COPPER SULFIDE: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang tanso sulphide ay isang pamilya ng mga tulagay na compound na ang pangkalahatang pormula ay Cu chemistry _x S _at . Kung ang x ay mas malaki kaysa sa y nangangahulugan na ang sinabi na ang sulfide ay mayaman sa tanso kaysa sa asupre; at kung, sa kabaligtaran, ang x ay mas maliit kaysa sa y, kung gayon ang asupre ay mas mayaman sa asupre kaysa sa tanso.

Sa likas na katangian, maraming mineral ang namamayani na kumakatawan sa mga likas na mapagkukunan ng tambalang ito. Halos lahat ng mga ito ay mayaman sa tanso kaysa sa asupre, at ang kanilang komposisyon ay ipinahayag at pinasimple ng pormula ng Cu _x S; dito x maaari ring kumuha ng fractional na mga halaga, na nagpapahiwatig ng isang non-stoichiometric solid (Cu _1.75 S, halimbawa).

Isang halimbawa ng mineral na covellite, isa sa maraming likas na mapagkukunan ng tanso na sulfide. Pinagmulan: James San Juan

Kahit na ang asupre ay dilaw sa elemental na estado nito, ang nagmula sa mga compound ay may madilim na kulay; Ganito rin ang kaso sa tanso na sulfide. Gayunpaman, ang mineral na covelite (tuktok na imahe), na kung saan ay binubuo pangunahin ng CuS, ay nagpapakita ng metal na ningning at mala-bughaw na pag-iilaw.

Maaari silang maging handa mula sa iba't ibang mga mapagkukunan ng tanso at asupre, gamit ang iba't ibang mga pamamaraan at iba't ibang mga parameter ng synthesis. Sa gayon, maaari kang makakuha ng mga nanoparticle ng CuS na may kawili-wiling mga morpolohiya.

Istraktura ng tanso sulfide

Mga link

Ang tambalang ito ay may hitsura ng pagiging mala-kristal, kaya maaari itong maisip agad na binubuo ng mga ions Cu ⁺ (monovalent tanso), Cu ²⁺ (divalent tanso), S ^2- at, kasama, S ₂ ^- at S ₂ ^{2 -} (disulfide anions), na nakikipag-ugnay sa pamamagitan ng mga puwersa ng electrostatic o ionic bonding.

Gayunpaman, mayroong isang bahagyang katangian ng covalent sa pagitan ng Cu at S, at samakatuwid ang bono ng Cu-S ay hindi maaaring pinasiyahan. Mula sa pangangatwiran na ito, ang istraktura ng kristal ng CuS (at ng lahat ng nagmula sa mga solido nito) ay nagsisimula na magkakaiba sa mga natagpuan o nailalarawan para sa iba pang mga ionic o covalent compound.

Sa madaling salita, hindi natin masasabi ang mga purong ion, ngunit sa gitna ng kanilang mga atraksyon (cation-anion) mayroong isang bahagyang pag-overlap ng kanilang mga panlabas na orbital (pagbabahagi ng elektron).

Mga koordinasyon sa la covelita

Crystal na istraktura ng covellite. Pinagmulan: Benjah-bmm27.

Ang pagkakaroon ng sinabi sa itaas, ang kristal na istraktura ng covelite ay ipinapakita sa itaas na imahe. Binubuo ito ng mga hexagonal crystals (tinukoy ng mga parameter ng kanilang mga cell unit), kung saan ang mga ion ay nag-iisa at i-orient ang kanilang mga sarili sa iba't ibang mga koordinasyon; ito ay, na may iba't ibang bilang ng mga malapit na kapitbahay.

Sa imahe, ang mga tanso na tanso ay kinakatawan ng mga pink na spheres, habang ang mga ion ng asupre ay kinakatawan ng mga dilaw na spheres.

Una na nakatuon ang pansin sa mga rosas na spheres, mapapansin na ang ilan ay napapalibutan ng tatlong dilaw na spheres (koordinasyon ng trigonal na eroplano), at iba pa sa pamamagitan ng apat (koordinasyon ng tetrahedral).

Ang unang uri ng tanso, trigonal, ay maaaring makilala sa mga eroplano na patayo sa mga hexagonal na mukha na kinakaharap ng mambabasa, kung saan ang pangalawang uri ng carbon, tetrahedral, naman.

Ang pag-on ngayon sa dilaw na spheres, ang ilan ay may limang kulay rosas na spheres bilang mga kapitbahay (trigonal bipyramid koordinasyon), at iba pa tatlo at isang dilaw na globo (muli, tetrahedral koordinasyon); Sa huli, nahaharap kami sa disulfide anion, na makikita sa ibaba at sa loob ng parehong istraktura ng covelite:

Tetrahedral koordinasyon ng disulfide anion sa covellite. Pinagmulan: Benjah-bmm27.

Alternatibong pormula

Mayroong mga ions Cu ²⁺ , Cu ⁺ , S ^2- at S ₂ ^2- . Gayunpaman, ang mga pag-aaral na isinagawa gamit ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ay nagpapahiwatig na ang lahat ng tanso ay bilang mga c ⁺ Cu ; at samakatuwid, ang paunang pormula ng CuS, ay ipinahayag na "mas mahusay" bilang (Cu ⁺ ) ₃ (S ²⁻ ) (S ₂ ) ^- .

Tandaan na ang ratio ng Cu: S para sa formula sa itaas ay nananatiling 1, at bukod dito ay kanselahin ang mga singil.

Iba pang mga kristal

Ang isang tanso na sulfide ay maaaring magpatibay ng mga kristal na orthorhombic, tulad ng sa polymorph, γ-Cu ₂ S, ng chalcocite; kubiko, tulad ng sa isa pang polymorph ng chalcocite, α-Cu ₂ S; tetragonal, sa mineral anilite, Cu _1.75 S; monoclinics, sa djurleite, Cu _1.96 S, bukod sa iba pa.

Para sa bawat tinukoy na kristal mayroong isang mineral, at naman, ang bawat mineral ay may sariling mga katangian at katangian.

Ari-arian

Pangkalahatan

Ang mga katangian ng tanso na sulfide ay napapailalim sa Cu: S ratio ng mga solido nito. Halimbawa, ang mga nagtatanghal ng S ₂ ^2- anion ay may mga istrukturang hexagonal, at maaaring maging alinman sa mga semiconductor o metal conductor.

Kung, sa kabilang banda, ang nilalaman ng asupre ay binubuo lamang ng S ^2- anion , ang mga sulfide ay kumikilos bilang semiconductors, at nagtatanghal din ng mga ionic conductivities sa mataas na temperatura. Ito ay dahil ang mga ions ay nagsisimulang mag-vibrate at lumipat sa loob ng mga kristal, kaya may dalang mga singil sa kuryente.

Sa optika, bagaman nakasalalay din ito sa kanilang komposisyon ng tanso at asupre, ang mga sulfide ay maaaring o hindi sumipsip ng radiation sa infrared na rehiyon ng electromagnetic spectrum. Ang mga optical at elektrikal na katangian na ito ay ginagawang potensyal na materyales na maipatupad sa iba't ibang mga saklaw ng mga aparato.

Isa pang variable na dapat isaalang-alang, bilang karagdagan sa Cu: S ratio, ay ang laki ng mga kristal. Hindi lamang na mayroong maraming "asupre" o "tanso" na mga sulud na tanso, ngunit ang mga sukat ng kanilang mga kristal ay nagbigay ng isang hindi wastong epekto sa kanilang mga katangian; Sa gayon, ang mga siyentipiko ay sabik na mag-aral at maghanap ng mga aplikasyon para sa Cu _x S _y nanoparticle .

Covelite

Ang bawat mineral o tanso na sulfide ay may mga natatanging katangian. Gayunpaman, sa lahat ng mga ito, ang covelite ay ang pinaka-kagiliw-giliw na mula sa isang istruktura at aesthetic point of view (dahil sa iridescence at blue tone). Samakatuwid, ang ilan sa mga pag-aari nito ay nabanggit sa ibaba.

Mass ng Molar

95.611 g / mol.

Density

4.76 g / mL.

Temperatura ng pagkatunaw

500 ° C; ngunit masira ito.

Pagkakatunaw ng tubig

3.3 · 10 ^-5 g / 100 mL sa 18 ° C.

Aplikasyon

Nanoparticle sa gamot

Hindi lamang ang laki ng mga particle ay nag-iiba hanggang sa maabot nila ang mga nanometric na sukat, kundi pati na rin ang kanilang mga morpolohiya ay maaaring magbago nang malaki. Kaya, ang tanso na sulfide ay maaaring mabuo ang nanospheres, rod, plate, manipis na pelikula, cages, cables o tubes.

Ang mga particle na ito at ang kanilang kaakit-akit na mga morpolohiya ay nakakakuha ng mga indibidwal na aplikasyon sa iba't ibang larangan ng gamot.

Halimbawa, ang mga nanocage o walang laman na spheres ay maaaring magsilbing mga carriers sa loob ng katawan. Ginamit ang mga nanospheres, suportado ng mga carbon glass electrodes at carbon nanotubes, upang gumana bilang mga detektor ng glucose; pati na rin ang mga pinagsama-samang nito ay sensitibo sa pagtuklas ng mga biomolecule tulad ng DNA.

Ang mga malaswang CuS nanotubes outperform nanospheres sa pagtuklas ng glucose. Bilang karagdagan sa mga biomolecules na ito, ang mga immunosensor ay dinisenyo mula sa manipis na mga pelikula ng CuS at ilang mga suporta para sa pagtuklas ng mga pathogen.

Ang mga nanocrystals at amorphous aggregates ng CuS ay maaaring maging sanhi ng apoptosis ng mga selula ng kanser, nang hindi nagiging sanhi ng pinsala sa mga malulusog na cells.

Nanoscience

Sa nakaraang pagsasaalang-alang sinabi na ang mga nanoparticle nito ay naging bahagi ng mga biosensors at electrodes. Bilang karagdagan sa mga naturang paggamit, sinamantala din ng mga siyentipiko at tekniko ang mga katangian nito upang magdisenyo ng mga solar cells, capacitor, lithium baterya, at mga katalista para sa napaka tukoy na mga organikong reaksyon; Mga kailangang-kailangan na elemento sa nanoscience.

Ito rin ay nagkakahalaga ng banggitin na kapag suportado sa na-activate na carbon, ang set ng NpCuS-CA (CA: Activated Carbon, at Np: Nanoparticles) ay napatunayan bilang isang remover ng mga dyes na nakakapinsala sa mga tao at, samakatuwid, ay gumagana bilang isang paglilinis ng mga mapagkukunan ng tubig na sumisipsip ng mga hindi gustong mga molekula.

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Copper sulfide. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Ivan Grozdanov at Metodija Najdoski. (labing siyam na siyamnapu't lima). Mga Optical at Elektrikal na Katangian ng Copper Sulfide Films ng variable na Komposisyon. Journal ng Solid State Chemistry Dami ng 114, Isyu 2, 1 Pebrero 1995, Mga Pahina 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. National Center para sa Impormasyon sa Biotechnology. (2019). Copper sulfide (CuS). PubChem Database. CID = 14831. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Peter A. Ajibade at Nandipha L. Botha. (2017). Sintesis, Optical at Stractural Properties
6. ng Copper Sulfide Nanocrystals mula sa Single Molecule Precursors. Kagawaran ng Chemistry, University of Fort Hare, Pribadong Bag X1314, Alice 5700, Timog Africa. Nanomaterial, 7, 32.
7. Pakikipagtulungan: Ang mga may-akda at editor ng mga volume III / 17E-17F-41C (nd). Copper sulfides (Cu2S, Cu (2-x) S) istraktura ng kristal, mga parameter ng lattice. Sa: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Mga Elementong Non-Tetrahedrally Non-Tetrahedrally at Binary Compounds I. Landolt-Börnstein- Group III Condensed Matter (Numerical Data at Functional Relationss in Science and Technology), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
8. Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Korean J. Chem. Eng. (2018). Ang aplikasyon ng tanso na sulfide nanoparticle ay nag-load ng aktibo na carbon para sa sabay na adsorption ng ternary dyes: Ang pamamaraan ng pagtugon sa ibabaw. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Sintesis at biomedical na aplikasyon ng tanso na sulfide nanoparticle: mula sa mga sensor hanggang sa theranostics. Maliit (Weinheim an der Bergstrasse, Alemanya), 10 (4), 631-66. doi: 10.1002 / smll.201301174