El sulfuro de estaño (II) es un compuesto químico de estaño y azufre . La fórmula química es SnS. Su ocurrencia natural se refiere a la herzenbergita (α-SnS), un mineral raro. A temperaturas elevadas por encima de 905 K, SnS experimenta una transición de fase de segundo orden a β-SnS (grupo espacial: Cmcm, No. 63). [3] En los últimos años, se ha hecho evidente que existe un nuevo polimorfo de SnS basado en el sistema de cristal cúbico, conocido como π-SnS (grupo espacial: P2 1 3, No. 198). [4] [5]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Sulfuro de estaño (II) | |
Otros nombres Monosulfuro de estaño Herzenbergita | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.863 |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
SnS | |
Masa molar | 150,775 g / mol |
Apariencia | sólido marrón oscuro |
Densidad | 5,22 g / cm 3 |
Punto de fusion | 882 ° C (1,620 ° F; 1,155 K) |
Punto de ebullición | aproximadamente 1230 ˚C |
Insoluble | |
Estructura | |
Tipo GeS (ortorrómbico), OP8 | |
Pnma, No. 62 | |
a = 11,18 Å, b = 3,98 Å, c = 4,32 Å [2] | |
asimétrico triple (octaédrico fuertemente distorsionado) | |
Peligros | |
Principales peligros | Irritante |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Óxido de estaño (II) Seleniuro de estaño Telururo de estaño |
Otros cationes | Monosulfuro de carbono Monosulfuro de silicio Monosulfuro de germanio Sulfuro de plomo (II) |
Compuestos relacionados | Sulfuro de estaño (IV) Sulfuro de tributilestaño |
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 | |
Síntesis
El sulfuro de estaño (II) se puede preparar haciendo reaccionar estaño con azufre o cloruro de estaño (II) con sulfuro de hidrógeno .
- Sn + S → SnS
- SnCl 2 + H 2 S → SnS + 2 HCl
Propiedades
El sulfuro de estaño (II) es un sólido de color marrón oscuro o negro, insoluble en agua, pero soluble en ácido clorhídrico concentrado . El sulfuro de estaño (II) es insoluble en (NH 4 ) 2 S. Tiene una estructura de capas similar a la del fósforo negro. [6] De acuerdo con el fósforo negro, el sulfuro de estaño (II) se puede exfoliar ultrasónicamente en líquidos para producir láminas de SnS semiconductoras atómicamente delgadas que tienen un intervalo de banda óptico más amplio (> 1,5 eV) en comparación con el cristal a granel. [7]
Aplicaciones fotovoltaicas
El sulfuro de estaño (II) es un candidato potencial interesante para las células solares de película delgada de próxima generación . Actualmente, tanto el telururo de cadmio como los CIGS ( seleniuro de cobre, indio, galio ) se utilizan como capas absorbentes de tipo p, pero están formulados a partir de constituyentes tóxicos y escasos. [8] El sulfuro de estaño (II), por el contrario, se forma a partir de elementos baratos, abundantes en la tierra, y no es tóxico. Este material también tiene un alto coeficiente de absorción óptica, conductividad tipo p y un intervalo de banda directo de rango medio de 1.3-1.4 eV, propiedades electrónicas requeridas para este tipo de capa absorbente. [9] Basado en un cálculo de balance detallado usando la banda prohibida del material, la eficiencia de conversión de energía de una celda solar que utiliza una capa absorbente de sulfuro de estaño (II) podría ser tan alta como 32%, que es comparable al silicio cristalino. [10] Finalmente, el sulfuro de estaño (II) es estable tanto en condiciones alcalinas como ácidas. [11] Todas las características antes mencionadas sugieren que el sulfuro de estaño (II) es un material interesante para ser utilizado como capa absorbente de células solares.
En la actualidad, las películas delgadas de sulfuro de estaño (II) para su uso en células fotovoltaicas se encuentran todavía en la fase de investigación de desarrollo con eficiencias de conversión de energía actualmente inferiores al 5%. [12] Las barreras para su uso incluyen un voltaje de circuito abierto bajo y la incapacidad de realizar muchas de las propiedades anteriores debido a desafíos en la fabricación, pero el sulfuro de estaño (II) sigue siendo un material prometedor si se superan estos desafíos técnicos. [10]
Referencias
- ^ Registro de sulfuro de estaño (II) en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de seguridad y salud ocupacional , consultado el 9/4/2007.
- ↑ del Bucchia, S .; Jumas, JC; Maurin, M. (1981). "Contribución a l'etude de composes sulphures d'etain (II): Affinement de la structure de Sn S". Acta Crystallogr. B . 37 (10): 1903. doi : 10.1107 / s0567740881007528 .
- ^ Wiedemeier, Heribert; von Schnering, Hans Georg (1 de enero de 1978). "Refinamiento de las estructuras de GeS, GeSe, SnS y SnSe: Zeitschrift für Kristallographie". Zeitschrift für Kristallographie . 148 (3-4): 295-303. doi : 10.1524 / zkri.1978.148.3-4.295 .
- ^ Rabkin, Alexander; Samuha, Shmuel; Abutbul, Ran E .; Ezersky, Vladimir; Meshi, Louisa; Golán, Yuval (11 de marzo de 2015). "Nuevos materiales nanocristalinos: una fase cúbica simple previamente desconocida en el sistema binario SnS". Nano Letras . 15 (3): 2174–2179. doi : 10.1021 / acs.nanolett.5b00209 . ISSN 1530-6984 . PMID 25710674 .
- ^ Abutbul, RE; Segev, E .; Zeiri, L .; Ezersky, V .; Makov, G .; Golan, Y. (12 de enero de 2016). "Síntesis y propiedades de π-SnS nanocristalino - una nueva fase cúbica de sulfuro de estaño". Avances RSC . 6 (7): 5848–5855. doi : 10.1039 / c5ra23092f . ISSN 2046-2069 .
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . pag. 1233. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Brent; et al. (2015). "Nanohojas de sulfuro de estaño (II) (SnS) por exfoliación en fase líquida de Herzenbergita: Cristales atómicos bidimensionales del grupo principal IV-VI" . Mermelada. Chem. Soc . 137 (39): 12689–12696. doi : 10.1021 / jacs.5b08236 . PMID 26352047 .
- ^ Ginley, D .; Green, MA (2008). "Conversión de energía solar hacia 1 teravatio" . Boletín MRS . 33 (4): 355–364. doi : 10.1557 / mrs2008.71 .
- ^ Andrade-Arvizu, Jacob A .; Courel-Piedrahita, Maykel; Vigil-Galán, Osvaldo (14 de abril de 2015). "Células solares de película fina basadas en SnS: perspectivas durante los últimos 25 años". Revista de ciencia de materiales: Materiales en electrónica . 26 (7): 4541–4556. doi : 10.1007 / s10854-015-3050-z . ISSN 0957-4522 . S2CID 137524157 .
- ^ a b Nair, PK; García-Angelmo, AR; Nair, MTS (1 de enero de 2016). "Absorbentes de película fina de SnS cúbicos y ortorrómbicos para células solares de sulfuro de estaño". Physica Status Solidi A . 213 (1): 170-177. doi : 10.1002 / pssa.201532426 . ISSN 1862-6319 .
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- ^ Jaramillo, R .; Steinmann, V .; Yang, C .; Chakraborty, R .; Poindexter, JR (2015). "Fabricación de células solares SnS de eficiencia récord por evaporación térmica y deposición de capa atómica" . J. Vis. Exp. (99): e52705. doi : 10.3791 / 52705 . PMC 4542955 . PMID 26067454 .