БАКАР СУЛФИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2024

Бакар сулфид је породица неорганских једињења чија општа формула је Цу хемија _к С _и . Ако је к већи од и, то значи да је наведени сулфид богатији бакром него сумпором; а ако је, напротив, к мањи од и, тада је сумпор богатијим сумпором него у бакру.

У природи преовлађују бројни минерали који представљају природне изворе овог једињења. Готово сви су богатији бакром него сумпором, а њихов састав је изражен и поједностављен формулом Цу _к С; овде к може чак узети вредности фракције, што указује на нестехиометријску чврсту супстанцу ( на пример Цу _1,75 С).

Узорак ковелитног минерала, један од многих природних извора бакар-сулфида. Извор: Јамес Ст. Јохн

Иако је сумпор жут у свом елементарном стању, изведена једињења имају тамну боју; То је случај и са бакреним сулфидом. Међутим, минерални ковелит (горња слика), који је састављен превасходно од ЦуС, показује метални сјај и плавкасту иридесценцију.

Могу се припремити из различитих извора бакра и сумпора, користећи различите технике и промену параметара синтезе. Тако можете добити ЦуС наночестице са занимљивим морфологијама.

Структура бакар-сулфида

Везе

Ово једињење има изглед бића кристалне, тако да се може одмах мисли да се састоји од јона Цу ⁺ (моновалентни бакар), Цу ²⁺ (двовалентни бакар), С ² и инклузивни, С ₂ ^- и С ₂ ^{2 -} (дисулфидни аниони), који делују кроз електростатичке силе или јонску везу.

Међутим, између Цу и С постоји благи ковалентни карактер и зато се Цу-С веза не може искључити. Из овог закључка, кристална структура ЦуС (и свих његових изведених чврстих супстанци) почиње се разликовати од оне која је пронађена или карактеристична за друга јонска или ковалентна једињења.

Другим речима, не можемо говорити о чистим јонима, већ о томе да усред њихових атракција (катион-анион) долази до малог преклапања њихових спољних орбитала (дељење електрона).

Координације у ла цовелита

Кристална структура ковелитита. Извор: Бењах-бмм27.

Рекавши горе наведено, кристална структура ковелита приказана је на горњој слици. Састоји се од шестерокутних кристала (дефинисаних параметрима њихових јединичних ћелија), у којима се јони уједињују и оријентишу у различитим координацијама; ово су различити бројеви блиских суседа.

На слици су јони бакра представљени ружичастим сферама, док су јони сумпора представљени жутим.

Усредсређујући пажњу прво на ружичасте сфере, приметиће се да су неке окружене са три жуте сфере (тригонална равни координација), а друге са четири (тетраедарска координација).

Прва врста бакра, тригонална, може се препознати у равнинама окомитим на шестерокутна лица окренута према читаоцу, у којој је друга врста угљеника, тетраедар.

Када се окренемо жутим сферама, неке имају пет ружичастих сфера као суседе (координација тригоналне бипирамиде), а друге три и жуту сферу (поново тетраедарска координација); У последњем, суочени смо са анулфидом дисулфида, који се може видети испод и унутар исте структуре ковелита:

Тетраедрска координација дисулфидног аниона у ковелититу. Извор: Бењах-бмм27.

Алтернативна формула

Постоје затим јона Цу ²⁺ , Цу ⁺ , С ^2- и С ₂ ^2- . Међутим, студије спроведене рендгенском фотоелектронском спектроскопијом (КСПС), показују да је сав бакар као Цу ⁺ катиони ; и стога, почетна формула ЦуС, изражава "боље" као (Цу ⁺ ) ₃ (С ^2- ) (С ₂ ) ^- .

Имајте на уму да однос Цу: С за горњу формулу остаје 1, а осим тога трошкови се укидају.

Остали кристали

Бакарна сулфид може усвојити ромбичних кристале, као у полиморфа, γ-Цу ₂ С, оф цхалцоците; цубиц, као иу другом полиморфа цхалцоците, α-Цу ₂ С; тетрагонални, у минералном анилиту, Цу _1,75 С; моноклинике, између осталог , Цу _1,96 С.

За сваки дефинисани кристал постоји минерал, а заузврат, сваки минерал има своје карактеристике и својства.

Својства

Генерал

Својства бакар-сулфида подлежу односу Цу: С његових чврстих супстанци. На пример, оне који присутни С ₂ ^2- ањона има шестоугаоне структуре, и може бити или полупроводници или металних проводника.

Ако, са друге стране, садржај сумпора састоји само од С ^2- ањона су сулфиди се понашају као полупроводника, као и садашње јонска проводљивошћу на високим температурама. То је зато што њени јони почињу да вибрирају и крећу се унутар кристала, носећи на тај начин електричне набоје.

Оптички, иако то зависи и од састава бакра и сумпора, сулфиди могу или не морају да апсорбују зрачење у инфрацрвеном подручју електромагнетног спектра. Ова оптичка и електрична својства чине потенцијалним материјалима примену у различитим распонима уређаја.

Друга варијабла коју треба узети у обзир, поред односа Цу: С, је и величина кристала. Не само да има више сумпора или бакра сулфидних бакра, већ и димензије њихових кристала непрецизно утичу на њихова својства; Дакле, научници су жељни да уче и да тражи кандидата за ЦУ _х С _и наночестица .

Цовелите

Сваки минерални или бакар сулфид има јединствена својства. Међутим, од свих њих, ковелит је са структуралног и естетског становишта најзанимљивији (због иридесценције и плавих тонова). Стога су нека од његових својстава наведена у наставку.

Моларна маса

95.611 г / мол.

Густина

4.76 г / мЛ.

Тачка топљења

500 ° Ц; али се распада.

Растворљивост у води

3,3 · 10 ^-5 г / 100 мл на 18 ° Ц.

Апликације

Наночестице у медицини

Не само да величина честица варира док не достигну нанометријске димензије, већ и њихове морфологије могу значајно флуктуирати. Тако бакар-сулфид може да формира наносфере, шипке, плоче, танке филмове, кавезе, каблове или цеви.

Ове честице и њихове привлачне морфологије добијају појединачне примене у различитим областима медицине.

На пример, нанокаузе или празне сфере могу служити као носиоци лекова у телу. Наносфере су коришћене уз помоћ електрода од угљеног стакла и угљеничних наноцевки да делују као детектори глукозе; као и њени агрегати осетљиви су на детекцију биомолекула попут ДНК.

ЦуС наноцјевчице надмашују наносфере у откривању глукозе. Поред ових биомолекула, имуносенсори су дизајнирани од танких ЦуС филмова и одређених носача за детекцију патогена.

Нанокристали и аморфни агрегати ЦуС могу чак изазвати апоптозу ћелија рака, а да не оштете здраве ћелије.

Нанознаност

У претходном пододјељку речено је да су његове наночестице дио биосензора и електрода. Поред такве употребе, научници и техничари су такође искористили његова својства за дизајн соларних ћелија, кондензатора, литијумских батерија и катализатора за врло специфичне органске реакције; Неизоставни елементи у нанознаности.

Такође је вриједно напоменути да се НпЦуС-ЦА (подржана активним угљеном и Нп: Наночестице), подржана на активном угљену, показала као средство за уклањање боја штетних за људе и зато делује као прочишћивач извора вода апсорбује нежељене молекуле.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Википедиа. (2019). Бакар сулфид. Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Иван Грозданов и Методија Најдоски. (деветнаест деведесет пет). Оптичка и електрична својства фолија сумпорног бакра променљивог састава. Часопис за хемију чврстих тела, свезак 114, број 2, 1. фебруара 1995, стр. 469-475. дои.орг/10.1006/јссц.1995.1070
4. Национални центар за информације о биотехнологији. (2019). Бакров сулфид (ЦуС). ПубЦхем база података. ЦИД = 14831. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
5. Петер А. Ајибаде и Нандипха Л. Ботха. (2017). Синтеза, оптичка и структурна својства
6. нанокристала бакра-сулфида из једноструких молекулских прекурсора. Департман за хемију, Универзитет у Форт Хареу, приватна торба Кс1314, Алице 5700, Јужна Африка. Наноматериалс, 7, 32.
7. Сарадња: Аутори и уредници свезака ИИИ / 17Е-17Ф-41Ц (нд). Бакрена сулфида (Цу2С, Цу (2-к) С) кристална структура, параметри решетке. У: Маделунг О., Росслер У., Сцхулз М. (едс) Елементи који нису тетраедрално везани и бинарна једињења И. Кондензована материја Ландолт-Борнстеин - ИИИ. Група (нумерички подаци и функционални односи у науци и технологији), вол. 41Ц. Спрингер, Берлин, Хајделберг.
8. Момтазан, Ф., Вафаеи, А., Гхаеди, М. и др. Корејски Ј. Цхем. Енг. (2018). Примена бакар-сулфидних наночестица напуњених активним угљем за истовремену адсорпцију тернарних боја: Метода површинске реакције. 35: 1108. дои.орг/10.1007/с11814-018-0012-1
9. Гоел, С., Цхен, Ф., & Цаи, В. (2014). Синтеза и биомедицинска примена наночестица бакар-сулфида: од сензора до терапије. Мала (Веинхеим ан дер Бергстрассе, Немачка), 10 (4), 631–645. дои: 10.1002 / смлл.201301174