硫化銅

化合物

硫化銅是一種的化合物,化學式CuS,在自然界中以深藍色的靛銅礦形式存在。它是一種中等導電性的導體[4] 硫化氫氣體通入銅鹽溶液時可形成硫化銅的膠狀沉澱。[5] 目前也有研究發現硫化銅可用在催化[6] 和光電性[7] 的應用上。

硫化銅
IUPAC名
Copper(II) sulfide
硫化銅
別名 靛銅礦
硫化銅(II)
識別
CAS號 1317-40-4 ?
PubChem 14831
SMILES
 
  • [Cu+2].[S-2]
RTECS GL8912000
性質
化學式 CuS
摩爾質量 95.611[1] g·mol⁻¹
外觀 黑色六方晶體[1]
密度 4.76 g/cm3[1]
熔點 507°C[1](轉化為硫化亞銅 [1][3]
溶解性 難溶[1]
溶度積Ksp 8.0 x 10-34
溶解性 難溶於稀酸,強鹼溶液,乙醇[1]溶於硝酸氰化鉀
折光度n
D
1.45 [2]
結構
晶體結構 六方[1]
相關物質
其他陰離子 氧化銅
其他陽離子 硫化鋅
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

結構

編輯

硫化銅(靛銅礦)以六方晶系形式結晶,也存在一種不定型的高壓形式,[8] 是以拉曼光譜學為基礎,被描述為一種扭曲的靛銅礦形式的結構。由銅(II)乙二胺配合物硫脲在常溫下反應也可得一種不定型的半導體硫化銅,在30°C時轉化為靛銅礦結構。[9]
硫化銅的晶體結構被多次報道。[10][11][12] Wells形容此結構「特別」,[13] 它與氧化銅的晶體結構很不相同,但與硒化銅(CuSe)的結構相似。硫化銅晶胞包含6個CuS(12個原子),其中

  • 4個銅原子成四面體結構。
  • 2個銅原子成平面三角形結構。
  • 2對硫原子的距離僅207.1 pm,[12] 證明了S-S鍵(二硫鍵)的存在。
  • 剩下的兩個硫原子形成圍繞銅原子的三角形結構,並且這兩個硫原子也被5個構成五角雙錐結構的銅原子圍繞。
  • 二硫鍵中的兩個硫原子中的一個與3個四面體構型的銅原子配位。

硫化銅CuIIS(不含硫硫鍵)與晶體結構不相符合,與觀測到的抗磁性不吻合,[14] 因為Cu(II)化合物具d9排布,應為順磁性物質。[5]
使用XPS技術的研究[15][16][17][18] 表明所有的銅原子均具有+1的氧化態。這與許多課本中的八隅律相違背。[5] 通常課本認為CuS同時具有CuI和CuII,也就是(Cu+)2Cu2+(S2)2–S2–。另外一種化學式(Cu+)3(S2–)(S2)則收到了計算數據的支持。[19] 這種化學式不應被認為是含有自由離子,而是存在價「空洞」。[19][20] 對Cu(II)鹽沉澱的電子順磁共振研究也顯示出溶液中Cu(II)被還原至Cu(I)的過程的存在。[21]

 
 
 
 
 
部分結構的球棍模型
銅原子的三角形構型
銅原子的四面體構型
硫原子的三角雙錐構型
二硫鍵的四面體構型

參見

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參考

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition. 2016-06-24: 4–60. ISBN 1-4987-5428-7 (英語). 
  2. ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
  3. ^ Blachnik, R.; Müller, A., The formation of Cu2S from the elements I. Copper used in form of powders, Thermochimica Acta, 2000, 361 (1–2): 31–52, doi:10.1016/S0040-6031(00)00545-1 
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  21. ^ Luther, GW; Theberge SM, Rozan TF, Rickard D, Rowlands CC, Oldroyd A. Aqueous copper sulfide clusters as intermediates during copper sulfide formation.. Environ. Sci. Technol. 2002年2月, 36 (3): 394–402. doi:10.1021/es010906k.