所述硫化铜是其通式为Cu化学无机化合物家族X小号和。如果x大于y,则表示该硫化物的铜含量比硫含量高。相反,如果x小于y,则硫比铜富。
在自然界中,许多矿物占主导地位,代表了该化合物的天然来源。它们几乎全部都比硫中的铜含量更高,它们的组成用式Cu x S 表示和简化。在此,x甚至可以采用分数值,表示非化学计量的固体(例如Cu 1.75 S)。
Covellite矿物的样品,该矿物是硫化铜的许多天然来源之一。资料来源:詹姆斯·圣约翰
尽管硫在其元素状态下为黄色,但其衍生的化合物为深色。硫化铜也是如此。但是,主要由CuS组成的矿物陨石(顶部图像)显示出金属光泽和蓝色虹彩。
它们可以使用不同的技术和不同的合成参数,从不同的铜和硫来源制备。因此,您可以获得具有有趣形态的CuS纳米颗粒。
硫化铜的结构
链接
该化合物具有为结晶的外观,因此它可以立即想到的成由离子的Cu +(一价铜),铜2+(二价铜),S 2-和,包容,S 2 -和S 2 2 -(二硫化物阴离子),它们通过静电力或离子键相互作用。
但是,Cu和S之间具有轻微的共价特性,因此不能排除Cu-S键。根据这种推理,CuS的晶体结构(及其所有衍生固体的晶体结构)开始不同于其他离子或共价化合物所发现或表征的晶体结构。
换句话说,我们不能说纯离子,而是说在它们的吸引力(阳离子-阴离子)中间,它们的外部轨道略有重叠(电子共享)。
la covelita中的协调
陨石的晶体结构。资料来源:Benjah-bmm27。
综上所述,在上方的图像中显示了蛇纹石的晶体结构。它由六方晶体(由其晶胞的参数定义)组成,其中的离子会以不同的配位形式相互结合并定向。这些都是近邻的。
在图像中,铜离子由粉红色的球体表示,而硫离子由黄色的球体表示。
首先将重点放在粉红色的球体上,将注意到一些球体被三个黄色球体包围(三角平面协调),而另一些球体被四个黄色球体(四面体协调)包围。
可以在垂直于面向读取器的六边形面的平面中识别出第一类铜,即三角形,而第二类碳又是四面体。
现在转到黄色球体,一些球体有五个粉红色球体作为邻域(三角双锥体配位),其他三个球体和黄色球体(又是四面体配位)。在后者中,我们面临着二硫键阴离子,可以在下面和在相同的结构中看到它:
四面体中二硫键阴离子的四面体配位。资料来源:Benjah-bmm27。
替代配方
然后有离子Cu 2 +,Cu +,S 2-和S 2 2-。但是,用X射线光电子能谱(XPS)进行的研究表明,所有的铜都是Cu +阳离子。因此,初始式的CuS,表示“好”为(铜+)3(S 2-)(S 2)- 。
注意,上式的Cu:S比保持为1,并且电荷抵消。
其他晶体
硫化铜可以采用斜方晶体,如在多晶型物,γ-Cu系2 S,辉铜矿的; 立方体,如辉铜矿的另一多晶型物,α-Cu系2 S; 四方晶,在矿物苯胺体中,Cu 1.75 S;单晶斜晶石,Cu 1.96 S,等等。
对于每种定义的晶体,都有一种矿物,每种矿物都有其自身的特征和特性。
物产
一般
硫化铜的性能取决于其固体的Cu:S比。例如,存在S 2 2-阴离子的那些具有六边形结构,并且可以是半导体或金属导体。
另一方面,如果硫含量仅由S 2-阴离子组成,则硫化物表现为半导体,并且在高温下也具有离子电导率。这是因为其离子开始在晶体内振动并移动,从而携带电荷。
从光学上讲,尽管硫化物还取决于它们的铜和硫成分,但硫化物可能吸收或不吸收电磁光谱的红外区域中的辐射。这些光学和电气特性使其成为可能在不同范围的器件中实现的材料。
除Cu:S比率外,还要考虑的另一个变量是晶体的大小。不仅存在更多的“硫”或“铜”硫化铜,而且其晶体尺寸对其性能产生了不精确的影响。因此,科学家渴望研究和寻求Cu x S y纳米颗粒的应用。
孔纹石
每种矿物或硫化铜具有独特的性能。但是,从结构和美学的角度来看(由于其呈虹彩和蓝色调),在所有这些中,泡孔石都是最有趣的。因此,下面将介绍其一些特性。
摩尔质量
95.611 g / mol。
密度
4.76克/毫升
熔点
500°C; 但它崩溃了。
水溶性
3.3·10 -5 g / 100 mL在18°C下。
应用领域
医学中的纳米颗粒
在达到纳米尺寸之前,不仅颗粒的大小发生变化,而且它们的形态也会发生很大的波动。因此,硫化铜可以形成纳米球,棒,板,薄膜,笼,电缆或管。
这些颗粒及其吸引人的形态在医学的不同领域获得了各自的应用。
例如,纳米笼或空球体可以作为体内的药物载体。已经使用由碳玻璃电极和碳纳米管支撑的纳米球作为葡萄糖检测器。以及它的聚集体对生物分子(例如DNA)的检测很敏感。
在检测葡萄糖方面,CuS纳米管的性能优于纳米球。除这些生物分子外,免疫传感器还由CuS薄膜和某些用于病原体检测的载体设计而成。
CuS的纳米晶体和无定形聚集体甚至可以引起癌细胞凋亡,而不会损害健康细胞。
纳米科学
在前面的小节中,据说其纳米颗粒已经成为生物传感器和电极的一部分。除了这些用途外,科学家和技术人员还利用其特性来设计太阳能电池,电容器,锂电池和用于非常特殊的有机反应的催化剂。纳米科学中必不可少的元素。
还值得一提的是,当负载在活性炭上时,NpCuS-CA组合(CA:活性炭,Np:纳米颗粒)被证明可以去除对人体有害的染料,因此可以用作净化来源。吸收不需要的分子。
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