Сульфид меди (I)

**Сульфид меди (I)**
Сульфид меди (I)
	; Кристаллическая структура халькозина
Систематическое название	Моносульфид димеди
Другие названия	Сульфид меди (I)
Химическая формула	Cu2S
Эмпирическая формула	Cu2−XS, x = 0÷0,10
Внешний вид	твердое вещество темно-серого цвета
Молярная масса	159,16 г/моль
Температура плавления	1129 °C (1402,15 К)
Температура разложения	700 °C (в вакууме)
Фазовые переходы	103 °C (ромб. → гекс.); 437 °C (гекс. → куб.)
Плотность	5,81 г/см³
Твёрдость по Моосу	2,5÷3,0
Растворимость в воде	1,3⋅10−15 г/100 мл
Произведение растворимости	2,3⋅10−48
ПДК	в воздухе 4 мг/м3
Кристаллическая решётка	Орторомбическая
Стандартная энтальпия образования	−79 кДж/моль
Энтальпия плавления	+23,01 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+121 Дж/(моль·К)
Стандартная энергия образования Гиббса	−86 кДж/моль
Регистрационный номер CAS	22205-45-4
Регистрационный номер EC	244-842-9
	Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Сульфид меди (I) — неорганическое вещество с формулой $Cu 2 S$ . Относится к классу бинарных соединений. Может также рассматриваться как соль одновалентной меди и сероводородной кислоты.

Содержание

1 Нахождение в природе
2 Физические свойства
3 Химические свойства
- 3.1 Реакции при высоких температурах
- 3.2 Реакции в растворах
4 Получение
5 Применение
6 Влияние на здоровье

Нахождение в природе

Сульфид меди(I) в природе встречается в виде минерала халькозина (устаревшие названия: халькоцит, редрутит, медный блеск). Также, по составу данному соединению близок минерал джюрлеит, иногда называют джарлеит (подробнее см. Сульфиды меди). Основные свойства представлены в таблице.

	Халькозин	Джюрлеит
Состав	Cu₂S	Cu_1,94S
Цвет	темно-серый	чёрный
Сингония	ромбическая	моноклинная
Плотность, г/см³	5,5—5,8	5,5—5,7
Твердость	2,5—3,0	2,2—2,4

Физические свойства

Сульфид меди (I) — твердое вещество темно-серого цвета, нерастворимое в воде и этаноле.

Cu₂S существует в трёх кристаллических модификациях:

α-Cu₂S, ромбическая сингония, пространственная группа Ab 2m, параметры ячейки a = 1,1190 нм, b = 2,728 нм, c = 1,341 нм, Z = 96, d = 5,81 г/см³;
β-Cu₂S, гексагональная сингония, пространственная группа P 6₃/mmc, параметры ячейки a = 0,389 нм, c = 0,668 нм, Z = 2, d = 5,78 г/см³;
γ-Cu₂S, кубическая сингония, пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,5735 нм, Z = 4, d = 5,60 г/см³.

Температуры фазовых переходов: α → β 103 °C, β → γ 437 °C.

Сульфид меди (I) склонен к образованию нестехиометрических соединений, свойства которых могут сильно отличаться от стехиометрических.

Химические свойства

Реакции при высоких температурах

При атмосферном давлении в инертной атмосфере:

Cu 2 S \to 1000-1130\circC Cu 2-x S + xCu

В вакууме:

Cu 2 S \to >700\circC 2Cu + S

С водяным паром:

Cu 2 S + 2H 2 O \to >600\circC 2Cu + SO 2 + 2H 2

С кислородом:

8Cu 2 S + 15O 2 \to 500-600\circC 6Cu 2 O + 4CuSO 4 + 4SO 2

2Cu 2 S + 3O 2 \to 1200-1300\circC 2Cu 2 O + 2SO 2

Cu 2 S + 2Cu 2 O \to 1200-1300\circC 6Cu + SO 2

С хлором:

Cu 2 S + Cl 2 \to 300-400\circC 2CuCl + S

С сульфидом железа(II) и серой:

Cu 2 S + 2FeS + S \to 800-1000\circC 2(Fe III Cu I)S 2

2(Fe III Cu I)S 2 + 5O 2 + 2SiO 2 \to 1000\circC 2Cu + 2FeSiO 3 + 4SO 2

Реакции в растворах

Сульфид меди (I) не реагирует с соляной кислотой.

Растворяется в горячей концентрированной азотной кислоте, концентрированном растворе цианида калия:

Cu 2 S + 12HNO 3 ⟶ Cu(NO 3) 2 + CuSO 4 + 10NO 2 ↑ + 6H 2 O

Cu 2 S + 4KCN ⟶ 2K[Cu(CN) 2] + K 2 S

Медленно растворяется в холодной концентрированной азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте, концентрированном растворе аммиака:

Cu 2 S + 8HNO 3 ⟶ 2Cu(NO 3) 2 + S↓ + 4NO 2 ↑ + 4H 2 O

Cu 2 S + 6H 2 SO 4 ⟶ 2CuSO 4 + 5SO 2 ↑ + 6H 2 O

Cu 2 S + 4(NH 3 \cdot H 2 O) ⟶ [Cu(NH 3) 2] 2 S + 4H 2 O

Восстанавливает Fe³⁺ до Fe²⁺ (в растворе):

Cu 2 S + 4Fe (p) 3+ \to 80\circC 2 Cu (p) 2+ + 4Fe (p) 2+ + S↓

Cu 2 S + 2Fe (p) 3+ \to 20\circC CuS ↓ + Cu (p) 2+ + 2Fe (p) 2+

Получение

Сульфид меди (I) может быть получен одним из следующих способов.

Нагреванием металлической меди с серой в вакууме:

2Cu + S \to 300-400\circC Cu 2 S

Нагреванием металлической меди в токе диоксида серы:

4Cu + SO 2 \to 600-800\circC Cu 2 S + 2CuO

Термическим разложением сульфида меди (II):

2CuS \to 200-450\circC Cu 2 S + S

Нагреванием сульфида меди (II) в токе водорода:

2CuS + H 2 \to 600-700\circC Cu 2 S + H 2 S

Нагреванием оксида меди(I) с серой:

2Cu 2 O + 3S \to >600\circC 2 Cu 2 S + SO 2

Монокристаллы сульфида меди (I) получают при помощи зонной плавки.

Применение

Руды, содержащие Сульфид меди (I) — один из видов сырья для производства меди, медного купороса. Сульфид меди (I) — компонент медного штейна при пирометаллургическом получении меди. Также используется как полупроводник, компонент полупроводниковых сплавов.

Влияние на здоровье

Пыль сульфида меди (I) токсична, ПДК в воздухе 4 мг/м³.

Сульфид меди (I)
Кристаллическая структура халькозина
Систематическое название	Моносульфид димеди
Другие названия	Сульфид меди (I)
Химическая формула	Cu₂S
Эмпирическая формула	Cu_2−XS, x = 0÷0,10
Внешний вид	твердое вещество темно-серого цвета
Молярная масса	159,16 г/моль
Температура плавления	1129 °C (1402,15 К)
Температура разложения	700 °C (в вакууме)
Фазовые переходы	103 °C (ромб. → гекс.) 437 °C (гекс. → куб.)
Плотность	5,81 г/см³
Твёрдость по Моосу	2,5÷3,0
Растворимость в воде	1,3⋅10⁻¹⁵ г/100 мл
Произведение растворимости	2,3⋅10⁻⁴⁸
ПДК	в воздухе 4 мг/м³
Кристаллическая решётка	Орторомбическая
Стандартная энтальпия образования	−79 кДж/моль
Энтальпия плавления	+23,01 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+121 Дж/(моль·К)
Стандартная энергия образования Гиббса	−86 кДж/моль
Регистрационный номер CAS	22205-45-4
Регистрационный номер EC	244-842-9
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).