- Struktur av kobbersulfid
- lenker
- Koordinasjoner i la covelita
- Alternativ formel
- Andre krystaller
- Egenskaper
- Generell
- Covelite
- Molmasse
- tetthet
- Smeltepunkt
- Vannløselighet
- applikasjoner
- Nanopartikler i medisin
- Nanovitenskap
- referanser
Den kobbersulfid er en familie av uorganiske forbindelser hvis generelle formel er Cu kjemi x S og . Hvis x er større enn y, betyr det at sulfidet er rikere på kobber enn svovel; og hvis tvert imot x er mindre enn y, er svovelen rikere på svovel enn i kobber.
I naturen dominerer mange mineraler som representerer naturlige kilder til denne forbindelsen. Nesten alle av dem er rikere på kobber enn svovel, og sammensetningen deres blir uttrykt og forenklet med formelen Cu x S; her kan x til og med ta fraksjonsverdier, noe som indikerer et ikke-støkiometrisk fast stoff ( for eksempel Cu 1,75 S).
En prøve av covellitt-mineral, en av de mange naturlige kildene til kobbersulfid. Kilde: James St. John
Selv om svovel er gul i sin grunntilstand, har dens avledede forbindelser mørke farger; Dette er også tilfellet med kobbersulfid. Mineralen covelite (toppbilde), som hovedsakelig er sammensatt av CuS, viser metallisk glans og blåaktig iriserende kraft.
De kan fremstilles fra forskjellige kilder til kobber og svovel ved å bruke forskjellige teknikker og varierende synteseparametere. Dermed kan du få tak i CuS-nanopartikler med interessante morfologier.
Struktur av kobbersulfid
lenker
Denne forbindelse har inntrykk av å være krystallinsk, slik at det straks kan betraktes som å være sammensatt av ioner Cu + (enverdig kobber), Cu 2+ (toverdig kobber), S- 2 og, inkluderende, S 2 - og S 2 2 - (disulfide anioner), som samvirker gjennom elektrostatiske krefter eller ionebinding.
Imidlertid er det en liten kovalent karakter mellom Cu og S, og derfor kan ikke Cu-S-bindingen utelukkes. Fra denne begrunnelsen begynner krystallstrukturen til CuS (og den av alle dens avledede faste stoffer) å avvike fra de som er funnet eller karakterisert for andre ioniske eller kovalente forbindelser.
Med andre ord, vi kan ikke snakke om rene ioner, men snarere at midt i attraksjonene deres (kation-anion) er det en liten overlapping av deres eksterne orbitaler (elektronisk deling).
Koordinasjoner i la covelita
Krystallstruktur av covellitt. Kilde: Benjah-bmm27.
Når det er sagt ovenfor, er krystallstrukturen til covelite vist i det øvre bildet. Den består av sekskantede krystaller (definert av parametrene til deres enhetsceller), der ionene forenes og orienterer seg i forskjellige koordinasjoner; disse er, med et variert antall nære naboer.
På bildet er kobberioner representert av rosa kuler, mens svovelioner er representert med gule kuler.
Fokuser først på de rosa kulene, vil det bemerkes at noen er omgitt av tre gule kuler (trigonalplankoordinasjon), og andre av fire (tetrahedrisk koordinasjon).
Den første typen kobber, trigonal, kan identifiseres i flyene vinkelrett på de sekskantede flater som vender mot leseren, der den andre karbontypen, tetrahedral, er i sving.
Når vi nå vender oss til de gule kulene, har noen fem rosa kuler som naboer (trigonal bipyramid-koordinasjon), og andre tre og en gul sfære (igjen, tetraedrisk koordinasjon); I sistnevnte står vi overfor disulfid-anjonen, som kan sees nedenfor og innenfor samme struktur som coveliten:
Tetrahedral koordinering av disulfidanionen i kovellitt. Kilde: Benjah-bmm27.
Alternativ formel
Det er da ioner Cu 2+ , Cu + , S 2- og S 2 2- . Studier utført med røntgenfotoelektron-spektroskopi (XPS) indikerer imidlertid at alt kobber er som Cu + -kationer ; og derfor uttrykkes den opprinnelige formelen CuS, "bedre" som (Cu + ) 3 (S 2− ) (S 2 ) - .
Vær oppmerksom på at Cu: S-forholdet for formelen ovenfor forblir 1, og dessuten kansellerer ladningene.
Andre krystaller
En kobbersulfid kan adoptere ortorombiske krystaller, som i den polymorfe form γ-Cu 2 S, av kobberglans; kubisk, som i en annen polymorf av chalcocitt, α-Cu 2 S; tetragonal, i mineralanilitten, Cu 1,75 S; monoklinikker, i djurleite, Cu 1,96 S, blant andre.
For hver definert krystall er det et mineral, og i sin tur har hvert mineral sine egne egenskaper og egenskaper.
Egenskaper
Generell
Egenskapene til kobbersulfid er underlagt Cu: S-forholdet mellom dets faste stoffer. For eksempel, de som fore S 2 2- anioner har heksagonale strukturer, og kan være enten halvledere eller metalliske ledere.
Dersom, på den annen side, den svovelinnhold bare består av S- 2- anioner , sulfidene oppfører seg som halvledere, og som også er tilstede ioniske ledningsevne ved høye temperaturer. Dette er fordi dets ioner begynner å vibrere og bevege seg innenfor krystallene, og dermed bærer elektriske ladninger.
Selv om det også avhenger av deres kobber- og svovelsammensetning, kan sulfider absorbere stråling i det infrarøde området av det elektromagnetiske spektrum. Disse optiske og elektriske egenskapene gjør det til potensielle materialer som kan implementeres i forskjellige apparater.
En annen variabel å vurdere, i tillegg til Cu: S-forholdet, er størrelsen på krystallene. Det er ikke bare at det er mer "svovel" eller "coppery" kobbersulfider, men dimensjonene på deres krystaller gir en upresis effekt på deres egenskaper; Dermed er forskere ivrige etter å studere og søke applikasjoner for Cu x S y nanopartikler .
Covelite
Hvert mineral- eller kobbersulfid har unike egenskaper. Imidlertid er covelite av dem alle de mest interessante fra et strukturelt og estetisk synspunkt (på grunn av iriderscence og blå fargetoner). Derfor er noen av dens egenskaper nevnt nedenfor.
Molmasse
95,611 g / mol.
tetthet
4,76 g / ml.
Smeltepunkt
500 ° C; men det brytes sammen.
Vannløselighet
3,3 · 10 -5 g / 100 ml ved 18 ° C.
applikasjoner
Nanopartikler i medisin
Ikke bare varierer størrelsen på partiklene før de når nanometriske dimensjoner, men også morfologiene deres kan svinge veldig. Dermed kan kobbersulfid danne nanosfærer, stenger, plater, tynne filmer, merd, kabler eller rør.
Disse partiklene og deres attraktive morfologier skaffer seg individuelle anvendelser innen forskjellige medisinområder.
For eksempel kan nanocages eller tomme kuler tjene som medikamentbærere i kroppen. Nanosfærer er blitt brukt, støttet av karbonglasselektroder og karbonananorør, for å fungere som glukosedetektorer; så vel som dens aggregater er følsomme for påvisning av biomolekyler som DNA.
CuS nanorør overgår nanosfærene når det gjelder påvisning av glukose. I tillegg til disse biomolekylene er immunosensorer designet fra tynne CuS-filmer og visse bærere for påvisning av patogener.
Nanokrystaller og amorfe aggregater av CuS kan til og med forårsake apoptose av kreftceller, uten å forårsake skade på sunne celler.
Nanovitenskap
I forrige avsnitt ble det sagt at dens nanopartikler har vært en del av biosensorer og elektroder. I tillegg til slik bruk har forskere og teknikere også utnyttet sine egenskaper til å designe solceller, kondensatorer, litiumbatterier og katalysatorer for veldig spesifikke organiske reaksjoner; Uunnværlige elementer i nanovitenskapen.
Det er også verdt å nevne at når det støttes på aktivert karbon, viste NpCuS-CA-settet (CA: Activated Carbon, and Np: Nanoparticles) seg som en remover av fargestoffer som er skadelige for mennesker, og fungerer derfor som en renser for kilder til vannabsorberende uønskede molekyler.
referanser
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Kobbersulfid. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Ivan Grozdanov og Metodija Najdoski. (nitten nitti fem). Optiske og elektriske egenskaper til kobbersulfidfilmer med variabel sammensetning. Journal of Solid State Chemistry Volum 114, utgave 2, 1. februar 1995, side 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
- Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Kobbersulfid (CuS). PubChem-databasen. CID = 14831. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Peter A. Ajibade og Nandipha L. Botha. (2017). Syntese, optiske og strukturelle egenskaper
- av kobbersulfid-nanokrystaller fra enkeltmolekylforløpere. Institutt for kjemi, University of Fort Hare, Private Bag X1314, Alice 5700, Sør-Afrika. Nanomaterialer, 7, 32.
- Samarbeid: Forfattere og redaktører av bindene III / 17E-17F-41C (nd). Kobbersulfider (Cu2S, Cu (2-x) S) krystallstruktur, gitterparametere. I: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. Landolt-Börnstein- Group III Condensed Matter (Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Koreanske J. Chem. Eng. (2018). Anvendelse av kobbersulfid-nanopartikler lastet aktivert karbon for samtidig adsorpsjon av ternære fargestoffer: Response overflate-metodikk. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
- Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Syntese og biomedisinske anvendelser av kobbersulfid-nanopartikler: fra sensorer til theranostics. Liten (Weinheim an der Bergstrasse, Tyskland), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174