硫化銅は一般式であるCuの化学無機化合物のファミリーであり、xは S とを。xがyよりも大きい場合、その硫化物は硫黄よりも銅が豊富であることを意味します。逆に、xがyより小さい場合、硫黄は銅よりも硫黄が豊富です。
自然界では、この化合物の天然源を表す多数の鉱物が優勢です。それらのほとんどすべてが硫黄より銅に富んでおり、それらの組成は式Cu x Sで表され、簡略化されています。ここで、xは、非化学量論的固体(たとえば、Cu 1.75 S)を示す小数値をとることもできます。
硫化銅の多くの天然資源の1つであるコバルトライト鉱物のサンプル。出典:James St. John
硫黄は元素状態では黄色ですが、その派生化合物は暗い色をしています。これは硫化銅の場合も同様です。しかし、主にCuSで構成されている鉱物コベリット(上の画像)は、金属光沢と青みがかった虹色を示します。
それらは、異なる技術を使用し、合成パラメーターを変化させて、銅および硫黄の異なる供給源から調製することができます。したがって、興味深い形態を持つCuSナノ粒子を得ることができます。
硫化銅の構造
リンク集
すぐにそれがイオンをCuで構成されていることを考えることができるので、この化合物は、結晶性であるの外観を有し+(一価銅)のCu 2+(二価銅)、S 2-と、包括的、S 2 -及びS 2 2 -(ジスルフィドアニオン)、静電力またはイオン結合を介して相互作用します。
ただし、CuとSの間にはわずかな共有結合特性があるため、Cu-S結合を除外することはできません。この理由から、CuS(およびそのすべての派生固体)の結晶構造は、他のイオン性化合物または共有結合化合物で見られる、または特徴付けられるものとは異なり始めています。
言い換えれば、純粋なイオンについて話すことはできませんが、むしろそれらの引力(カチオン-アニオン)の真ん中に、それらの外部軌道(電子共有)のわずかなオーバーラップがあります。
ラコベリタのコーディネート
コベリライトの結晶構造。出典:Benjah-bmm27。
以上のことから、コベライトの結晶構造を上図に示します。それは六角形の結晶(それらのユニットセルのパラメーターによって定義されます)で構成され、イオンが結合して、さまざまな配位で自分自身を配向します。これらは、さまざまな数の近接しているものです。
画像では、銅イオンはピンク色の球で表され、硫黄イオンは黄色の球で表されています。
最初にピンク色の球に焦点を当てると、3つは黄色の球に囲まれ(三角平面の調整)、4つは球形(四面体の調整)に囲まれていることに注意してください。
銅の最初のタイプである三角形は、リーダーに面している六角形の面に垂直な平面で識別できます。その中には、2番目のタイプの炭素である四面体があります。
ここで黄色の球体に目を向けると、5つのピンク色の球体が隣接しているもの(三角双錐配位)と、3つと黄色の球体(ここでも、四面体配位)があります。後者では、私たちはジスルフィドアニオンに直面しています。これは、コベライトの下と同じ構造内で見ることができます。
コベライト中のジスルフィドアニオンの四面体配位 出典:Benjah-bmm27。
代替式
次に、イオンCu 2+、Cu +、S 2-およびS 2 2-があります。ただし、X線光電子分光法(XPS)で実施された研究では、すべての銅がCu +カチオンであることが示されています。したがって、最初の式CuSは(Cu +)3(S 2−)(S 2)-として「より良く」表現されます。
上記の式のCu:S比は1のままで、さらに電荷がキャンセルされることに注意してください。
その他の結晶
硫化銅が多形のように、斜方晶を採用することができる、γ-のCu 2 S、輝銅鉱の。輝銅鉱の別の多形体、α-Cu系のように、立方体の2 S。正方晶、鉱物アニライト中、Cu 1.75 S; monoclinics、djurleiteではCu 1.96 S、他の中。
定義された各結晶にはミネラルがあり、各ミネラルには独自の特性と特性があります。
プロパティ
一般的な
硫化銅の特性は、その固体のCu:S比の影響を受けます。例えば、S 2 2-アニオンを提示するものは六角形構造を有し、半導体または金属導体のいずれかであり得る。
一方、硫黄含有量がS 2-アニオンのみで構成されている場合、硫化物は半導体として機能し、高温でもイオン伝導性を示します。これは、そのイオンが振動して結晶内を移動し始め、電荷が運ばれるためです。
光学的には、銅と硫黄の組成にも依存しますが、硫化物は電磁スペクトルの赤外線領域の放射を吸収する場合としない場合があります。これらの光学的および電気的特性により、さまざまな範囲のデバイスに実装される可能性のある材料になります。
考慮すべきもう1つの変数は、Cu:S比に加えて、結晶のサイズです。より多くの「硫黄」または「銅」硫化銅があるだけでなく、それらの結晶の寸法がそれらの特性に不正確な影響を与えます。したがって、科学者たちは、Cu x S yナノ粒子の研究と研究に熱心です。
コベリテ
鉱物または硫化銅にはそれぞれ固有の特性があります。ただし、それらのすべての中で、構造色および美観の観点からは、coveliteが最も興味深いです(その虹色とブルーの色調のため)。したがって、その特性の一部を以下に示します。
モル質量
95.611 g / mol。
密度
4.76 g / mL。
融点
500°C; しかしそれは故障します。
水溶性
3.3・10 -5 g / 100 mL(18°C)
用途
医学におけるナノ粒子
ナノメートルの寸法に達するまで粒子のサイズが変化するだけでなく、その形態も大きく変動する可能性があります。したがって、硫化銅はナノスフェア、ロッド、プレート、薄膜、ケージ、ケーブル、またはチューブを形成できます。
これらの粒子とその魅力的な形態は、医療のさまざまな分野で個々の用途を獲得します。
例えば、ナノケージまたは空の球体は、体内で薬物担体として機能します。ナノスフェアは、グルコース検出器として機能するために、カーボンガラス電極とカーボンナノチューブによってサポートされて使用されています。また、その凝集体は、DNAなどの生体分子の検出に敏感です。
CuSナノチューブは、グルコースの検出においてナノスフェアよりも優れています。これらの生体分子に加えて、免疫センサーは病原体の検出のための薄いCuSフィルムと特定のサポートから設計されています。
CuSのナノクリスタルとアモルファスの凝集体は、健康な細胞に損傷を与えることなく、癌細胞のアポトーシスを引き起こすことさえあります。
ナノサイエンス
前のサブセクションでは、そのナノ粒子はバイオセンサーと電極の一部であると言われていました。そのような用途に加えて、科学者と技術者はその特性を利用して、太陽電池、コンデンサー、リチウム電池、および非常に特異的な有機反応用の触媒を設計しました。ナノサイエンスに欠かせない要素。
活性炭でサポートされている場合、NpCuS-CAセット(CA:活性炭、およびNp:ナノ粒子)は、人体に有害な染料の除去剤として機能することが証明されたため、不要な分子を吸収する水。
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