De kopersulfide is een familie van anorganische verbindingen waarvan de algemene chemische formule Cu isXSY. Ja X Het is groter dan Y het betekent dat het sulfide rijker is aan koper dan aan zwavel; en als het tegendeel is, X Het is kleiner dan Y, dan is zwavel rijker aan zwavel dan koper.
In de natuur overheersen tal van mineralen, die natuurlijke bronnen van deze verbinding vertegenwoordigen. Ze zijn bijna allemaal rijker aan koper dan aan zwavel, en hun samenstelling wordt uitgedrukt en vereenvoudigd door de formule CuXS; hier X kan zelfs fractionele waarden aannemen, indicatief voor een niet-stoichiometrische vaste stof (Cu1,75S, bijvoorbeeld).
Hoewel zwavel geel is in zijn elementaire toestand, lijken de daarvan afgeleide verbindingen donker van kleur; dit is ook het geval met kopersulfide. Het mineraal coveliet (bovenste afbeelding), dat voornamelijk uit CuS bestaat, vertoont metaalglans en blauwachtige irisatie..
Ze kunnen worden bereid uit verschillende bronnen van koper en zwavel, met behulp van verschillende technieken en met verschillende syntheseparameters. U kunt dus CuS-nanodeeltjes met interessante morfologieën verkrijgen.
Artikel index
Deze verbinding lijkt kristallijn te zijn, dus het kan onmiddellijk worden gedacht dat het is samengesteld uit Cu-ionen+ (eenwaardig koper), Cutwee+ (tweewaardig koper), S.twee- en, inclusief, Stwee- en Stweetwee- (disulfide-anionen), die interageren door elektrostatische krachten of ionische binding.
Er is echter een licht covalent karakter tussen Cu en S, en daarom kan de Cu-S-binding niet worden uitgesloten. Vanuit deze redenering begint de kristallijne structuur van CuS (en die van al zijn afgeleide vaste stoffen) te verschillen van die gevonden of gekarakteriseerd voor andere ionische of covalente verbindingen..
Met andere woorden, we kunnen niet spreken van pure ionen, maar in het midden van hun aantrekkingskracht (kation-anion) is er een lichte overlap van hun externe orbitalen (elektronendeling).
Dit gezegd hebbende, wordt de kristalstructuur van het coveliet weergegeven in de bovenste afbeelding. Het bestaat uit hexagonale kristallen (bepaald door de parameters van hun eenheidscellen), waar de ionen zich verenigen en zich oriënteren in verschillende coördinaties; dit zijn, met een gevarieerd aantal naaste buren.
In de afbeelding worden koperionen weergegeven door roze bollen, terwijl zwavelionen worden weergegeven door gele bollen..
Door de aandacht eerst op de roze bollen te richten, zal worden opgemerkt dat sommige worden omgeven door drie gele bollen (coördinatie in het trigonale vlak) en andere door vier (tetraëdrische coördinatie)..
Het eerste type koper, trigonaal, kan worden geïdentificeerd in de vlakken loodrecht op de zeshoekige vlakken die naar de lezer zijn gericht, waarin op hun beurt het tweede type koolstof, tetraëdrische.
Wat nu de gele bollen betreft, sommige hebben vijf roze bollen als buren (trigonale bipiramidecoördinatie), en andere drie en een gele bol (wederom tetraëdrische coördinatie); In de laatste wordt het disulfide-anion gezien, dat te zien is onder en binnen dezelfde structuur van het coveliet:
Er zijn dan Cu-ionentwee+, Cu+, Stwee- en Stweetwee-. Studies uitgevoerd met röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS) geven echter aan dat al het koper als Cu-kationen is+en daarom wordt de oorspronkelijke formule CuS, "beter" uitgedrukt als (Cu+3(S.2-) (S.twee.
Merk op dat de Cu: S-verhouding voor de bovenstaande formule 1 blijft, en bovendien worden de kosten geannuleerd.
Een kopersulfide kan orthorhombische kristallen aannemen, zoals in de polymorf, γ-CutweeS, van chalcociet; kubisch, zoals in een andere polymorf van chalcociet, α-CutweeS; tetragonaal, in het mineraal aniliet, Cu1,75S; monoclinics, in de djurleita, Cu1,96Ja, onder andere.
Voor elk gedefinieerd kristal is er een mineraal, en elk mineraal heeft op zijn beurt zijn eigen kenmerken en eigenschappen.
De eigenschappen van kopersulfide zijn onderhevig aan de Cu: S-verhouding van zijn vaste stoffen. Bijvoorbeeld die met S anionentweetwee- hebben zeshoekige structuren en kunnen halfgeleiders of metalen geleiders zijn.
Als aan de andere kant het zwavelgehalte alleen uit anionen S bestaattwee-, sulfiden gedragen zich als halfgeleiders en vertonen ook ionische geleidbaarheid bij hoge temperaturen. Dit komt doordat de ionen ervan beginnen te trillen en in de kristallen te bewegen, waardoor ze elektrische ladingen transporteren..
Optisch gezien, hoewel het ook afhangt van hun koper- en zwavelsamenstelling, kunnen sulfiden al dan niet straling absorberen in het infrarode gebied van het elektromagnetische spectrum. Deze optische en elektrische eigenschappen maken het potentiële materialen die in verschillende soorten apparaten kunnen worden geïmplementeerd..
Een andere variabele waarmee rekening moet worden gehouden, naast de Cu: S-verhouding, is de grootte van de kristallen. Er zijn niet alleen meer ‘zwavel’ of ‘koperachtige’ kopersulfiden, maar de afmetingen van hun kristallen geven een onnauwkeurig effect op hun eigenschappen; Wetenschappers zijn dus enthousiast om toepassingen voor Cu-nanodeeltjes te bestuderen en te zoeken.XSY.
Elk mineraal of kopersulfide heeft unieke eigenschappen. Van allemaal is coveliet echter het meest interessant vanuit een structureel en esthetisch oogpunt (vanwege zijn irisatie en blauwe tinten). Daarom worden enkele van de eigenschappen hieronder vermeld.
95.611 g / mol.
4,76 g / ml.
500 ° C; maar het valt uiteen.
3.3 10-5 g / 100 ml bij 18 ° C.
Niet alleen varieert de grootte van de deeltjes totdat ze nanometrische afmetingen bereiken, maar hun morfologieën kunnen ook sterk variëren. Kopersulfide kan dus nanobolletjes, staven, platen, dunne films, kooien, kabels of buizen vormen..
Deze deeltjes en hun aantrekkelijke morfologieën krijgen individuele toepassingen in verschillende medische domeinen..
Nanokooien of lege bollen kunnen bijvoorbeeld dienen als medicijndragers in het lichaam. Nanosferen zijn gebruikt, ondersteund door koolstofglaselektroden en koolstofnanobuisjes, om te functioneren als glucosedetectoren; evenals zijn aggregaten zijn gevoelig voor de detectie van biomoleculen zoals DNA.
CuS-nanobuisjes presteren beter dan nanobolletjes bij het detecteren van glucose. Naast deze biomoleculen zijn immunosensoren ontworpen uit dunne CuS-films en bepaalde dragers voor de detectie van pathogenen..
Nanokristallen en amorfe aggregaten van CuS kunnen zelfs apoptose van kankercellen veroorzaken, zonder schade aan gezonde cellen te veroorzaken.
In de vorige paragraaf werd gezegd dat de nanodeeltjes ervan deel uitmaakten van biosensoren en elektroden. Naast dergelijke toepassingen hebben wetenschappers en technici ook gebruik gemaakt van de eigenschappen ervan om zonnecellen, condensatoren, lithiumbatterijen en katalysatoren te ontwerpen voor zeer specifieke organische reacties; Onmisbare elementen in nanowetenschap.
Het is ook vermeldenswaard dat wanneer ondersteund op actieve kool, de NpCuS-CA-set (CA: actieve kool en Np: nanodeeltjes) bleek te dienen als een verwijderaar van kleurstoffen die schadelijk zijn voor de mens en daarom werkt als een zuiveraar van bronnen van water dat ongewenste moleculen absorbeert.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.