- A réz-szulfid szerkezete
- linkek
- Koordinációk a la covelita-ban
- Alternatív formula
- Egyéb kristályok
- Tulajdonságok
- Tábornok
- Covelite
- Moláris tömeg
- Sűrűség
- Olvadáspont
- Vízben való oldhatóság
- Alkalmazások
- Nanorészecskék a gyógyászatban
- nanotudomány
- Irodalom
A réz-szulfid szervetlen vegyületek egy családja, amelynek általános képlete Cu kémia x S és. Ha x nagyobb, mint y, ez azt jelenti, hogy az említett szulfid gazdagabb rézben, mint kénben; és ha éppen ellenkezőleg, x kisebb, mint y, akkor a kén gazdagabb a kénben, mint a rézben.
A természetben számos ásványi anyag uralkodik, amelyek e vegyület természetes forrásait képviselik. Majdnem mindegyik gazdagabb rezet tartalmaz, mint a kén, és az összetételük van kifejezve, és egyszerűsíti az a általános képletű Cu x S; itt x akár frakcionált értékeket is felvethet, jelezve egy nem-sztöchiometrikus szilárd anyagot (például Cu 1,75 S).
A covellite ásvány mintája, amely a réz-szulfid számos természetes forrása. Forrás: James St. John
Bár a kén elemi állapotban sárga, származékai sötét színűek; Ugyanez vonatkozik a réz-szulfidra. Az ásványi covelite (felülnézet), amely elsősorban a CuS-ből áll, fémfényű és kékes irizenciát mutat.
Előállíthatók különböző réz- és kénforrásokból, különböző technikákkal és a szintézis paramétereinek változtatásával. Így érdekes morfológiájú CuS nanorészecskéket kaphat.
A réz-szulfid szerkezete
linkek
Ez a vegyület a megjelenése, hogy kristályos, így lehet azonnal gondolta, hogy ez áll a ionok Cu + (egyértékű réz), Cu 2+ (kétértékű réz), S 2- és, befogadó, S 2 - és S 2 2 - (diszulfid anionok), amelyek elektrosztatikus erőkkel vagy ionos kötés révén kölcsönhatásba lépnek.
A Cu és az S között azonban enyhe kovalens karakter van, ezért a Cu-S kötés nem zárható ki. Ebből az érvelésből a CuS (és az összes származékos szilárd anyag) kristályszerkezete kezd eltérni attól, amelyet más ionos vagy kovalens vegyületeknél találtak vagy jellemeztek.
Más szavakkal, nem beszélhetünk tiszta ionokról, hanem arról, hogy vonzerejük (kation-anion) közepén van egy kis átfedésük külső orbitáljukon (elektron-megosztás).
Koordinációk a la covelita-ban
A covellit kristályszerkezete. Forrás: Benjah-bmm27.
A fentiek alapján a covelite kristályszerkezete látható a felső képen. Hatszögletű kristályokból áll (amelyeket egységsejtük paraméterei határoznak meg), amelyekben az ionok egyesülnek és orientálódnak különböző koordinációban; ezek változatos számú közeli szomszéddal rendelkeznek.
A képen a rézionokat rózsaszín gömbök, míg a kénionokat sárga gömbök képviselik.
A figyelmet elsősorban a rózsaszínű gömbökre összpontosítva megfigyelhető, hogy néhányat három sárga gömb veszi körül (trigonális síkkoordináció), mások négyet (tetraéder koordináció).
Az első réz típus, a trigonális, az olvasó felé néző hatszögletű felületekre merőleges síkokban azonosítható, amelyekben a második típusú szén, a tetraéder.
Most a sárga gömbökhöz fordulva: néhánynak szomszédjaként öt rózsaszín gömb van (trigonális bipiramid koordináció), másoknak három és sárga gömbje (ismét tetraéder koordináció); Az utóbbiban a diszulfid-anionnal szembesülünk, amely a covelite alján és ugyanazon szerkezetén belül látható:
A diszulfid-anion tetraéder koordinációja a covellitben. Forrás: Benjah-bmm27.
Alternatív formula
Ezután vannak Cu 2+, Cu +, S 2- és S 2 2- ionok. A röntgen fotoelektron spektroszkópiával (XPS) végzett vizsgálatok azonban azt mutatják, hogy az összes réz Cu + kation; és ezért a kezdeti CuS képlet "jobban" kifejezve (Cu +) 3 (S 2−) (S 2) - képlettel.
Vegye figyelembe, hogy a fenti képlet Cu: S aránya továbbra is 1, és ezenkívül a díjak törlődnek.
Egyéb kristályok
A réz-szulfid fogadhat rombos kristályok, mint a polimorf, γ-Cu 2 S, a kalkocit; köbös, mint a másik polimorf kalkocit, α-Cu 2 S; tetragonális, az ásványi anilitban, Cu 1,75 S; monoklinikák, többek között djurleitben, Cu 1,96 S.
Minden meghatározott kristályhoz tartozik egy ásvány, és viszont mindegyik ásványnak megvannak a saját jellemzői és tulajdonságai.
Tulajdonságok
Tábornok
A réz-szulfid tulajdonságait a szilárd anyagok Cu: S aránya befolyásolja. Például, azok, amelyek jelen S 2 2- anionok hexagonális struktúrák, és lehetnek félvezetők vagy fém vezetékek.
Ha viszont a kéntartalom pusztán S 2- anionokból áll, akkor a szulfidok félvezetőkként viselkednek, és magas hőmérsékleten ionvezetést is mutatnak. Ennek oka az, hogy ionjai elkezdenek rezegni és mozogni a kristályokon belül, ezáltal elektromos töltéseket hordozva.
Optikailag, bár ez is réz- és kénkompozícióiktól függ, a szulfidok elnyelhetik vagy nem elnyelhetik a sugárzást az elektromágneses spektrum infravörös tartományában. Ezek az optikai és elektromos tulajdonságok teszik lehetővé a lehetséges anyagok felhasználását különféle eszköztartományokban.
Egy másik változó, amelyet figyelembe kell venni, a Cu: S arányon kívül a kristályok mérete. Nem csak, hogy több „kén” vagy „réz” réz-szulfid van, hanem kristályaik mérete is pontatlan hatást gyakorol tulajdonságaikra; Ezért a tudósok lelkesen tanulnak és alkalmazást keresnek a Cu x S y nanorészecskék vonatkozásában.
Covelite
Minden ásványi vagy réz-szulfid egyedi tulajdonságokkal rendelkezik. Mindegyiküknél azonban a covelite szerkezeti és esztétikai szempontból a legérdekesebb (irizáló és kék árnyalatai miatt). Ezért néhány tulajdonságát az alábbiakban említjük.
Moláris tömeg
95,611 g / mol.
Sűrűség
4,76 g / ml.
Olvadáspont
500 ° C; de lebomlik.
Vízben való oldhatóság
3,3 · 10–5 g / 100 ml 18 ° C-on.
Alkalmazások
Nanorészecskék a gyógyászatban
A részecskék mérete nem csak addig változik, amíg el nem érik a nanometriai méreteket, hanem morfológiájuk is nagymértékben ingadozik. Így a réz-szulfid nanoszférákat, rudakat, lemezeket, vékony fóliákat, ketreceket, kábeleket vagy csöveket képezhet.
Ezek a részecskék és vonzó morfológiájuk egyedi alkalmazásokat szerez az orvostudomány különböző területein.
Például, a nanocash vagy az üres gömbök szolgálhatnak droghordozóként a testben. A nanoszférákat szénüveg elektródák és szén nanocsövek támogatásával használják glükózdetektorként; valamint aggregátumai érzékenyek a biomolekulák, például a DNS kimutatására.
A CuS nanocsövek jobban teljesítik a nanoszférákat a glükóz kimutatásában. Ezen biomolekulák mellett vékony CuS-filmekből és bizonyos hordozókból immunszenzorokat fejlesztettek ki a kórokozók kimutatására.
A CuS nanokristályai és amorf aggregátumai akár rákos sejtek apoptózist is okozhatnak anélkül, hogy az egészséges sejteket károsítanák.
nanotudomány
Az előző szakaszban azt mondták, hogy nanorészecskéi a bioszenzorok és az elektródok részei voltak. Az ilyen felhasználásokon túl a tudósok és a technikusok kihasználták annak tulajdonságait, hogy napelemeket, kondenzátorokat, lítium elemeket és katalizátorokat tervezzenek nagyon specifikus szerves reakciókhoz; A nanotudomány elengedhetetlen elemei.
Érdemes megemlíteni, hogy az aktívszénre támasztva az NpCuS-CA készlet (CA: aktív szén és Np: nanorészecskék) az emberre ártalmas színezékek eltávolítójának bizonyult, és ezért a vizet felszívó nem kívánt molekulák.
Irodalom
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Réz-szulfid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Ivan Grozdanov és Metodija Najdoski. (ezerkilencszázkilencvenöt). A változó összetételű réz-szulfid filmek optikai és elektromos tulajdonságai. Journal of Solid State Chemistry 114. kötet, 2. kiadás, 1995. február 1., 469–475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
- Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Réz-szulfid (CuS). PubChem adatbázis. CID = 14831. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Peter A. Ajibade és Nandipha L. Botha. (2017). Szintézis, optikai és szerkezeti tulajdonságok
- réz-szulfid nanokristályokból az egymolekulás prekurzorokból. Fort Hare Egyetemi Kémia Tanszék, X1314 magánzsák, Alice 5700, Dél-Afrika. Nanomaterápiák, 7, 32.
- Együttműködés: A III / 17E-17F-41C (második) kötetek szerzői és szerkesztői. Réz-szulfidok (Cu2S, Cu (2-x) S) kristályszerkezete, rácsparaméterek. In: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (szerk.) Nem tetraéder kötött elemek és bináris vegyületek I. Landolt-Börnstein - III. Csoport kondenzált anyag (numerikus adatok és funkcionális kapcsolatok a tudományban és a technológiában), 41. kötet. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. és mtsai. Korean J. Chem. Eng. (2018). Réz-szulfid nanorészecskékkel töltött aktív szén alkalmazása a háromfázisú festékek egyidejű adszorpciójára: A válaszfelület módszertana. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
- Goel, S., Chen, F., és Cai, W. (2014). Réz-szulfid nanorészecskék szintézise és orvosbiológiai alkalmazásai: az érzékelőktől a theranosztikáig. Kicsi (Weinheim an der Bergstrasse, Németország), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174