Kupfersulfid: Eigenschaften, Risiken und Verwendungen

Kupfersulfide beschreiben eine Familie chemischer und mineralischer Verbindungen mit der Formel Cu _x S _y . Diese Verbindungen enthalten wirtschaftlich wichtige Mineralien und Kunststoffe.

Zu den bekanntesten Kupfersulfidmineralien gehören Kupfersulfid (I) oder Kupfersulfid der chemischen Formel Cu ₂ S, das im Mineral Calcosin enthalten ist, und Kupfersulfid (II) oder Kupfersulfid der gefundenen CuS-Formel im Covelite-Mineral.

Calcosin wird seit Jahrhunderten gewonnen und ist eines der rentabelsten Kupfererze. Die Gründe liegen in seinem hohen Kupfergehalt (Atomverhältnis von 67% und fast 80 Gew .-%) und in der Leichtigkeit, mit der Kupfer von Schwefel getrennt werden kann.

Aufgrund seiner Knappheit ist es jedoch nicht das Hauptkupfermineral. Obwohl die reichsten Calcosinvorkommen abgebaut wurden, wird sie wahrscheinlich noch abgebaut und wird sicherlich in Zukunft abgebaut werden (THE MINERAL CHALCOCITE, 2014).

Covelite ist kein verteiltes Mineral, aber sein schillernder Charme kann die Bewunderung von jedem fesseln, der die indigoblauen Kristalle sieht. Obwohl gute Kristalle selten sind, ist es der Glanz und die Farbe dieses Minerals, die es bemerkenswert machen (THE MINERAL COVELLITE, 2014).

Im Bergbau werden Bornit- oder Chalkopyrit-Mineralien, die aus gemischten Kupfer- und Eisensulfiden bestehen, häufig als "Kupfersulfide" bezeichnet.

In der Chemie ist ein "binäres Kupfersulfid" eine beliebige binäre chemische Verbindung der Elemente Kupfer und Schwefel. Unabhängig von ihrer Herkunft variieren Kupfersulfide in ihrer Zusammensetzung stark mit 0, 5 ≤ Cu / S ≤ 2, einschließlich zahlreicher nichtstöchiometrischer Verbindungen.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Kupfersulfiden

Das Kupfersulfid (I) und (II) haben ein ähnliches Aussehen, da beide Kristalle dunkel, grau oder schwarz sind.

Diese Verbindungen können durch ihre kristalline Struktur unterschieden werden. Kupfersulfid (I) weist eine monokline Struktur auf, während Kupfer (II) sulfid eine hexagonale Struktur aufweist (Nationales Zentrum für Biotechnologie-Information, SF).

Sie haben ein Molekulargewicht von 159, 16 g / mol und 95, 611 g / mol und eine Dichte von 5, 6 g / ml und 4, 76 g / ml für den Fall von Kupfersulfid (I) bzw. (II) (Nationales Zentrum für Informationen zur Biotechnologie, SF).

Kupfersulfid (I) hat einen Schmelzpunkt von 1100 ° C und ist in Wasser und Essigsäure unlöslich, wobei es teilweise in Ammoniumhydroxid löslich ist (Royal Society of Chemistry, 2015).

Kupfer (II) sulfid hat einen Schmelzpunkt von 220 ° C, wo es sich zersetzt, in Wasser, Salzsäure und Schwefelsäure unlöslich ist und in Salpetersäure, Ammoniumhydroxid und Kaliumcyanid löslich ist (Royal Society of Chemistry, 2015) ).

Wasserstoffperoxid reagiert heftig mit Kupfer (II) -sulfid und explodiert bei Kontakt mit einer konzentrierten Lösung von Chlor- oder Cadmium-, Magnesium- oder Zinkchloraten.

Reaktivität und Gefahren

Die Kupfersulfide (I) und (II) sind nicht als gefährlich eingestuft, können jedoch bei Verschlucken aufgrund der Bildung von Schwefelwasserstoff toxisch sein. Zu den Symptomen zählen Erbrechen, Magenschmerzen und Schwindel, können Haut- und Augenreizungen verursachen und das Einatmen kann zu Reizungen der Atemwege führen (SICHERHEITSDATENBLATT Kupfersulfid, 1995).

Bei Hitzeeinwirkung können giftige Dämpfe von Schwefel oder Kupferoxid freigesetzt werden, die gesundheitsschädlich sein können.

Bei Augenkontakt sollten sie sofort 15 Minuten lang mit ausreichend Wasser gespült werden, wobei gelegentlich die unteren und oberen Augenlider angehoben werden.

Bei Hautkontakt sofort 15 Minuten lang mit ausreichend Wasser abspülen und kontaminierte Kleidung ausziehen.

Bei Verschlucken sollte sofort eine Giftinformationszentrale verständigt werden. Spülen Sie den Mund mit kaltem Wasser aus und geben Sie dem Opfer 1-2 Tassen Wasser oder Milch zum Trinken. Erbrechen sollte sofort herbeigeführt werden.

Nach Einatmen ist das Opfer an einen kühlen Ort zu bringen. Bei Atemstillstand künstliche Beatmung durchführen (Copper (II) Sulfide, 2009).

Verwendet

Kupfersulfid (I) wird als Halbleiter und in fotografischen Anwendungen eingesetzt (americanelements, 1998-2017). Zu seinen Anwendungen gehört auch die Verwendung in Solarzellen, hellen Farben, Elektroden und bestimmten Arten von Festschmierstoffen (Britannica, 2013).

Andererseits findet Kupfer (II) sulfid Anwendung in Solarzellen, superionischen Leitern, Photodetektoren, elektrisch leitenden Elektroden, photothermischen Umwandlungsvorrichtungen, Mikrowellenschutzbeschichtungen, aktiven Radiowellenabsorbern, Gassensoren und Strahlungspolarisatoren infrarot (azom, 2013).

Auch Kupfer (II) -sulfid (Covelit) wird zur Untersuchung von Nanopartikeln verwendet:

• Mit verschiedenen Herstellungsverfahren (Solvothermalwege, Aerosolmethoden, Lösungsmethoden und Thermolyse)
• Und Anwendungen (photokatalytischer Abbau, Krebszellenablation, Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien und Gassensor, Feldemissionseigenschaften, Superkondensatoranwendungen, photoelektrochemische Leistung von QDSCs, photokatalytische Reduktion von organischen Schadstoffen, Bio- elektrochemische Detektion, verbesserte PEC-Eigenschaften von vorgekochten CuS-Filmelektroden (Umair Shamraiz, 2016).

In der Arbeit von Geng Ku (2012) wurde die Verwendung von Kupfersulfid-Halbleiternanopartikeln (CuS-NPs) zur Visualisierung photoakustischer Tomographien mit einem Nd: YAG-Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm demonstriert.

Der CuS-NP ermöglichte die Visualisierung des Mausgehirns nach intrakranialer Injektion, der Rattenlymphknoten bei 12 mm unterhalb der Haut nach interstitieller Injektion und des in den Hühnerbrustmuskel eingebetteten Agarosegels, das CuS-NP enthielt in einer Tiefe von ~ 5 cm. Dieser Bildansatz hat ein großes Potenzial, ein molekulares Bild von Brustkrebs zu erhalten.