Higany(II)-szulfid

Higany-szulfid (II).

Tábornok
Szisztematikus név	Higany-szulfid (II)
Hagyományos nevek	Cinnabar (α), metacinnabarit (β), hipercinnabarit (γ)
Chem. képlet	HgS
Patkány. képlet	HgS
Fizikai tulajdonságok
Állapot	szilárd
Moláris tömeg	232,66 g/ mol
Sűrűség	(a) 8,09; (β) 7,73 g/cm3
Termikus tulajdonságok
Hőfok
• olvadás	820 °C
Mol. hőkapacitás	(a) 48,41; (β) 48,50 J/(mol K)
Entalpia
• oktatás	(a) - 57,6; (β) − 49,4 kJ/mol
Osztályozás
Reg. CAS szám	1344-48-5
PubChem	62402
Reg. EINECS szám	215-696-3
MOSOLYOK	S=[Hg]
InChI	InChI=1S/Hg.SQXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	56188
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A higany(II)-szulfid ( higany-monoszulfid) a higany és a kén kétkomponensű szervetlen vegyülete, amelynek kémiai képlete . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}}$

Légköri nyomáson három polimorf módosulatban létezik : trigonális α-HgS ( cinóber ), 345 °C-ig stabil, köbös β-HgS ( metacinnabarit ), 315 és 481 °C közötti tartományban stabil, és hatszögletű γ-HgS ( hipercinóber ), 470 °C-tól 820 °C -os egybevágó olvadáspontig stabil. Az első közülük élénkpiros, a második fekete. 21 GPa nyomáson megjelenik a negyedik módosítás, amely köbös szerkezetű [1] .

Fizikai tulajdonságok és fázisegyensúlyok

Minden módosítás változó összetételű fázis, az α-HgS homogenitási tartománya 315 °C-on eléri a ~4 mol-ot. %. Valamennyi fázis homogenitási tartománya kén felé tolódik el, ezért a higany-szulfid módosulások kationképző hiányos fázisként írhatók le: . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}},x\geqslant 0$

A higany(II)-szulfid polimorf módosulatai [1]

Fázis	Ásványtani név	Tér Csoport	Szerkezeti típus	Stabil a °C tartományban
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	cinóber	$P3_{1}21$	saját	345-ig
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	metacinnabarit	$F{\bar {4}}3m$	$\alpha {\text{-}}{\text{Zn}}{\text{S}}$ ( szfalerit )	315-481
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	hypercinnabaritis	hatszögletű.		470-820
$\delta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	(Nem)	$Fm{\bar {3}}m$	${\text{Na}}{\text{Cl}}$	magas nyomású

Az α és β módosítások félvezetők. A cinóber vörös színe a nagy sávrésnek köszönhető ( ami kb. 590 nm-es abszorpciós élnek felel meg). A β-módosítás keskeny résű félvezető; minden szfaleritszerű vegyülethez hasonlóan közvetlen rés szerkezetű.

Krisztallográfiai adatok és félvezető tulajdonságok 298 K hőmérsékleten [1] [2] [3]

fza	Rács paraméterei		$z$	$\rho$ , g/cm 3	$Például}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
fza	$a$ , nm	$c$ , nm	$z$	$\rho$ , g/cm 3	$Például}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,4145 - 0,4162	0,9460 - 0,9530	3	8.09	2.1	45 ( ), 13 ( ) $\parallel \,c$ $\perp c$
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,586		négy	7.73	0,15	250
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,701	1.413
Megjegyzés: - a cellában lévő sztöchiometrikus egységek száma; - sűrűség; a sávköz; — a vezetési elektronok mobilitása $z$ $\rho$ $Például}$ $\mu _{n}$

Az α-fázis átmenete a β-fázisba légköri nyomáson a 315-345 °C hőmérséklet-tartományban megy végbe; a fázisok együttélésének tartományát háromfázisú egyensúlyok korlátozzák: eutektoid

\alpha +L({\text{S)))\rightleftarrows \beta

és peritektikus

\alpha \rightleftarrows L({\text{Hg)))+\beta

Itt van egy kén alapú folyadék; - higany alapú folyadék. A β-fázis átmenete a γ-fázisba a 470-481 °C hőmérséklet-tartományban történik; a fázisok együttélésének tartományát háromfázisú egyensúlyok korlátozzák: eutektoid $L({\text{S)))$ $L({\text{Hg)))$

\beta +L({\text{S)))\rightleftarrows \gamma

és peritektikus

\beta \rightleftarrows L({\text{Hg)))+\gamma

A γ-fázis 820 °C -on egybevágóan olvad.

Getting

A higany-monoszulfid összes módosítása előállítható egyszerű anyagokból megfelelő hőmérsékleten és szabályozott gőznyomáson történő közvetlen szintézissel. Az egykristályokat olvadéknövesztéssel vagy gőzleválasztással nyerik. A cinóber úgy is előállítható, hogy a higanyt szobahőmérsékleten kristályos kénnel dörzsöljük.

Higany(II)-sók oldataiból hidrogén-szulfiddal történő kicsapás során a HgS fekete β-módosulata válik ki, amely szobahőmérsékleten metastabil. A hidrogén-szulfid fokozatos áthaladásával higany-klorid oldaton először fehér szulfoklorid csapadék képződik:

{\mathsf {3HgCl_{2}+2H_{2}S\rightarrow Hg_{3}S_{2}Cl_{2}\downarrow +4HCl))

amely fokozatosan sárga, barna és végül fekete higany-szulfiddá változik [4] :

{\mathsf {Hg_{3}S_{2}Cl_{2}+H_{2}S\rightarrow 3HgS\downarrow +2HCl))

Alkálifém-poliszulfid-oldatokkal történő kezelés hatására a fekete higany-szulfid vörös módosulattá alakul.

Kémiai tulajdonságok

A cinóber és a metacinnabarit gyengén oldódik vízben: oldhatósági termékeik 25 °C-on: 4,0⋅10 −53 és 1,6⋅10 −5 [5] . A cinóber szokatlanul közömbös savakkal és lúgokkal szemben, és csak vízben oldódik.

Inert atmoszférában hevítve a cinóber szublimál, levegőn oxidálva fémes higany képződése miatt feketévé válik:

{\displaystyle {\mathsf {HgS+O_{2}\rightarrow Hg+SO_{2))))

A természetben lenni

A természetben az α-módosítás cinóber ásványként , a β-módosítás metacinnabarit ásványként fordul elő . Sok ásvány szilárd oldat vagy higany-monoszulfid vegyülete más kalkogenidekkel, például:

guadalkacarit - (Hg, Zn)S;
saukovit - (Hg, Cd)S;
opofrit , Hg(S, Se);
aktasit - Cu 6 Hg 3 As 5 S 12 ;
élőkő - HgSb 4 S 8 .

A cinóber a fő higanyérc , amelyet ipari méretekben bányásznak.

Etimológia

Oroszul a cinóber név más görögökre nyúlik vissza . κιννάβαρι , lat. cinnabari [6] . Ugyanakkor latinul a cinnabari szó vörös festéket jelent, amely nem annyira ásványi, mint inkább növényi eredetű - "sárkányvér", amelyet egyes növények, például a Calamus Draco [7] levéből vonnak ki . A κιννα- gyök általában vörös vagy vörösesbarna színeket jelent [8] , ez az oka a κιννάμωμον (κίνναμον), cinnamoma - fahéj elnevezéseknek .

Alkalmazás

A cinóbert ősidők óta széles körben használták vörös pigmentként a festékek előállításához, de a higany mérgező hatása miatt jelenleg korlátozott a felhasználása ebben a minőségben.

A higany-szulfidot rendkívül alacsony illékonysága és vízben való oldhatatlansága miatt vegyületként használják, amelynek képződése a demerkurizálás egyik módszereként szolgál .

A vegyület erős gombaölő , és beton épületszerkezetek kezelésére használható a gombás fertőzések megelőzésére.

Az α-módosítást széles résű félvezetőként ionizáló sugárzás, különösen gamma-sugárzás félvezető detektorainak létrehozására használják, mivel az atommag nagy sűrűsége és nagy átlagos töltése miatt hatékonyan nyeli el a gamma-sugárzást [9] . A higany(II)-szulfid bázisán szubsztitúcióval félvezető szilárd oldatokat kapunk mind a kationos (például ), mind az anionos (például ) részrácsban. ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{Cd}}_{x}{\text{S}}$ ${\text{Hg}}{\text{S}}_{1-x}{\text{Se}}_{x}$

Jegyzetek

↑ 1 2 3 Bináris fémrendszerek állapotdiagramjai: Kézikönyv / Szerk. N. P. Lyakisheva . - M . : Mashinostroenie, 1997. - T. 2. - 1024 p. — ISBN 5-217-01569-1 .
↑ Fizikai mennyiségek: Kézikönyv / Szerk. I. S. Grigorjeva, E. Z. Meilikhova. — M .: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p. - ISBN 5-283-04013-5 .
↑ Kémiai Enciklopédia.
↑ Szervetlen kémia / Szerk. Yu. D. Tretyakova . - M .: Akadémia, 2004. - V. 3: Átmeneti elemek kémiája. — 368 p. — ISBN 5-7695-1436-1 .
↑ Lurie Yu. Yu. Az analitikai kémia kézikönyve. - 6. kiadás, átdolgozva. és további - M . : Kémia, 1989. - 448 p. — ISBN 5-7245-0000-0 .
↑ Vasmer M. Az orosz nyelv etimológiai szótára / Per. vele. és további O. N. Trubacsova . - 2. kiadás, törölve. - M. : Haladás, 1986. - T. 2. - 672 p.
↑ Dvoretsky I. Kh. Latin-orosz szótár. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M . : Orosz nyelv, 1976. - 1096 p.
↑ Dvoretsky I. Kh. Ókori görög-orosz szótár / Szerk. S. I. Szobolevszkij . - M . : Állam. külföldi kiadó és nemzeti Szótárak, 1958. - 1. évf. - 1043 p.
↑ A. Delin. A β-HgS II-VI félvezető számításainak első alapelvei: Fém vagy félvezető (angol) . - 2002. - 20. évf. 65.- Iss. 15 . - P. 153205. - doi : 10.1103/PhysRevB.65.153205 .

Irodalom

Chemical Encyclopedia / Szerk.: Knunyants I.L. és mások - M . : Szovjet Encyclopedia, 1995. - T. 4 (Pol-Three). — 639 p. — ISBN 5-82270-092-4 .
Bovina, L. A. és munkatársai, Physics of A II B VI Compounds , szerk. A. N. Georgobiani, M. K. Sheinkman. — M .: Nauka, 1986. — 319 p.

BeS

NH 4 HS
(NH 4 ) 2 S
H 8 N 2 MoS 4

Na 2 S
NaHS
NaCrS 2

MgS

Al2S3 _ _ _

SiS
SiS 2

P 4 S 3
P 4 S 7
P 4 S 10