Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Сульфид меди (I)

Сульфид меди (I)


Сульфид меди (I)

Сульфид меди (I)
Сульфид меди (I)
Кристаллическая структура халькозина
Систематическое названиеМоносульфид димеди
Другие названияСульфид меди (I)
Химическая формулаCu2S
Эмпирическая формулаCu2−XS, x = 0÷0,10
Внешний видтвердое вещество темно-серого цвета
Молярная масса159,16 г/моль
Температура плавления1129 °C (1402,15 К)
Температура разложения700 °C (в вакууме)
Фазовые переходы103 °C (ромб. → гекс.)
437 °C (гекс. → куб.)
Плотность5,81 г/см³
Твёрдость по Моосу2,5÷3,0
Растворимость в воде1,3⋅10−15 г/100 мл
Произведение растворимости2,3⋅10−48
ПДКв воздухе 4 мг/м3
Кристаллическая решёткаОрторомбическая
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 CAS22205-45-4
Регистрационный номер EC244-842-9
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Сульфид меди (I) — неорганическое вещество с формулой  Cu2S. Относится к классу бинарных соединений. Может также рассматриваться как соль одновалентной меди и сероводородной кислоты.

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.


ХалькозинДжюрлеит
СоставCu2SCu1,94S
Цветтемно-серыйчёрный
Сингонияромбическаямоноклинная
Плотность, г/см³5,5—5,85,5—5,7
Твердость2,5—3,02,2—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:

 Cu2S →1000−1130∘C  Cu2−x S + xCu

В вакууме:

 Cu2S →>700∘C 2Cu + S

С водяным паром:

 Cu2S + 2H2O →>600∘C 2Cu + SO2 + 2H2

С кислородом:

 8Cu2S + 15O2500−600∘C 6Cu2O + 4CuSO4 + 4SO2
 2Cu2S + 3O21200−1300∘C  2Cu2O + 2SO2
 Cu2S + 2Cu2O →1200−1300∘C 6Cu + SO2

С хлором:

 Cu2S + Cl2300−400∘C 2CuCl + S

С сульфидом железа(II) и серой:

 Cu2S + 2FeS + S →800−1000∘C 2(FeIII CuI)S2
 2(FeIIICuI)S2 + 5O2 + 2SiO21000∘C 2Cu + 2FeSiO3 + 4SO2

Реакции в растворах

Сульфид меди (I) не реагирует с соляной кислотой.

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

 Cu2S + 12HNO3 ⟶  Cu(NO3)2 + CuSO4 + 10NO2↑ + 6H2O
 Cu2S + 4KCN ⟶ 2K[Cu(CN)2] + K2S

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

 Cu2S + 8HNO3 ⟶ 2Cu(NO3)2 + S↓ + 4NO2↑ + 4H2O
 Cu2S + 6H2SO4 ⟶ 2CuSO4 + 5SO2 ↑ + 6H2O
 Cu2S + 4(NH3 ⋅ H2O) ⟶  [Cu(NH3)2]2S + 4H2O

Восстанавливает Fe3+ до Fe2+ (в растворе):

 Cu2S + 4Fe(p)3+80∘C 2   Cu(p)2+ + 4Fe(p)2+ + S↓
 Cu2S + 2Fe(p)3+20∘C 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 →300−400∘C   Cu2S

Нагреванием металлической меди в токе диоксида серы:

 4Cu + SO2600−800∘C  Cu2S + 2CuO

Термическим разложением сульфида меди (II):

 2CuS →200−450∘CCu2S + S

Нагреванием сульфида меди (II) в токе водорода:

 2CuS + H2600−700∘CCu2S + H2S

Нагреванием оксида меди(I) с серой:

 2Cu2O + 3S →>600∘C 2Cu2S + SO2

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.