Elohopea(II)sulfidi

Elohopeasulfidi (II).

Kenraali
Systemaattinen nimi	Elohopeasulfidi (II)
Perinteiset nimet	Cinnabar (α), metasinnabariitti (β), hypercinnabarite (γ)
Chem. kaava	HgS
Rotta. kaava	HgS
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	kiinteä
Moolimassa	232,66 g/ mol
Tiheys	(a) 8,09; (β) 7,73 g/cm3
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
• sulaminen	820 °C
Mol. lämpökapasiteetti	(a) 48,41; (β) 48,50 J/(mol K)
Entalpia
• koulutus	(a) - 57,6; (β) − 49,4 kJ/mol
Luokitus
Reg. CAS-numero	1344-48-5
PubChem	62402
Reg. EINECS-numero	215-696-3
Hymyilee	S=[Hg]
InChI	InChI = 1S/Hg.SQXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	56188
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Elohopea(II)sulfidi ( elohopeamonosulfidi) on epäorgaaninen binäärinen elohopean ja rikin yhdiste, jonka kemiallinen kaava on . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}}$

Ilmakehän paineessa sitä on kolmessa polymorfisessa muunnelmassa : trigonaalinen α-HgS ( cinnabar ), stabiili 345 °C:seen asti, kuutioinen β-HgS ( metasinnabariitti ), stabiili välillä 315 - 481 °C ja kuusikulmainen γ-HgS ( hypercinnabar ), stabiili 470 °C:sta 820 °C :n sulamispisteeseen . Ensimmäinen niistä on kirkkaan punainen, toinen on musta. 21 GPa:n paineessa ilmestyy neljäs muunnos, jolla on kuutiorakenne [1] .

Fysikaaliset ominaisuudet ja vaihetasapainot

Kaikki modifikaatiot ovat koostumukseltaan vaihtelevia faaseja; α-HgS:n homogeenisuusalue 315 °C:ssa saavuttaa ~4 mol. %. Kaikkien faasien homogeenisuusalueet ovat siirtyneet rikkiä kohti, joten elohopeasulfidimodifikaatioita voidaan kuvata faaseiksi, joissa kationinmuodostajan puute: . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}},x\geqslant 0$

Elohopea(II)sulfidin polymorfiset modifikaatiot [1]

Vaihe	Mineraloginen nimi	Avaruus Ryhmä	Rakenteellinen tyyppi	Stabiili alueella, °C
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	sinooperi	$P3_{1}21$	oma	345 asti
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	metasinnabariitti	$F{\bar {4}}3m$	$\alpha {\text{-}}{\text{Zn}}{\text{S}}$ ( sfaleriitti )	315-481
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	hypercinnabariitti	hex.		470-820
$\delta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	(Ei)	$Fm{\bar {3}}m$	${\text{Na}}{\text{Cl}}$	korkeapaine

Modifikaatiot α ja β ovat puolijohteita. Sinoparin punainen väri johtuu suuresta kaistavälistä (vastaa noin 590 nm:n absorptioreunaa). β-modifikaatio on kapearakoinen puolijohde; Kuten kaikilla sfaleriittimaisilla yhdisteillä, sillä on suora rakorakenne.

Kristallografiset tiedot ja puolijohteiden ominaisuudet lämpötilassa 298 K [1] [2] [3]

fza	Hilan parametrit		$z$	$\rho$ , g / cm3	$Esim}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
fza	$a$ , nm	$c$ , nm	$z$	$\rho$ , g / cm3	$Esim}$ , 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		neljä	7.73	0,15	250
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,701	1.413
Huomautus: - stoikiometristen yksiköiden lukumäärä solussa; - tiheys; on kaistaväli; — johtavuuselektronien liikkuvuus $z$ $\rho$ $Esim}$ $\mu _{n}$

α-faasin siirtyminen β-faasiin tapahtuu ilmakehän paineessa lämpötila-alueella 315–345 °C; faasien rinnakkaiselon aluetta rajoittavat kolmivaiheiset tasapainot: eutektoidi

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

ja peritektinen

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

Tässä on rikkipohjainen neste; - elohopeapohjainen neste. β-faasin siirtyminen γ-faasiin tapahtuu lämpötila-alueella 470–481 °C; faasien rinnakkaiselon aluetta rajoittavat kolmivaiheiset tasapainot: eutektoidi $L({\text{S)))$ $L({\text{Hg)))$

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

ja peritektinen

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

y-faasi sulaa kongruentisti 820°C:ssa.

Haetaan

Kaikki elohopeamonosulfidin modifikaatiot voidaan saada suoraan synteesillä yksinkertaisista aineista sopivissa lämpötiloissa ja kontrolloidussa höyrynpaineessa. Yksittäisiä kiteitä saadaan sulaviljelyllä tai höyrysaostuksella. Kanelia voidaan saada myös hankaamalla elohopeaa kiteisellä rikillä huoneenlämpötilassa.

Elohopea(II)-suolojen liuoksista rikkivedyn saostamisen yhteydessä saostuu HgS:n musta β-modifikaatio, joka on metastabiili huoneenlämpötilassa. Kun rikkivetyä kuljetetaan asteittain elohopeakloridiliuoksen läpi, muodostuu ensin valkoinen sulfokloridisakka:

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

joka muuttuu vähitellen keltaiseksi, ruskeaksi ja lopulta mustaksi elohopeasulfidiksi [4] :

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

Käsittelemällä alkalimetallipolysulfidien liuoksilla musta elohopeasulfidi muuttuu punaiseksi modifikaatioksi.

Kemialliset ominaisuudet

Cinnabar ja metasinnabariitti ovat niukkaliukoisia veteen: niiden liukoisuustuotteet 25 °C:ssa ovat vastaavasti: 4,0⋅10 -53 ja 1,6⋅10 -5 [5] . Kaneli on epätavallisen inertti hapoille ja emäksille ja liukenee vain vesistöihin.

Inertissä ilmakehässä kuumennettaessa kinaperi sublimoituu; ilmassa hapettuessaan se muuttuu mustaksi metallisen elohopean muodostumisen vuoksi:

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

Luonnossa oleminen

Luonnossa α-modifikaatio on yleinen mineraalina cinnabar , β-modifikaatio esiintyy mineraalina metasinnabariitti . Monet mineraalit ovat kiinteitä liuoksia tai elohopeamonosulfidin yhdisteitä muiden kalkogenidien kanssa, esimerkiksi:

guadalkakariitti - (Hg, Zn)S;
saukoviitti - (Hg, Cd)S;
opofriitti , Hg(S, Se);
aktasiitti - Cu 6 Hg 3 As 5 S 12 ;
livingstone - HgSb 4 S 8 .

Cinnabar on tärkein elohopean malmi , ja sitä louhitaan teollisessa mittakaavassa.

Etymologia

Venäjän kielessä nimi cinnabar juontaa juurensa muuhun kreikkaan. κιννάβαρι , lat. cinnabari [6] . Samanaikaisesti latinaksi sana cinnabari tarkoittaa punaista väriainetta, joka ei ole niinkään mineraalista kuin kasviperäistä - "lohikäärmeen verta", joka on uutettu joidenkin kasvien, esimerkiksi Calamus Dracon , mehusta [7] . Juuri κιννα- tarkoittaa yleensä punaisia tai punaruskeita värejä [8] , mistä johtuu nimet κιννάμωμον (κίνναμον), cinnamoma - kaneli .

Sovellus

Muinaisista ajoista lähtien kinaaria on käytetty laajalti punaisena pigmenttinä maalien valmistuksessa, mutta elohopean myrkyllisyyden vuoksi sen käyttö on tällä hetkellä rajoitettua.

Elohopeasulfidia käytetään sen äärimmäisen alhaisen haihtuvuuden ja veteen liukenemattomuuden vuoksi yhdisteenä, jonka muodostuminen on yksi demercurisointimenetelmistä .

Yhdiste on voimakas fungisidi ja sitä voidaan käyttää betonirakennusten käsittelyyn sieni-infektioiden ehkäisemiseksi.

Laajaväliisenä puolijohteena α-modifikaatiota käytetään ionisoivan säteilyn, erityisesti gammasäteiden, puolijohdeilmaisimien luomiseen, koska ytimen suuren tiheyden ja korkean keskimääräisen varauksen ansiosta se absorboi tehokkaasti gammasäteilyä [9] . Elohopea(II)sulfidin perusteella saadaan puolijohde-kiinteitä liuoksia substituutiolla sekä kationisessa (esimerkiksi ) että anionisessa (esimerkiksi ) alihilassa. ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{Cd}}_{x}{\text{S}}$ ${\text{Hg}}{\text{S}}_{1-x}{\text{Se}}_{x}$

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 Binäärimetallijärjestelmien tilakaaviot: Käsikirja / Ed. N. P. Lyakisheva . - M . : Mashinostroenie, 1997. - T. 2. - 1024 s. — ISBN 5-217-01569-1 .
↑ Fyysiset määrät: Käsikirja / Ed. I. S. Grigorjeva, E. Z. Meilikhova. — M .: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s. - ISBN 5-283-04013-5 .
↑ Chemical Encyclopedia.
↑ Epäorgaaninen kemia / Toim. Yu. D. Tretyakova . - M .: Academy, 2004. - V. 3: Siirtymäelementtien kemia. — 368 s. — ISBN 5-7695-1436-1 .
↑ Lurie Yu. Yu. Analyyttisen kemian käsikirja. - 6. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M .: Chemistry, 1989. - 448 s. — ISBN 5-7245-0000-0 .
↑ Vasmer M. Venäjän kielen etymologinen sanakirja / Per. hänen kanssaan. ja ylimääräistä O. N. Trubatšova . - 2. painos, poistettu. - M .: Progress, 1986. - T. 2. - 672 s.
↑ Dvoretsky I. Kh. Latinalainen-venäjä sanakirja. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M . : Venäjän kieli, 1976. - 1096 s.
↑ Dvoretsky I. Kh. Muinainen kreikka-venäläinen sanakirja / Toim. S. I. Sobolevsky . - M . : Valtio. ulkomainen kustantamo ja kansallisia Sanakirjat, 1958. - Vol. 1. - 1043 s.
↑ A. Delin. Ensimmäiset periaatteet II-VI-puolijohteen β-HgS laskelmat: Metalli tai puolijohde (englanniksi) . - 2002. - Voi. 65.- Iss. 15 . - P. 153205. - doi : 10.1103/PhysRevB.65.153205 .

Kirjallisuus

Chemical Encyclopedia / Toim.: Knunyants I.L. ja muut - M . : Soviet Encyclopedia, 1995. - T. 4 (Pol-Three). — 639 s. — ISBN 5-82270-092-4 .
Bovina, L.A. et ai., Physics of A II B VI Compounds , toim. A. N. Georgobiani, M. K. Sheinkman. - M .: Nauka, 1986. - 319 s.

Epäorgaaniset sulfidit

BeS

NH 4 HS
( NH 4 ) 2 SH 8 N 2
MoS 4

Na 2S
NaHS NaCrS 2 _

MgS

Al2S3 _ _ _

SiS
SiS 2

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