да бъдат приготвени от различни източници на мед и сяра, като се използват различни техники и варират параметрите на синтеза. По този начин можете да получите CuS наночастици с интересни морфологии.

Структура на меден сулфид

звена

Това съединение изглежда като кристално, така че веднага може да се мисли, че е съставено от йони Cu ⁺ (едновалентна мед), Cu ²⁺ (двувалентна мед), S ^2- и, включително, S ₂ ^- и S ₂ ^{2 -} (дисулфидни аниони), които взаимодействат чрез електростатични сили или йонно свързване.

Съществува обаче лек ковалентен характер между Cu и S и следователно връзката Cu-S не може да бъде изключена. От това разсъждение кристалната структура на CuS (и тази на всички нейни получени твърди частици) започва да се различава от тези, открити или характеризирани за други йонни или ковалентни съединения.

С други думи, не можем да говорим за чисти йони, а по-скоро, че в средата на техните атракции (катион-анион) има леко припокриване на техните външни орбитали (електронно споделяне).

Координации в ла covelita

Кристална структура на ковелит. Източник: Benjah-bmm27.

След казаното по-горе, кристалната структура на ковелита е показана на горното изображение. Състои се от шестоъгълни кристали (определени от параметрите на техните единични клетки), в които йони се обединяват и се ориентират в различни координати; това са с разнообразен брой близки съседи.

На изображението медните йони са представени от розови сфери, докато серните йони са представени от жълти сфери.

Фокусирайки се първо върху розовите сфери, ще се отбележи, че някои са заобиколени от три жълти сфери (триъгълна равнинна координация), а други - от четири (тетраедрична координация).

Първият тип мед, триъгълният, може да бъде идентифициран в равнините, перпендикулярни на шестоъгълните лица, обърнати към четеца, в които на свой ред е вторият вид въглерод, тетраедричен.

Като се обърнем сега към жълтите сфери, някои имат пет розови сфери като съседи (триъгълна бипирамидна координация), а други три и жълта сфера (отново тетраедрична координация); В последното, ние сме изправени пред дисулфидния анион, който може да се види по-долу и в същата структура на ковелита:

Тетраедрична координация на дисулфидния анион в ковелит. Източник: Benjah-bmm27.

Алтернативна формула

След това има йони Cu ²⁺, Cu ⁺, S ^2- и S ₂ ^2-. Въпреки това, проучванията, проведени с рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS), показват, че цялата мед е като Cu ⁺ катиони; и следователно, първоначалната формула CuS, се изразява "добро" като (Cu ⁺) ₃ (S ^2-) (S ₂) ^-.

Обърнете внимание, че съотношението Cu: S за горната формула остава 1 и освен това таксите се анулират.

Други кристали

А меден сулфид може да приема Орторомбичните кристали, както в полиморфна форма, γ-Cu ₂ S, халкоцит; кубична, като в друга полиморфна форма на халкоцит, α-Cu ₂ S; тетрагонален, в минерала анилит, Cu _1,75 S; моноклини, в джурлеит, Cu _1,96 S, наред с други.

За всеки определен кристал има минерал, а от своя страна всеки минерал има свои собствени характеристики и свойства.

Имоти

Общ

Свойствата на медния сулфид се подчиняват на съотношението на Cu: S на неговите твърди вещества. Например, тези, които настоящото S ₂ ^2- аниони са шестоъгълни структури и могат да бъдат или полупроводници или метални проводници.

Ако, от друга страна, съдържанието на сяра се състои само от S ^2- аниони, сулфидите се държат като полупроводници и също така представят йонна проводимост при високи температури. Това е така, защото нейните йони започват да вибрират и да се движат в кристалите, като по този начин носят електрически заряди.

Оптично, въпреки че това също зависи от техния състав на мед и сяра, сулфидите могат или не могат да абсорбират радиация в инфрачервената област на електромагнитния спектър. Тези оптични и електрически свойства правят потенциалните материали за внедряване в различни гами от устройства.

Друга променлива, която трябва да се вземе предвид, в допълнение към съотношението Cu: S, е размерът на кристалите. Не само, че има повече „сяра” или „мед” медни сулфиди, но размерите на техните кристали оказват неточен ефект върху техните свойства; Така учените са нетърпеливи да изучават и търсят приложения за Cu _x S _y наночастици.

Covelite

Всеки минерален или меден сулфид има уникални свойства. От всички тях обаче, covelite е най-интересният от структурна и естетическа гледна точка (поради своята иридисценция и сини тонове). Следователно, някои от неговите свойства са споменати по-долу.

Моларна маса

95.611 g / mol.

плътност

4.76 g / mL.

Точка на топене

500 ° С; но се разпада.

Разтворимост във вода

3,3 · 10 ^-5 g / 100 ml при 18 ° C.

Приложения

Наночастици в медицината

Размерът на частиците не само варира, докато не достигнат нанометрични размери, но и техните морфологии могат да варират значително. По този начин медният сулфид може да образува наносфери, пръти, плочи, тънки филми, клетки, кабели или тръби.

Тези частици и техните атрактивни морфологии придобиват индивидуални приложения в различни области на медицината.

Например, нанокапаците или празните сфери могат да служат като преносители на наркотици в тялото. Наносферите са използвани, подкрепени от електроди от въглеродно стъкло и въглеродни нанотръби, за да функционират като глюкозни детектори; както и неговите агрегати са чувствителни към откриването на биомолекули като ДНК.

CuS нанотръбите превъзхождат наносферите при откриване на глюкоза. В допълнение към тези биомолекули, имуносенсорите са проектирани от тънки CuS филми и определени опори за откриване на патогени.

Нанокристалите и аморфните агрегати на CuS могат дори да причинят апоптоза на раковите клетки, без да причинят увреждане на здравите клетки.

нанонауката

В предишния подраздел беше казано, че наночастиците му са били част от биосензори и електроди. В допълнение към такива приложения, учените и техническите специалисти също са се възползвали от неговите свойства, за да проектират слънчеви клетки, кондензатори, литиеви батерии и катализатори за много специфични органични реакции; Незаменими елементи в нанонауката.

Също така си струва да се спомене, че когато се поддържа от активен въглен, NpCuS-CA комплектът (CA: Активен въглен и Np: Наночастици) се оказа, че служи за отстраняване на вредни за хората багрила и следователно работи като пречиствател на източници на вода абсорбира нежелани молекули.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Меден сулфид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Иван Грозданов и Методия Найдоски. (деветнадесет деветдесет и пет). Оптични и електрически свойства на медно-сулфидни филми с променлив състав. Списание на химията на твърдото тяло том 114, брой 2, 1 февруари 1995 г., страници 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Меден сулфид (CuS). PubChem база данни. CID = 14831. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Петър А. Аджибаде и Нандифа Л. Бота. (2017). Синтез, оптични и структурни свойства
6. на медно сулфидни нанокристали от единични молекулни прекурсори. Катедра по химия, Университет на Форт Харе, Частна чанта X1314, Алиса 5700, Южна Африка. Наноматериали, 7, 32.
7. Сътрудничество: Автори и редактори на томове III / 17E-17F-41C (nd). Медни сулфиди (Cu2S, Cu (2-x) S) кристална структура, параметри на решетката. В: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Нететраедрично свързани елементи и двоични съединения I. Landolt-Börnstein - III група кондензирано вещество (числени данни и функционални връзки в науката и технологиите), том 41C. Спрингер, Берлин, Хайделберг.
8. Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Корейски J. Chem. Eng. (2018). Приложение на медни сулфидни наночастици, заредени с активен въглен за едновременна адсорбция на тройни багрила: методология на повърхността на реакция. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Синтез и биомедицински приложения на медно сулфидни наночастици: от сензори до терапевтици. Малък (Weinheim an der Bergstrasse, Германия), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174