- Struktura siarczku miedzi
- Spinki do mankietów
- Koordynacje w la covelita
- Alternatywna formuła
- Inne kryształy
- Nieruchomości
- Generał
- Covelite
- Masa cząsteczkowa
- Gęstość
- Temperatura topnienia
- Rozpuszczalność w wodzie
- Aplikacje
- Nanocząsteczki w medycynie
- Nanonauka
- Bibliografia
Siarczku miedzi, jest rodzina związków nieorganicznych, których ogólny wzór oznacza Cu chemii x S i . Jeśli x jest większe niż y, oznacza to, że wspomniany siarczek jest bogatszy w miedź niż w siarkę; a jeśli przeciwnie, x jest mniejsze niż y, to siarka jest bogatsza w siarkę niż w miedź.
W naturze przeważają liczne minerały, które stanowią naturalne źródła tego związku. Prawie wszystkie z nich są bogatsze w miedź niż w siarkę, a ich skład wyraża się i upraszcza wzór Cu x S; tutaj x może nawet przyjmować wartości ułamkowe, wskazujące na niestechiometryczne ciało stałe ( na przykład Cu 1,75 S).
Próbka minerału kowelitu, jednego z wielu naturalnych źródeł siarczku miedzi. Źródło: James St. John
Chociaż siarka jest w stanie elementarnym żółta, jej pochodne związki mają ciemne kolory; tak jest również w przypadku siarczku miedzi. Jednak mineralny kowelit (górne zdjęcie), który składa się głównie z CuS, wykazuje metaliczny połysk i niebieskawą opalizację.
Można je wytwarzać z różnych źródeł miedzi i siarki, stosując różne techniki i zmieniając parametry syntezy. W ten sposób można otrzymać nanocząstki CuS o ciekawej morfologii.
Struktura siarczku miedzi
Spinki do mankietów
Związek ten ma wygląd krystaliczny, więc od razu można pomyśleć, że składa się z jonów Cu + (miedź jednowartościowa), Cu 2+ (miedź dwuwartościowa), S 2- i włącznie S 2 - i S 2 2 - (aniony dwusiarczkowe), które oddziałują poprzez siły elektrostatyczne lub wiązania jonowe.
Jednak między Cu i S występuje niewielki charakter kowalencyjny, dlatego nie można wykluczyć wiązania Cu-S. Z tego rozumowania struktura krystaliczna CuS (i wszystkich jego pochodnych ciał stałych) zaczyna się różnić od tych znalezionych lub scharakteryzowanych dla innych związków jonowych lub kowalencyjnych.
Innymi słowy, nie możemy mówić o czystych jonach, ale raczej o tym, że w środku ich przyciągania (kation-anion) zachodzi niewielkie nakładanie się ich zewnętrznych orbitali (współdzielenie elektronów).
Koordynacje w la covelita
Struktura krystaliczna kowelitu. Źródło: Benjah-bmm27.
Mając powyższe na uwadze, na górnym obrazku pokazano strukturę krystaliczną kowelitu. Składa się z sześciokątnych kryształów (określonych przez parametry ich komórek elementarnych), w których jony łączą się i orientują w różnych układach; są to z różną liczbą bliskich sąsiadów.
Na obrazie jony miedzi są reprezentowane przez różowe kule, a jony siarki są reprezentowane przez żółte kule.
Skupiając uwagę najpierw na różowych sferach, można zauważyć, że niektóre są otoczone trzema żółtymi kulami (koordynacja płaszczyzny trygonalnej), a inne czterema (koordynacja czworościenna).
Pierwszy rodzaj miedzi, trygonalny, można zidentyfikować w płaszczyznach prostopadłych do sześciokątnych ścian zwróconych w stronę czytnika, w których z kolei występuje drugi rodzaj węgla, czworościenny.
Przechodząc teraz do żółtych kul, niektóre mają pięć różowych kul jako sąsiadów (koordynacja trygonalna dwupiramidowa), a inne trzy i żółtą kulę (znowu, koordynacja czworościenna); W tym drugim przypadku mamy do czynienia z anionem dwusiarczkowym, który można zobaczyć poniżej iw tej samej strukturze kowelitu:
Tetraedryczna koordynacja anionu disiarczkowego w kowelicie. Źródło: Benjah-bmm27.
Alternatywna formuła
Są wtedy jony Cu 2+ , Cu + , S 2- i S 2 2- . Jednak badania przeprowadzone za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS) wskazują, że cała miedź jest kationami Cu + ; i dlatego początkowy wzór CuS jest wyrażony jako „lepszy” jako (Cu + ) 3 (S 2− ) (S 2 ) - .
Należy zauważyć, że stosunek Cu: S dla powyższego wzoru pozostaje 1, a ponadto opłaty się anulują.
Inne kryształy
Siarczku miedzi może przyjąć kryształy rombowej, tak jak w postaci polimorficznej, γ-CU 2 S o chalkozyn; sześcienny, jak w innym polimorfie chalkocytu, α-Cu 2 S; tetragonalny, w mineralnym anilicie, Cu 1,75 S; monokliniki , między innymi w dżurleicie, Cu 1,96 S.
Każdy zdefiniowany kryształ ma jeden minerał, a każdy z nich ma swoje własne cechy i właściwości.
Nieruchomości
Generał
Właściwości siarczku miedzi zależą od stosunku Cu: S jego ciał stałych. Na przykład tych, które obecne S 2 2 anionów mają struktury heksagonalnej, i można półprzewodniki i przewodniki metaliczne.
Jeśli, z drugiej strony, zawartość siarki, składa się jedynie z S 2- anionów , siarczki zachowują się jak półprzewodniki, a także obecne jonowe przewodności w wysokich temperaturach. Dzieje się tak, ponieważ jego jony zaczynają wibrować i poruszać się w kryształach, przenosząc w ten sposób ładunki elektryczne.
Optycznie, chociaż zależy to również od składu miedzi i siarki, siarczki mogą lub nie absorbować promieniowania w zakresie podczerwieni widma elektromagnetycznego. Te właściwości optyczne i elektryczne sprawiają, że są to potencjalne materiały do zastosowania w różnych zakresach urządzeń.
Inną zmienną, którą należy wziąć pod uwagę, oprócz stosunku Cu: S, jest rozmiar kryształów. Nie tylko jest więcej siarczków miedzi „siarki” lub „miedzi”, ale wymiary ich kryształów wpływają nieprecyzyjnie na ich właściwości; Dlatego naukowcy chętnie badają i poszukują zastosowań dla nanocząstek Cu x S y .
Covelite
Każdy minerał lub siarczek miedzi ma unikalne właściwości. Jednak ze wszystkich najciekawszy jest kowelit z punktu widzenia strukturalnego i estetycznego (ze względu na opalizujący i niebieski ton). Dlatego poniżej wymieniono niektóre z jego właściwości.
Masa cząsteczkowa
95,611 g / mol.
Gęstość
4,76 g / ml.
Temperatura topnienia
500 ° C; ale się psuje.
Rozpuszczalność w wodzie
3,3 · 10-5 g / 100 ml w 18 ° C
Aplikacje
Nanocząsteczki w medycynie
Nie tylko rozmiar cząstek zmienia się, aż osiągną wymiary nanometryczne, ale także ich morfologie mogą ulegać znacznym wahaniom. Zatem siarczek miedzi może tworzyć nanosfery, pręty, płytki, cienkie warstwy, klatki, kable lub rurki.
Cząstki te i ich atrakcyjne morfologie mają indywidualne zastosowania w różnych dziedzinach medycyny.
Na przykład nanokomórki lub puste kulki mogą służyć jako nośniki leków w organizmie. Zastosowano nanosfery, wspomagane elektrodami ze szkła węglowego i nanorurkami węglowymi, jako detektory glukozy; jak również jego agregaty są wrażliwe na wykrywanie biomolekuł, takich jak DNA.
Nanorurki CuS przewyższają nanosfery w wykrywaniu glukozy. Oprócz tych biomolekuł zaprojektowano immunosensory z cienkich warstw CuS i niektórych nośników do wykrywania patogenów.
Nanokryształy i amorficzne agregaty CuS mogą nawet powodować apoptozę komórek rakowych, nie powodując uszkodzenia zdrowych komórek.
Nanonauka
W poprzednim podrozdziale powiedziano, że jego nanocząsteczki są częścią biosensorów i elektrod. Oprócz takich zastosowań naukowcy i technicy wykorzystali również jego właściwości do projektowania ogniw słonecznych, kondensatorów, baterii litowych i katalizatorów do bardzo specyficznych reakcji organicznych; Niezbędne elementy nanonauki.
Warto również wspomnieć, że wsparty na węglu aktywnym zestaw NpCuS-CA (CA: Activated Carbon, and Np: Nanoparticles) okazał się być zmywaczem szkodliwych dla człowieka barwników, a tym samym oczyszcza źródła pochłanianie wody przez niepożądane cząsteczki.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Siarczek miedzi. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Ivan Grozdanov i Metodija Najdoski. (1995). Właściwości optyczne i elektryczne warstw siarczku miedzi o zmiennym składzie. Journal of Solid State Chemistry tom 114, wydanie 2, 1 lutego 1995, strony 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2019). Siarczek miedzi (CuS). Baza danych PubChem. CID = 14831. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Peter A. Ajibade i Nandipha L. Botha. (2017). Synteza, właściwości optyczne i strukturalne
- nanokryształów siarczku miedzi z prekursorów pojedynczych cząsteczek. Wydział Chemii, Uniwersytet Fort Hare, Private Bag X1314, Alice 5700, Republika Południowej Afryki. Nanomateriały, 7, 32.
- Współpraca: Autorzy i redaktorzy tomów III / 17E-17F-41C (nd). Struktura krystaliczna siarczków miedzi (Cu2S, Cu (2-x) S), parametry sieci krystalicznej. W: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (red.) Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. Landolt-Börnstein-Group III Condensed Matter (Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology), tom 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. i in. Koreański J. Chem. Eng. (2018). Zastosowanie węgla aktywnego obciążonego nanocząstkami siarczku miedzi do jednoczesnej adsorpcji trójskładnikowych barwników: Metodologia powierzchni odpowiedzi. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
- Goel, S., Chen, F. i Cai, W. (2014). Synteza i biomedyczne zastosowania nanocząstek siarczku miedzi: od czujników po teranostyki. Small (Weinheim an der Bergstrasse, Niemcy), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174