TEMBAGA SULFIDA: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA

The sulfida tembaga adalah keluarga sebatian bukan organik yang umum formula adalah Cu kimia _x S _dan . Sekiranya x lebih besar daripada y itu bermakna sulfida tersebut lebih kaya dengan tembaga daripada sulfur; dan jika sebaliknya, x lebih kecil daripada y, maka sulfur lebih kaya dengan sulfur daripada pada tembaga.

Secara semula jadi, banyak mineral mendominasi yang mewakili sumber semula jadi sebatian ini. Hampir semuanya kaya dengan tembaga daripada sulfur, dan komposisinya dinyatakan dan dipermudahkan dengan formula Cu _x S; di sini x malah boleh mengambil nilai pecahan, yang menunjukkan pepejal bukan stoikiometrik ( contohnya Cu _1.75 S).

Contoh mineral kovelit, salah satu daripada banyak sumber semula jadi tembaga sulfida. Sumber: James St. John

Walaupun sulfur berwarna kuning dalam keadaan unsurnya, sebatiannya yang dihasilkan mempunyai warna gelap; Ini juga berlaku dengan sulfida tembaga. Walau bagaimanapun, mineral covelite (gambar atas), yang terdiri terutamanya dari CuS, memperlihatkan kilauan logam dan kecerahan kebiruan.

Mereka boleh dibuat dari sumber tembaga dan sulfur yang berlainan, menggunakan teknik yang berbeza dan mengubah parameter sintesis. Oleh itu, anda dapat memperoleh nanopartikel CuS dengan morfologi yang menarik.

Struktur kuprum sulfida

Pautan

Sebatian ini kelihatan seperti kristal, sehingga dapat langsung dianggap sebagai terdiri dari ion Cu ⁺ (tembaga monovalen), Cu ²⁺ (tembaga divalen), S ^2- dan, inklusif, S ₂^- dan S ₂^{2 -} (disulfide anion), yang berinteraksi melalui daya elektrostatik atau ikatan ionik.

Namun, ada sedikit watak kovalen antara Cu dan S, dan oleh itu ikatan Cu-S tidak dapat dikesampingkan. Dari penaakulan ini, struktur kristal CuS (dan semua pepejal yang berasal) mula berbeza dengan yang dijumpai atau dicirikan untuk sebatian ion atau kovalen yang lain.

Dengan kata lain, kita tidak dapat berbicara tentang ion tulen, tetapi di tengah-tengah tarikan mereka (kation-anion) terdapat sedikit pertindihan orbital luaran mereka (perkongsian elektron).

Penyelarasan di la covelita

Struktur kovelit kristal. Sumber: Benjah-bmm27.

Setelah mengatakan perkara di atas, struktur kristal covelite ditunjukkan pada gambar atas. Ia terdiri daripada kristal heksagon (ditentukan oleh parameter sel unit mereka), di mana ion bersatu dan mengorientasikan diri dalam koordinasi yang berbeza; ini, dengan sebilangan besar jiran dekat.

Dalam gambar, ion tembaga diwakili oleh sfera merah jambu, sementara ion sulfur diwakili oleh sfera kuning.

Memusatkan perhatian pertama pada bola merah jambu, akan diperhatikan bahawa beberapa dikelilingi oleh tiga sfera kuning (koordinasi satah trigonal), dan yang lain oleh empat (koordinasi tetrahedral).

Jenis tembaga pertama, trigonal, dapat dikenal pasti dalam bidang yang berserenjang dengan wajah heksagon menghadap pembaca, di mana jenis karbon kedua, tetrahedral, pada gilirannya.

Beralih sekarang ke sfera kuning, beberapa mempunyai lima sfera merah jambu sebagai jiran (koordinasi bipyramid trigonal), dan yang lain tiga dan sfera kuning (sekali lagi, koordinasi tetrahedral); Pada yang terakhir, kita berhadapan dengan anion disulfida, yang dapat dilihat di bawah dan dalam struktur covelite yang sama:

Koordinasi tetrahedral anion disulfida di kovelit. Sumber: Benjah-bmm27.

Formula alternatif

Terdapat kemudian ion Cu ²⁺ , Cu ⁺ , S ^2- dan S ₂^2- . Walau bagaimanapun, kajian yang dilakukan dengan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), menunjukkan bahawa semua tembaga adalah kation Cu ⁺ ; dan oleh itu, formula awal CuS, dinyatakan "lebih baik" sebagai (Cu ⁺ ) ₃ (S ²⁻ ) (S ₂ ) ^- .

Perhatikan bahawa nisbah Cu: S untuk formula di atas kekal 1, dan selanjutnya caj dibatalkan.

Kristal lain

Suatu sulfida tembaga dapat mengadopsi kristal orthorhombic, seperti dalam polimorf, γ-Cu ₂ S, dari kalkosit; kubik, seperti pada polimorf kalkosit lain, α-Cu ₂ S; tetragonal, dalam anilit mineral, Cu _1,75 S; monoklinik, dalam djurleite, Cu _1.96 S, antara lain.

Untuk setiap kristal yang ditentukan terdapat mineral, dan pada gilirannya, setiap mineral mempunyai ciri dan khasiatnya sendiri.

Hartanah

Am

Sifat sulfida tembaga tertakluk kepada nisbah pepejal Cu: S. Contohnya, mereka yang menyajikan anion S ₂² mempunyai struktur heksagon, dan boleh menjadi konduktor semikonduktor atau logam.

Sekiranya, sebaliknya, kandungan sulfur hanya terdiri dari S ^2- anion , sulfida bertindak sebagai semikonduktor, dan juga menunjukkan kekonduksian ion pada suhu tinggi. Ini kerana ionnya mula bergetar dan bergerak di dalam kristal, sehingga membawa muatan elektrik.

Secara optik, walaupun bergantung pada komposisi tembaga dan sulfurnya, sulfida mungkin atau tidak menyerap radiasi di kawasan inframerah spektrum elektromagnetik. Sifat optik dan elektrik ini menjadikan bahan berpotensi untuk dilaksanakan dalam pelbagai jenis peranti.

Pemboleh ubah lain yang perlu dipertimbangkan, selain nisbah Cu: S, adalah ukuran kristal. Bukan hanya terdapat lebih banyak sulfur tembaga "sulfur" atau "tembaga", tetapi dimensi kristal mereka memberikan kesan yang tidak tepat pada sifatnya; Oleh itu, para saintis ingin mengkaji dan mencari aplikasi untuk nanopartikel Cu _x S _y .

Covelite

Setiap mineral atau sulfida tembaga mempunyai sifat unik. Walau bagaimanapun, dari semua itu, covelite adalah yang paling menarik dari sudut pandang struktur dan estetik (kerana warna warnanya dan warna biru). Oleh itu, beberapa sifatnya dinyatakan di bawah.

Jisim molar

95.611 g / mol.

Ketumpatan

4.76 g / mL.

Takat lebur

500 ° C; tetapi ia rosak.

Keterlarutan air

3.3 · 10 ^-5 g / 100 mL pada suhu 18 ° C.

Permohonan

Nanopartikel dalam perubatan

Ukuran zarah tidak hanya berbeza-beza sehingga mencapai dimensi nanometrik, tetapi juga morfologi mereka boleh berubah-ubah. Oleh itu, sulfida tembaga dapat membentuk nanospheres, rod, plate, film nipis, sangkar, kabel atau tiub.

Zarah-zarah ini dan morfologi menarik mereka memperoleh aplikasi individu dalam bidang perubatan yang berbeza.

Contohnya, nanocage atau sfera kosong boleh berfungsi sebagai pembawa ubat di dalam badan. Nanospheres telah digunakan, disokong oleh elektrod kaca karbon dan nanotube karbon, untuk berfungsi sebagai pengesan glukosa; serta agregatnya peka terhadap pengesanan biomolekul seperti DNA.

Nanotube CuS mengatasi nanosfera dalam mengesan glukosa. Sebagai tambahan kepada biomolekul ini, imunosensor telah dirancang dari filem CuS nipis dan sokongan tertentu untuk pengesanan patogen.

Nanokristal dan agregat amorf CuS bahkan dapat menyebabkan apoptosis sel barah, tanpa menyebabkan kerosakan pada sel yang sihat.

Nanosains

Dalam subseksyen sebelumnya dikatakan bahawa nanopartikelnya telah menjadi sebahagian daripada biosensor dan elektrod. Sebagai tambahan kepada penggunaan seperti itu, saintis dan juruteknik juga telah memanfaatkan khasiatnya untuk merancang sel suria, kapasitor, bateri litium, dan pemangkin untuk tindak balas organik yang sangat spesifik; Unsur yang sangat diperlukan dalam nanosains.

Perlu disebutkan bahawa apabila disokong pada karbon aktif, set NpCuS-CA (CA: Karbon Aktif, dan Np: Nanopartikel) terbukti berfungsi sebagai penghilang pewarna yang berbahaya bagi manusia dan, oleh itu, berfungsi sebagai pembersih sumber air menyerap molekul yang tidak diingini.

Rujukan

Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
Wikipedia. (2019). Tembaga sulfida. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
Ivan Grozdanov dan Metodija Najdoski. (Sembilan-belas sembilan puluh lima). Sifat Optik dan Elektrik Filem Sulfida Tembaga Komposisi Berubah. Journal of Solid State Chemistry Volume 114, Edisi 2, 1 Februari 1995, Halaman 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Tembaga sulfida (CuS). Pangkalan Data PubChem. CID = 14831. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Peter A. Ajibade dan Nandipha L. Botha. (2017). Sintesis, Sifat Optik dan Struktur
Nanokristal Tembaga Sulfida dari Prekursor Molekul Tunggal. Jabatan Kimia, Universiti Fort Hare, Beg Peribadi X1314, Alice 5700, Afrika Selatan. Nanomaterials, 7, 32.
Kerjasama: Pengarang dan penyunting jilid III / 17E-17F-41C (nd). Struktur kristal sulfida tembaga (Cu2S, Cu (2-x) S), parameter kisi. Dalam: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Elemen Tidak Berikat Tetrahedrally dan Sebatian Perduaan I. Landolt-Börnstein- Kumpulan III Bahan Berkondisi (Data Numerik dan Hubungan Fungsional dalam Sains dan Teknologi), jilid 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Korea J. Chem. Eng. (2018). Penggunaan nanopartikel tembaga sulfida yang dimuatkan karbon aktif untuk penjerapan serentak pewarna ternary: Metodologi permukaan tindak balas. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Aplikasi sintesis dan bioperubatan nanopartikel tembaga sulfida: dari sensor ke theranostik. Kecil (Weinheim an der Bergstrasse, Jerman), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174

TEMBAGA SULFIDA: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2026