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Monosulfuro de cobre
Sulfid měďnatý.PNG
Nombres
Nombre IUPAC
Sulfuro de cobre
Otros nombres
Covellita
Cobre (II) sulfuro Sulfuro
cúprico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.013.884 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 215-271-2
Número RTECS
  • GL8912000
UNII
  • InChI = 1S / Cu. S controlarY
    Clave: BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI = 1 / Cu. S / rCuS / c1-2
    Clave: BWFPGXWASODCHM-BLKBWTQCAT
  • [Cu] = S
Propiedades
CuS
Masa molar95,611 g / mol
Aparienciapolvo negro o grumos
Densidad4,76 g / cm 3
Punto de fusionpor encima de 500 ° C (932 ° F; 773 K) (se descompone) [2]
0,000033 g / 100 ml (18 ° C)
6 x 10 −37 [1]
Solubilidadsoluble en HNO 3 , NH 4 OH , KCN
insoluble en HCl , H 2 SO 4
-2,0 · 10 −6 cm 3 / mol
1,45
Estructura
hexagonal
Peligros
Pictogramas GHSGHS09: peligro ambiental
H413
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).
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Referencias de Infobox

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]

Fabricación [ editar ]

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 [ editar ]

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 degrupo espacial P6 3 / mmc hay pequeñas discrepancias en las longitudes de enlace 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 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 (por ejemplo, [6] [20] ) que describe CuS como que contiene tanto Cu Iy 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]

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 [ editar ]

  • Sulfuro de cobre para una descripción general de todas las fases del sulfuro de cobre
  • Sulfuro de cobre (I) , Cu 2 S
  • Covellita

Referencias [ editar ]

  1. ^ 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 .
  2. ^ Blachnik, R .; Müller, A. (2000). "La formación de Cu 2 S a partir de los elementos I. Cobre utilizado en forma de polvos". Thermochimica Acta . 361 (1–2): 31–52. doi : 10.1016 / S0040-6031 (00) 00545-1 .
  3. ^ a b c Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0150" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ Liang, W., Whangbo, MH (1993) Anisotropía de conductividad y transición de fase estructural en Covellite CuS Solid State Communications, 85 (5), 405-408
  5. ^ Wells AF (1962) Química inorgánica estructural edición 3d Oxford University Press
  6. ↑ a b c Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Kuchmii, SY; Korzhak AV; Raevskaya AE; Kryukov AI (2001). "Catálisis de la reducción de sulfuro de sodio de metilviologen por nanopartículas de CuS". Química Teórica y Experimental . Nueva York: Springer. 37 (1): 36–41. doi : 10.1023 / A: 1010465823376 .
  8. ^ Mane, RS; CD de Lokhande (junio de 2000). "Método de deposición química para películas delgadas de calcogenuros metálicos". Materiales Química y Física . 65 (1): 1–31. doi : 10.1016 / S0254-0584 (00) 00217-0 .
  9. ^ Peiris, M; Sweeney, JS; Campbell, AJ; Heinz DL (1996). "Amorfización inducida por presión de covellita, CuS". J. Chem. Phys . 104 (1): 11–16. Código Bibliográfico : 1996JChPh.104 ... 11P . doi : 10.1063 / 1.470870 .
  10. ↑ Grijalva, H .; Inoue, M .; Boggavarapu, S .; Calvert, P. (1996). "Sulfuros de cobre cristalinos y amorfos, CuS". J. Mater. Chem . 6 (7): 1157-1160. doi : 10.1039 / JM9960601157 .
  11. ↑ Oftedal, I. (1932). Z. Kristallogr . 83 : 9-25. Falta o vacío |title=( ayuda )
  12. ^ Berry, LG (1954). "La estructura cristalina de covellite CuS y klockmannite CuSe". Mineralogista estadounidense . 39 : 504.
  13. ↑ a b Evans, HT Jr .; Konnert J. (1976). "Refinamiento de la estructura cristalina de la covellita". Mineralogista estadounidense . 61 : 996–1000.
  14. ^ Wells AF (1984) Química inorgánica estructural 5ta edición Publicaciones de ciencia de Oxford ISBN 0-19-855370-6 
  15. ^ Susceptibilidad magnética de los elementos y compuestos inorgánicos Archivado el 12 de enero de 2012 en la Wayback Machine.
  16. ^ Nakai, I .; Sugitani, Y .; Nagashima, K .; Niwa, Y. (1978). "Estudio espectroscópico de fotoelectrones de rayos X de minerales de cobre". Revista de Química Inorgánica y Nuclear . 40 (5): 789–791. doi : 10.1016 / 0022-1902 (78) 80152-3 .
  17. ^ Folmer, JCW; Jellinek F. (1980). "La valencia del cobre en sulfuros y seleniuros: un estudio de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X". Revista de los metales menos comunes . 76 (1–2): 789–791. doi : 10.1016 / 0022-5088 (80) 90019-3 .
  18. ^ Folmer, JCW; Jellinek F .; Calis GHM (1988). "La estructura electrónica de las piritas, en particular CuS 2 y Fe 1− x Cu x Se 2 : un estudio de XPS y Mössbauer". Revista de química del estado sólido . 72 (1): 137-144. Código bibliográfico : 1988JSSCh..72..137F . doi : 10.1016 / 0022-4596 (88) 90017-5 .
  19. ^ Goh, SW; Buckley AN; Lamb RN (febrero de 2006). "¿Sulfuro de cobre (II)?". Ingeniería de Minerales . 19 (2): 204-208. doi : 10.1016 / j.mineng.2005.09.003 .
  20. ^ Algodón, F. Albert ; Wilkinson, Geoffrey ; Murillo, Carlos A .; Bochmann, Manfred (1999), Química inorgánica avanzada (6.a ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
  21. ^ a b Liang, W .; Whangbo M, -H (febrero de 1993). "Anisotropía de conductividad y transición de fase estructural en Covellite CuS". Comunicaciones de estado sólido . 85 (5): 405–408. Código Bibliográfico : 1993SSCom..85..405L . doi : 10.1016 / 0038-1098 (93) 90689-K .
  22. ^ Nozaki, H; Shibata, K; Ohhashi, N. (Abril de 1991). "Conducción de agujeros metálicos en CuS". Revista de química del estado sólido . 91 (2): 306–311. Código bibliográfico : 1991JSSCh..91..306N . doi : 10.1016 / 0022-4596 (91) 90085-V .
  23. ^ Lutero, GW; Theberge SM; Rozan TF; Rickard D; Rowlands CC; Oldroyd A. (febrero de 2002). "Clusters de sulfuro de cobre acuoso como intermedios durante la formación de sulfuro de cobre". Reinar. Sci. Technol . 36 (3): 394–402. Código Bibliográfico : 2002EnST ... 36..394L . doi : 10.1021 / es010906k . PMID 11871554 .