SULFID MEDI: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Sulfidu medi je rad anorganických zlúčenín, ktorých všeobecný vzorec je Cu chémie _x S _a . Ak je x väčšie ako y, znamená to, že uvedený sulfid je bohatší na meď ako na síru; a ak je naopak x menšie ako y, potom je síra bohatšia na síru ako na meď.

V prírode prevládajú početné minerály, ktoré predstavujú prírodné zdroje tejto zlúčeniny. Takmer všetky z nich sú bohatšie na meď ako na síru a ich zloženie je vyjadrené a zjednodušené vzorcom Cu _x S; tu x môže dokonca brať frakčné hodnoty, čo ukazuje na nestechiometrickú pevnú látku (napríklad Cu _1,75 S).

Vzorka minerálu covellite, jedného z mnohých prírodných zdrojov sulfidu medi. Zdroj: James St. John

Hoci síra je vo svojom elementárnom stave žltá, jej odvodené zlúčeniny majú tmavé farby; To platí aj pre sulfid medi. Minerálny covelit (horný obrázok), ktorý sa skladá predovšetkým z CuS, však vykazuje kovový lesk a namodralú dúhovku.

Môžu byť pripravené z rôznych zdrojov medi a síry, s použitím rôznych techník a meniacich sa syntetických parametrov. Takto môžete získať nanočastice CuS so zaujímavými morfológiami.

Štruktúra sulfidu medi

odkazy

Táto zlúčenina má dojem, že sú kryštalické, tak to môže byť okamžite za to, že sa skladá z iónov Cu ⁺ (jednomocné medi), Cu ²⁺ (dvojmocnej medi), S ² a vrátane, S ₂ ^- a S ₂ ^{2 -} (disulfidové anióny), ktoré interagujú prostredníctvom elektrostatických síl alebo iónových väzieb.

Medzi Cu a S však existuje mierny kovalentný charakter, a preto nie je možné vylúčiť väzbu Cu-S. Z tohto dôvodu sa kryštalická štruktúra CuS (a štruktúra všetkých získaných tuhých látok) začína líšiť od štruktúr nájdených alebo charakterizovaných pre iné iónové alebo kovalentné zlúčeniny.

Inými slovami, nemôžeme hovoriť o čistých iónoch, ale skôr o tom, že uprostred ich atrakcií (katiónový anión) dochádza k miernemu prekrývaniu ich vonkajších orbitálov (zdieľanie elektrónov).

Koordinácie in la covelita

Kryštalická štruktúra covellitu. Zdroj: Benjah-bmm27.

Na základe vyššie uvedeného je na hornom obrázku znázornená kryštalická štruktúra covelitu. Skladá sa z hexagonálnych kryštálov (definovaných parametrami ich jednotkových buniek), kde sa ióny spájajú a orientujú v rôznych koordináciách; sú to s rôznym počtom blízkych susedov.

Na obrázku sú ióny medi znázornené ružovými guľami, zatiaľ čo ióny síry sú znázornené žltými guľami.

Pri zameraní pozornosti na ružové gule je potrebné poznamenať, že niektoré z nich sú obklopené tromi žltými guľami (trigonálna rovinná koordinácia) a iné štyri (tetraedrická koordinácia).

Prvý typ medi, trigonálny, je možné identifikovať v rovinách kolmých na šesťuholníkové plochy smerujúce k čítačke, v ktorej je zasa druhý druh uhlíka, tetrahedrálny.

Pokiaľ ide o žlté gule, niektoré majú päť susedných ruží (trigonálna bipyramidová koordinácia) a iné tri a žltú guľu (opäť tetrahedrálna koordinácia); V druhom prípade čelíme disulfidovému aniónu, ktorý je možné vidieť pod a v rovnakej štruktúre covelitu:

Tetraedrická koordinácia disulfidového aniónu v covellite. Zdroj: Benjah-bmm27.

Alternatívny vzorec

K dispozícii sú potom ióny Cu ²⁺ , Cu ⁺ , S ^-2- a S ₂ ^2- . Štúdie vykonané s röntgenovou fotoelektrónovou spektroskopiou (XPS) však naznačujú, že všetka meď je vo forme Cu ⁺ katiónov ; a preto je počiatočný vzorec CUS, je vyjadrený "lepší", ako je (Cu ⁺ ) ₃ (S ² ) (S ₂ ) ^- .

Všimnite si, že pomer Cu: S pre vyššie uvedený vzorec zostáva 1 a poplatky sa navyše zrušia.

Ostatné kryštály

Medi sírnik môže prijať kosoštvorcové kryštály, ako je v polymorfné modifikácie γ-Cu ₂ S, z chalcocite; kubický, ako je v ďalšom polymorfov chalcocite, α-Cu ₂ S; tetragonálny, v minerálnom anilite, Cu _1,75 S; monokliník, okrem iného v djurleite, Cu _1,96 S.

Pre každý definovaný kryštál je minerál a každý minerál má zase svoje vlastné vlastnosti a vlastnosti.

vlastnosti

všeobecný

Vlastnosti sulfidu medi podliehajú pomeru Cu: S jeho pevných látok. Napríklad tie, ktoré prítomné S ₂ ^2- anióny hexagonálne štruktúry, a môžu byť buď polovodiča alebo kovové vodiče.

Ak na druhej strane obsah síry pozostáva iba zo S ^- aniónov , potom sa sulfidy správajú ako polovodiče a pri vysokých teplotách vykazujú iónové vodivosti. Je to tak preto, že jej ióny začnú vibrovať a pohybovať sa v kryštáloch, čím prenášajú elektrické náboje.

Opticky, hoci to záleží aj na ich zložení medi a síry, síry môžu alebo nemusia absorbovať žiarenie v infračervenej oblasti elektromagnetického spektra. Tieto optické a elektrické vlastnosti spôsobujú, že potenciálne materiály môžu byť implementované do rôznych rozsahov zariadení.

Inou premennou, ktorá je potrebné zohľadniť, okrem pomeru Cu: S, je veľkosť kryštálov. Nielenže existuje viac „síry“ alebo „medených“ sulfidov medi, ale rozmery ich kryštálov dodávajú nepresné účinky na ich vlastnosti; Vedci tak túžia študovať a hľadať aplikácie nanočastíc Cu _x S _y .

Covelite

Každý minerál alebo sulfid medi má jedinečné vlastnosti. Zo všetkých je však covelit najzaujímavejší zo štrukturálneho a estetického hľadiska (kvôli jeho dúhovke a modrým odtieňom). Preto sú niektoré z jeho vlastností uvedené nižšie.

Molárna hmota

95,611 g / mol.

Hustota

4,76 g / ml.

Bod topenia

500 ° C; ale rozpadne sa.

Rozpustnosť vo vode

3,3 · ^10-5 g / 100 ml pri 18 ° C

aplikácia

Nanočastice v medicíne

Veľkosť častíc sa nielen mení, až kým nedosiahnu nanometrické rozmery, ale aj ich morfológia sa môže veľmi meniť. Sulfid medi teda môže tvoriť nanosféry, tyče, platne, tenké filmy, klietky, káble alebo trubice.

Tieto častice a ich atraktívne morfológie získavajú jednotlivé aplikácie v rôznych oblastiach medicíny.

Napríklad nano klietky alebo prázdne gule môžu slúžiť ako nosiče liečiv v tele. Nanosféry sa používajú, podporované elektródami z uhlíkového skla a uhlíkovými nanorúrkami, aby fungovali ako detektory glukózy; ako aj jeho agregáty sú citlivé na detekciu biomolekúl, ako je DNA.

CuS nanotrubice prekonávajú nanosféry pri detekcii glukózy. Okrem týchto biomolekúl boli imunosenzory navrhnuté z tenkých filmov CuS a určitých podporných prostriedkov na detekciu patogénov.

Nanokryštály a amorfné agregáty CuS môžu dokonca spôsobiť apoptózu rakovinových buniek bez toho, aby spôsobili poškodenie zdravých buniek.

nanovedy

V predchádzajúcom pododdiele bolo povedané, že jeho nanočastice boli súčasťou biosenzorov a elektród. Vedci a technici okrem týchto použití využili aj svoje vlastnosti pri navrhovaní solárnych článkov, kondenzátorov, lítiových batérií a katalyzátorov pre veľmi špecifické organické reakcie; Nevyhnutné prvky v nanovedách.

Za zmienku stojí aj to, že pri podpore na aktívnom uhlí sa preukázalo, že sada NpCuS-CA (CA: aktívne uhlie a Np: nanočastice) slúži ako odstraňovač farbív škodlivých pre človeka, a preto funguje ako čistička zdrojov voda absorbujúca nežiaduce molekuly.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Sulfid medi. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. Ivan Grozdanov a Metodija Najdoski. (devätnásť deväťdesiatpäť). Optické a elektrické vlastnosti filmov sírniku medi s rôznym zložením. Journal of Solid State Chemistry, zväzok 114, vydanie 2, 1. februára 1995, strany 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Sulfid medi (CuS). PubChem Database. CID = 14831. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Peter A. Ajibade a Nandipha L. Botha. (2017). Syntéza, optické a štrukturálne vlastnosti
6. nanokryštálov meďnatého sulfidu z prekurzorov jednoduchých molekúl. Katedra chémie, Univerzita Fort Hare, súkromná taška X1314, Alice 5700, Južná Afrika. Nanomaterials, 7, 32.
7. Spolupráca: Autori a redaktori zväzkov III / 17E-17F-41C (nd). Kryštalická štruktúra sulfidov medi (Cu2S, Cu (2-x) S), parametre mriežky. In: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) netetrahedrálne viazané prvky a binárne zlúčeniny I. Kondenzovaná látka Landolt-Börnstein - skupina III (numerické údaje a funkčné vzťahy vo vede a technike), zv. 41C. Springer, Berlín, Heidelberg.
8. Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. a kol. Korean J. Chem. Eng. (2018). Aplikácia aktívneho uhlia s nanesenými sulfidmi medi na súčasnú adsorpciu ternárnych farbív: Metodika povrchovej reakcie. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. Goel, S., Chen, F. a Cai, W. (2014). Syntéza a biomedicínske aplikácie nanočastíc sulfidu medi: od senzorov po terapeutické. Malý (Weinheim an der Bergstrasse, Nemecko), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174