El monosulfuro de cobre es un compuesto químico de cobre y azufre . Inicialmente se pensó que ocurría en la naturaleza como el Covellita mineral azul índigo oscuro . Sin embargo, más tarde se demostró que era más bien un compuesto cuproso, fórmula Cu + 3 S (S 2 ). [4] CuS es un conductor moderado de electricidad. [5] Se forma un precipitado coloidal negro de CuS cuando se burbujea sulfuro de hidrógeno , H 2 S, a través de soluciones de sales de Cu (II). [6] Es uno de varios compuestos binarios de cobre y azufre (ver sulfuro de cobrepara una descripción general de este tema), y ha despertado interés debido a sus usos potenciales en catálisis [7] y energía fotovoltaica . [8]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Sulfuro de cobre | |
Otros nombres | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.884 |
Número CE |
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PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
CuS | |
Masa molar | 95,611 g / mol |
Apariencia | polvo negro o grumos |
Densidad | 4,76 g / cm 3 |
Punto de fusion | por encima de 500 ° C (932 ° F; 773 K) (se descompone) [2] |
0,000033 g / 100 ml (18 ° C) | |
Producto de solubilidad ( K sp ) | 6 x 10 −37 [1] |
Solubilidad | soluble en HNO 3 , NH 4 OH , KCN insoluble en HCl , H 2 SO 4 |
-2,0 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Índice de refracción ( n D ) | 1,45 |
Estructura | |
hexagonal | |
Peligros | |
Pictogramas GHS | |
H413 | |
Consejos de prudencia del SGA | P273 , P501 |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 1 mg / m 3 (como Cu) [3] |
REL (recomendado) | TWA 1 mg / m 3 (como Cu) [3] |
IDLH (peligro inmediato) | TWA 100 mg / m 3 (como Cu) [3] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Óxido de cobre (II) |
Otros cationes | sulfuro de zinc |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Fabricación
El monosulfuro de cobre se puede preparar pasando gas sulfuro de hidrógeno en una solución de sal de cobre (II) .
Alternativamente, se puede preparar fundiendo un exceso de azufre con sulfuro de cobre (I) o mediante precipitación con sulfuro de hidrógeno a partir de una solución de cloruro de cobre (II) anhidro en etanol anhidro .
La reacción de cobre con azufre fundido seguida de hidróxido de sodio hirviendo y la reacción de sulfuro de sodio con sulfato de cobre acuoso también producirán sulfuro de cobre.
Estructura y unión de CuS
El sulfuro de cobre cristaliza en el sistema cristalino hexagonal, y esta es la forma del mineral covellita . También hay una forma amorfa de alta presión [9] que, sobre la base del espectro Raman, se ha descrito que tiene una estructura de covelita distorsionada. Se ha informado de una forma semiconductora amorfa a temperatura ambiente producida por la reacción de un complejo de etilendiamina de Cu (II) con tiourea , que se transforma en la forma cristalina de covelita a 30 ° C. [10]
La estructura cristalina de la covellita se ha informado varias veces, [11] [12] [13] y aunque estos estudios coinciden en general en la asignación del grupo espacial P6 3 / mmc, existen pequeñas discrepancias en las longitudes de los enlaces y los ángulos entre ellos. La estructura fue descrita como "extraordinaria" por Wells [14] y es bastante diferente del óxido de cobre (II) , pero similar a CuSe ( klockmannita ). La celda unitaria de covellita contiene 6 unidades de fórmula (12 átomos) en las que:
- 4 átomos de Cu tienen coordinación tetraédrica (ver ilustración).
- 2 átomos de Cu tienen coordinación planar trigonal (ver ilustración).
- 2 pares de átomos de S están separados por 207,1 pm [13], lo que indica la existencia de un enlace SS (una unidad disulfuro).
- los 2 átomos de S restantes forman triángulos planos trigonales alrededor de los átomos de cobre y están rodeados por cinco átomos de Cu en una bipirámide pentagonal (ver ilustración).
- Los átomos de S en cada extremo de una unidad disulfuro están coordinados tetraédricamente con 3 átomos de Cu coordinados tetraédricamente y el otro átomo de S en la unidad disulfuro (ver ilustración).
La formulación de sulfuro de cobre como Cu II S (es decir, que no contiene enlace azufre-azufre) es claramente incompatible con la estructura cristalina, y también en desacuerdo con el diamagnetismo observado [15] ya que un compuesto de Cu (II) tendría una configuración ad 9 y se espera que sea paramagnético. [6] Los
estudios que utilizan XPS [16] [17] [18] [19] indican que todos los átomos de cobre tienen un estado de oxidación de +1. Esto contradice una formulación basada en la estructura cristalina y que obedece a la regla del octeto que se encuentra en muchos libros de texto (p . Ej., [6] [20] ) que describen que CuS contiene tanto Cu I como Cu II, es decir (Cu + ) 2 Cu 2+ (S 2 ) 2− S 2− . Una formulación alternativa como (Cu + ) 3 (S 2− ) (S 2 ) - fue propuesta y apoyada por cálculos. [21] La formulación no debe interpretarse como que contiene un anión radical, sino que hay un "agujero" de valencia deslocalizado. [21] [22] Los estudios de resonancia paramagnética de electrones sobre la precipitación de sales de Cu (II) indican que la reducción de Cu (II) a Cu (I) ocurre en solución. [23]
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modelo de bola y palo de parte de la estructura cristalina de covellita | coordinación planar trigonal de cobre | coordinación tetraédrica de cobre | coordinación bipiramidal trigonal del azufre | coordinación tetraédrica de la unidad de disulfuro de nota de azufre |
Ver también
- Sulfuro de cobre para una descripción general de todas las fases del sulfuro de cobre
- Sulfuro de cobre (I) , Cu 2 S
- Covellita
Referencias
- ^ Rollie J. Myers (1986). "El nuevo valor bajo de la segunda constante de disociación del H2S: su historia, su mejor valor y su impacto en la enseñanza de los equilibrios de sulfuros". J. Chem. Educ . 63 (8): 687. Código Bibliográfico : 1986JChEd..63..687M . doi : 10.1021 / ed063p687 .
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