황화 구리는 화학식 Cu가 화학 무기 화합물의 계열이다 X S 및 . x가 y보다 크면 황화물이 황보다 구리가 더 풍부하다는 것을 의미합니다. 반대로 x가 y보다 작 으면 황은 구리보다 황이 더 풍부합니다.
자연적으로이 화합물의 천연 공급원을 나타내는 수많은 미네랄이 우세합니다. 거의 모든 것들은 황보다 구리가 더 풍부하며 그 구성은 Cu x S 공식으로 표현되고 단순화됩니다 . 여기서 x는 비 화학 양 론적 고체 ( 예 : Cu 1.75 S)를 나타내는 분수 값도 취할 수 있습니다 .
황화 구리의 많은 천연 공급원 중 하나 인 코벨 라이트 광물 샘플. 출처 : James St. John
황은 원소 상태에서 노란색이지만 파생 화합물은 어두운 색을 띠고 있습니다. 황화 구리도 마찬가지입니다. 그러나 주로 CuS로 구성된 광물 코벨 라이트 (상단 이미지)는 금속 광택과 푸르스름한 무지개 빛을 나타냅니다.
그들은 다른 기술을 사용하고 다양한 합성 매개 변수를 사용하여 다양한 구리 및 황 소스에서 제조 할 수 있습니다. 따라서 흥미로운 형태를 가진 CuS 나노 입자를 얻을 수 있습니다.
황화 구리의 구조
연결
그것이 즉시 이온이 구리로 구성되는 것으로 간주 될 수 있도록이 화합물 인 결정의 모양을 갖는다 + (가의 구리), 구리 2+ (가의 구리), (S) -2- (S), 포함 및 2 - 및 S (2) (2) - (이황화 음이온), 정전기력 또는 이온 결합을 통해 상호 작용합니다.
그러나 Cu와 S 사이에는 약간의 공유 특성이 있으므로 Cu-S 결합을 배제 할 수 없습니다. 이러한 추론에서 CuS (및 모든 파생 고체의 결정 구조)의 결정 구조는 다른 이온 또는 공유 화합물에 대해 발견되거나 특성화 된 것과 다르기 시작합니다.
즉, 순수한 이온에 대해 말할 수는 없지만 그 매력 (양이온-음이온)의 중간에 외부 궤도 (전자 공유)가 약간 겹치는 부분이 있습니다.
라 코벨 리타의 조정
코벨 라이트의 결정 구조. 출처 : Benjah-bmm27.
위에서 말했듯이 코벨 라이트의 결정 구조는 상단 이미지에 표시됩니다. 이것은 육각형 결정 (단위 셀의 매개 변수에 의해 정의 됨)으로 구성되며, 이온이 서로 다른 배위로 결합하고 방향을 정합니다. 이들은 다양한 수의 가까운 이웃과 함께 있습니다.
이미지에서 구리 이온은 분홍색 구체로 표시되고 황 이온은 노란색 구체로 표시됩니다.
먼저 분홍색 구에주의를 집중하면 일부는 세 개의 노란색 구 (삼각형 평면 좌표)로 둘러싸여 있고 다른 일부는 4면 (사면체 좌표)으로 둘러싸여 있음을 알 수 있습니다.
첫 번째 유형의 구리 인 삼각형은 판독기를 향하는 육각형면에 수직 인 평면에서 식별 할 수 있으며, 두 번째 유형의 탄소 인 사면체가 차례로 나타납니다.
이제 노란색 구체로 돌아 가면 일부는 5 개의 분홍색 구체를 이웃으로하고 (삼각 쌍뿔 좌표) 다른 3 개와 노란색 구체 (다시 4 면체 좌표)를 가지고 있습니다. 후자에서 우리는 코벨 라이트의 동일한 구조와 아래에서 볼 수있는 이황화 음이온에 직면합니다.
코벨 라이트에서 이황화 음이온의 사면체 배위. 출처 : Benjah-bmm27.
대체 공식
그런 다음 Cu 2+ , Cu + , S 2- 및 S 2 2- 이온이 있습니다 . 그러나 X 선 광전자 분광법 (XPS)으로 수행 된 연구에 따르면 모든 구리는 Cu + 양이온입니다 . 따라서 초기 공식 CuS는 (Cu + ) 3 (S 2− ) (S 2 ) - 로 "더 잘"표현 됩니다.
위 공식에 대한 Cu : S 비율은 1로 유지되고 추가로 요금이 취소됩니다.
기타 크리스탈
구리 황화물 은 칼코 사이트 의 다 형체 γ-Cu 2 S 에서와 같이 사방 정계 결정을 채택 할 수 있습니다 . 칼코 사이트의 다른 다 형체에서와 같이 입방체, α-Cu 2 S; 정방 정, 미네랄 아닐 라이트에서 Cu 1.75 S; 단 사정, djurleite, Cu 1.96 S 등.
정의 된 각 결정에는 광물이 있으며, 차례로 각 광물에는 고유 한 특성과 특성이 있습니다.
속성
일반
황화 구리의 특성은 고체의 Cu : S 비율에 따라 달라집니다. 예를 들어 S 2 2- 음이온을 나타내는 것은 육각형 구조를 가지며 반도체 또는 금속 전도체 일 수 있습니다.
반면에 황 함량이 S 2- 음이온으로 만 구성 되는 경우 황화물은 반도체처럼 행동하고 고온에서 이온 전도도를 나타냅니다. 이는 이온이 진동하기 시작하고 결정 내에서 이동하여 전하를 전달하기 때문입니다.
광학적으로는 구리 및 황 구성에 따라 다르지만 황화물은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 방사선을 흡수하거나 흡수하지 않을 수 있습니다. 이러한 광학적 및 전기적 특성으로 인해 다양한 범위의 장치에서 잠재적 인 재료를 구현할 수 있습니다.
Cu : S 비율 외에도 고려해야 할 또 다른 변수는 결정의 크기입니다. 더 많은“황”또는“구리”구리 황화물이있을뿐만 아니라, 결정의 치수가 그 특성에 부정확 한 영향을줍니다. 따라서 과학자들은 Cu x S y 나노 입자에 대한 응용을 연구하고 모색하기를 열망하고 있습니다.
코벨 라이트
각 광물 또는 황화 구리에는 고유 한 특성이 있습니다. 그러나 이들 중 코벨 라이트는 구조적 및 미적 관점에서 가장 흥미 롭습니다 (무지개와 푸른 색조로 인해). 따라서 그 속성 중 일부는 아래에 언급되어 있습니다.
몰 질량
95.611g / 몰.
밀도
4.76g / mL.
녹는 점
500 ° C; 그러나 그것은 무너집니다.
수용성
3.3 · 10-5g / 100mL, 18 ° C
응용
의학의 나노 입자
입자의 크기는 나노 미터 크기에 도달 할 때까지 다양 할뿐만 아니라 형태도 크게 변동될 수 있습니다. 따라서 황화 구리는 나노 구, 막대, 판, 박막, 케이지, 케이블 또는 튜브를 형성 할 수 있습니다.
이러한 입자와 매력적인 형태는 다양한 의학 분야에서 개별적으로 적용됩니다.
예를 들어, 나노 케이지 또는 빈 구체는 신체 내에서 약물 운반체 역할을 할 수 있습니다. 탄소 유리 전극과 탄소 나노 튜브에 의해 지원되는 나노 스피어는 포도당 검출기로 기능하기 위해 사용되었습니다. 뿐만 아니라 응집체는 DNA와 같은 생체 분자의 검출에 민감합니다.
CuS 나노 튜브는 포도당 검출에서 나노 구보다 성능이 뛰어납니다. 이러한 생체 분자 외에도 면역 센서는 얇은 CuS 필름과 병원체 검출을위한 특정 지원으로 설계되었습니다.
CuS의 나노 결정과 무정형 응집체는 건강한 세포에 손상을주지 않고 암세포의 세포 사멸을 일으킬 수 있습니다.
나노 과학
이전 하위 섹션에서 나노 입자는 바이오 센서 및 전극의 일부라고 말했습니다. 이러한 용도 외에도 과학자들과 기술자들은 그 특성을 이용하여 매우 특정한 유기 반응을위한 태양 전지, 커패시터, 리튬 배터리 및 촉매를 설계했습니다. 나노 과학에 없어서는 안될 요소.
NpCuS-CA 세트 (CA : Activated Carbon, Np : Nanoparticles)가 활성탄에 지원되었을 때 인체에 유해한 염료를 제거하는 역할을하는 것으로 입증되어 원하지 않는 분자를 흡수하는 물.
참고 문헌
- Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). 황화 구리. 출처 : en.wikipedia.org
- Ivan Grozdanov 및 Metodija Najdoski. (1995 년). 다양한 조성의 황화 구리 필름의 광학 및 전기적 특성. Journal of Solid State Chemistry Volume 114, Issue 2, 1 February 1995, Pages 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
- 국립 생명 공학 정보 센터. (2019). 황화 구리 (CuS). PubChem 데이터베이스. CID = 14831. 출처 : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Peter A. Ajibade 및 Nandipha L. Botha. (2017). 합성, 광학 및 구조적 특성
- 단일 분자 전구체에서 구리 황화물 나노 결정의. 포트 헤어 대학교 화학과, Private Bag X1314, Alice 5700, 남아프리카. 나노 물질, 7, 32.
- 공동 작업 : III / 17E-17F-41C (nd) 볼륨의 저자 및 편집자. 구리 황화물 (Cu2S, Cu (2-x) S) 결정 구조, 격자 매개 변수. 에서 : Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) 비 사면체 결합 요소 및 이진 화합물 I. Landolt-Börnstein- Group III 응축 물질 (과학 및 기술의 수치 데이터 및 기능적 관계), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. 한국 J. Chem. Eng. (2018). 삼원 염료의 동시 흡착을위한 황화 구리 나노 입자로드 활성탄 적용 : 반응 표면 방법론. 35 : 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
- Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). 황화 구리 나노 입자의 합성 및 생의학 응용 : 센서에서 테라 노 스틱까지. Small (독일 Weinheim an der Bergstrasse), 10 (4), 631–645. 도이 : 10.1002 / smll. 201301174