कॉपर सल्फाइड: संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

तांबा सल्फाइड अकार्बनिक यौगिकों जिसका सामान्य सूत्र है Cu रसायन विज्ञान के एक परिवार है _x एस _और । यदि x, y से बड़ा है, तो इसका मतलब है कि सल्फाइड तांबे की तुलना में सल्फर में अधिक समृद्ध है; और अगर, इसके विपरीत, x, y से छोटा है, तो सल्फर तांबे की तुलना में सल्फर में समृद्ध है।

प्रकृति में, कई खनिज पूर्ववर्ती होते हैं जो इस यौगिक के प्राकृतिक स्रोतों का प्रतिनिधित्व करते हैं। लगभग सभी सल्फर की तुलना में तांबे में समृद्ध होते हैं, और उनकी संरचना घन _x एस सूत्र द्वारा व्यक्त और सरल होती है; यहाँ x भी भिन्नात्मक मूल्यों को ले सकता है, एक गैर-स्टोइकोमेट्रिक सॉलिड का संकेत (उदाहरण के लिए Cu _1.75 S)।

Covellite खनिज का एक नमूना, तांबा सल्फाइड के कई प्राकृतिक स्रोतों में से एक। स्रोत: जेम्स सेंट जॉन

यद्यपि सल्फर अपनी प्रारंभिक अवस्था में पीला होता है, इसके व्युत्पन्न यौगिकों में गहरे रंग होते हैं; यही स्थिति कॉपर सल्फाइड की भी है। हालांकि, खनिज covelite (शीर्ष छवि), जो मुख्य रूप से CuS से बना है, धातु की चमक और नीले रंग की इंद्रधनुषी प्रदर्शित करता है।

उन्हें तांबा और सल्फर के विभिन्न स्रोतों से तैयार किया जा सकता है, विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके और संश्लेषण मापदंडों को अलग-अलग किया जा सकता है। इस प्रकार, आप दिलचस्प आकारिकी के साथ CuS नैनोकणों प्राप्त कर सकते हैं।

कॉपर सल्फाइड की संरचना

लिंक

इस परिसर में क्रिस्टलीय होने का आभास होता है, इसलिए यह तुरंत सोचा जा सकता है कि यह आयनों ^{+ +} (मोनोवालेंट कॉपर), Cu ²⁺ (डाइवलेंट कॉपर), S ^2- और समावेशी, S ₂ ^- और S ₂ ^{2 से बना है। -} (डिस्फ़ाइड एनाइड्स), जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों या आयनिक बॉन्डिंग के माध्यम से बातचीत करता है।

हालाँकि, Cu और S के बीच एक मामूली सहसंयोजक वर्ण है, और इसलिए Cu-S बंधन को खारिज नहीं किया जा सकता है। इस तर्क से, CuS (और उसके सभी व्युत्पन्न ठोस पदार्थों) की क्रिस्टल संरचना उन लोगों से भिन्न होने लगती है जो अन्य आयनिक या सहसंयोजक यौगिकों के लिए पाए जाते हैं।

दूसरे शब्दों में, हम शुद्ध आयनों की बात नहीं कर सकते हैं, बल्कि यह है कि उनके आकर्षण (कटियन-आयन) के बीच में उनके बाहरी ऑर्बिटल्स (इलेक्ट्रॉन साझाकरण) का एक मामूली ओवरलैप है।

ला covelita में समन्वय

Covellite की क्रिस्टल संरचना। स्रोत: बेनजाह- bmm27

ऊपर कहा गया है, ऊपरी छवि में कोएलाइट की क्रिस्टल संरचना को दिखाया गया है। इसमें हेक्सागोनल क्रिस्टल (उनकी इकाई कोशिकाओं के मापदंडों द्वारा परिभाषित) शामिल हैं, जिसमें आयन अलग-अलग समन्वय में खुद को एकजुट और उन्मुख करते हैं; ये विभिन्न पड़ोसी देशों के साथ हैं।

छवि में, तांबे के आयनों को गुलाबी क्षेत्रों द्वारा दर्शाया जाता है, जबकि सल्फर आयनों को पीले क्षेत्रों द्वारा दर्शाया जाता है।

गुलाबी क्षेत्रों पर सबसे पहले ध्यान केंद्रित करते हुए, यह ध्यान दिया जाएगा कि कुछ तीन पीले क्षेत्रों (त्रिकोणीय विमान समन्वय) और चार (टेट्राहेड्रल समन्वय) द्वारा घिरे हैं।

पहले प्रकार के तांबे, ट्राइगोनल, को विमानों में पहचाना जा सकता है जो हेक्सागोनल चेहरों के लिए पाठक के सामने होता है, जिसमें दूसरे प्रकार का कार्बन, टेट्राहेड्रल, बारी-बारी से होता है।

अब पीले क्षेत्रों की ओर मुड़ते हैं, कुछ में पड़ोसी के रूप में पांच गुलाबी क्षेत्र होते हैं (ट्राइपोनल बाइपिरिमिड समन्वय), और अन्य तीन और एक पीला गोला (फिर से, टेट्राहेड्रल समन्वय); उत्तरार्द्ध में, हमें डाइसल्फ़ाइड आयनों के साथ सामना किया जाता है, जो नीचे और कोलाइट के समान संरचना के भीतर देखा जा सकता है:

Covellite में डाइसल्फ़ाइड आयनों के टेट्राहेड्रल समन्वय। स्रोत: बेनजाह- bmm27

वैकल्पिक सूत्र

इसके बाद आयनों Cu ²⁺, Cu ⁺, S ^2- और S ₂ ^{2- हैं} । हालांकि, एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) के साथ किए गए अध्ययन से संकेत मिलता है कि सभी तांबा क्यूई ⁺ केशन के समान हैं; और इसलिए, प्रारंभिक सूत्र CuS, को (Cu ⁺) ₃ (S ²⁻) (S ₂) ^{- के} रूप में "बेहतर" कहा जाता है ।

ध्यान दें कि उपरोक्त सूत्र के लिए Cu: S अनुपात 1 रहता है, और इसके अलावा शुल्क रद्द हो जाते हैं।

अन्य क्रिस्टल

एक कॉपर सल्फाइड ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल को गोद ले सकता है, जैसा कि बहुरूपक में, γ-Cu ₂ S, क्लोकोसाइट का; क्यूबेकाइट के एक और बहुरूप में क्यूबिक, α-Cu ₂ S; tetragonal, खनिज anilite में, Cu _1.75 S; मोनोक्लिनिक्स, डेजुरलाइट में, Cu _1.96 S, अन्य के बीच।

प्रत्येक परिभाषित क्रिस्टल के लिए एक खनिज होता है, और बदले में, प्रत्येक खनिज की अपनी विशेषताओं और गुण होते हैं।

गुण

सामान्य

कॉपर सल्फाइड के गुण इसके ठोस पदार्थों के Cu: S अनुपात के अधीन हैं। उदाहरण के लिए, जो S ₂ ^2- आयनों को प्रस्तुत करते हैं, उनमें षट्कोणीय संरचनाएं होती हैं, और वे अर्धचालक या धात्विक चालक हो सकते हैं।

यदि, दूसरी ओर, सल्फर सामग्री में केवल एस ^2- आयन होते हैं, तो सल्फाइड अर्धचालक के रूप में व्यवहार करते हैं, और उच्च तापमान पर आयनिक चालन भी प्रस्तुत करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसके आयन स्फटिक के भीतर कंपन करने और स्थानांतरित करने लगते हैं, इस प्रकार विद्युत आवेश ले जाते हैं।

वैकल्पिक रूप से, हालांकि यह उनके तांबा और सल्फर संरचना पर भी निर्भर करता है, सल्फाइड विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र में विकिरण को अवशोषित कर सकते हैं या नहीं कर सकते हैं। ये ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल गुण विभिन्न उपकरणों में इसे लागू करने के लिए संभावित सामग्री बनाते हैं।

Cu: S अनुपात के अलावा, विचार करने के लिए एक और चर, क्रिस्टल का आकार है। यह न केवल यह है कि अधिक "सल्फर" या "तांबा" तांबा सल्फाइड हैं, बल्कि उनके क्रिस्टल के आयाम उनके गुणों पर एक अभेद्य प्रभाव प्रदान करते हैं; इस प्रकार, वैज्ञानिक Cu _x S _y nanoparticles के लिए अध्ययन करने और आवेदन लेने के लिए उत्सुक हैं ।

Covelite

प्रत्येक खनिज या तांबा सल्फाइड में अद्वितीय गुण होते हैं। हालांकि, उन सभी में, कोवेलिट संरचनात्मक और सौंदर्यवादी दृष्टिकोण (इसकी इंद्रधनुषी और नीले टन के कारण) से सबसे दिलचस्प है। इसलिए, इसके कुछ गुणों का उल्लेख नीचे किया गया है।

अणु भार

95.611 ग्राम / मोल।

घनत्व

4.76 ग्राम / एमएल।

गलनांक

500 डिग्री सेल्सियस; लेकिन यह टूट जाता है।

जल में घुलनशीलता

१ डिग्री सेल्सियस पर ३.३ · १० ^-5 ग्राम / १०० एमएल।

अनुप्रयोग

चिकित्सा में नैनोकणों

न केवल कणों का आकार भिन्न होता है जब तक कि वे नैनोमीटर के आयाम तक नहीं पहुंचते हैं, बल्कि उनके आकारिकी में बहुत उतार-चढ़ाव हो सकता है। इस प्रकार, कॉपर सल्फाइड नैनोसर्फ़, छड़, प्लेट, पतली फ़िल्में, पिंजरे, केबल या ट्यूब बना सकता है।

ये कण और उनके आकर्षक आकारिकी चिकित्सा के विभिन्न क्षेत्रों में अलग-अलग अनुप्रयोगों का अधिग्रहण करते हैं।

उदाहरण के लिए, नैनोकैज या खाली गोले शरीर के भीतर दवा वाहक के रूप में काम कर सकते हैं। ग्लूकोज डिटेक्टरों के रूप में कार्य करने के लिए, कार्बन ग्लास इलेक्ट्रोड और कार्बन नैनोट्यूब द्वारा नैनोसॉर्फ़ेस का उपयोग किया गया है; साथ ही इसके समुच्चय डीएनए जैसे बायोमोलेक्यूलस के पता लगाने के लिए संवेदनशील हैं।

ग्लूकोज का पता लगाने में CuS नैनोट्यूब नैनोकॉर्पर को बेहतर बनाते हैं। इन बायोमोलेक्यूल्स के अलावा, इम्यूनोसेंसर्स पतली सीयूएस फिल्मों से तैयार किए गए हैं और रोगजनकों का पता लगाने के लिए कुछ समर्थन करते हैं।

स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना, बिना कैंसर कोशिकाओं के नैनोकोस्टेरल्स और अनाकार समुच्चय भी कैंसर कोशिकाओं के एपोप्टोसिस का कारण बन सकते हैं।

नेनौसाइंस

पिछली उपधारा में कहा गया था कि इसके नैनोपार्टिकल्स बायोसेंसर और इलेक्ट्रोड का हिस्सा रहे हैं। इस तरह के उपयोगों के अलावा, वैज्ञानिकों और तकनीशियनों ने सौर कोशिकाओं, कैपेसिटर, लिथियम बैटरी और बहुत विशिष्ट कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक डिजाइन करने के लिए इसके गुणों का लाभ उठाया है; नैनोसाइंस में अपरिहार्य तत्व।

यह भी ध्यान देने योग्य है कि सक्रिय कार्बन पर समर्थित होने पर, NpCuS-CA सेट (CA: सक्रिय कार्बन, और Np: नैनोपार्टिकल्स) मनुष्यों के लिए हानिकारक रंगों के हटाने का काम करता है और इसलिए, स्रोतों के स्रोतों के शोधक के रूप में काम करता है अवांछित अणुओं को अवशोषित करने वाला पानी।

संदर्भ

1. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र। (चौथा संस्करण)। मैक ग्रे हिल।
2. विकिपीडिया। (2019)। कॉपर सल्फाइड। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
3. इवान ग्रोज़दानोव और मेटोडिजा नज्दोस्की। (उनीस सौ पचानवे)। परिवर्तनीय संरचना के कॉपर सल्फाइड फिल्म्स के ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल गुण। जर्नल ऑफ़ सॉलिड स्टेट केमिस्ट्री वॉल्यूम 114, अंक 2, 1 फरवरी 1995, पृष्ठ 469-475। doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
4. बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र। (2019)। कॉपर सल्फाइड (CuS)। PubChem डेटाबेस। CID = 14831। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. पीटर ए। अजिबे और नंदीपा एल। बोथा। (2017)। संश्लेषण, ऑप्टिकल और संरचनात्मक गुण
6. एकल अणु Precursors से कॉपर सल्फाइड नैनोक्रिस्टल्स की। रसायन विज्ञान विभाग, फोर्ट हरे का विश्वविद्यालय, निजी बैग X1314, एलिस 5700, दक्षिण अफ्रीका। नैनोमीटर, 7, 32।
7. सहयोग: खंड III / 17E-17F-41C (nd) के लेखक और संपादक। कॉपर सल्फाइड (Cu2S, Cu (2-x) S) क्रिस्टल संरचना, जाली पैरामीटर। में: मैडेलुंग ओ।, रोसेलर यू।, शुल्ज़ एम। (Eds) गैर-टेट्राहेड्रली बॉन्ड एलिमेंट्स एंड बाइनरी कम्पाउंड्स। लैंडोल्ट-बॉर्नस्टीन- ग्रुप III कंडेन्स्ड मैटर (साइंस एंड टेक्नोलॉजी में न्यूमेरिकल डेटा एंड फंक्शनल रिलेशनशिप), वॉल्यूम 41 सी। स्प्रिंगर, बर्लिन, हीडलबर्ग।
8. मोमताज़ान, एफ।, वफ़ाएई, ए।, गेडी, एम। एट अल। कोरियाई जे। केम। इंजी। (2018)। कॉपर सल्फाइड के आवेदन नैनोकणों सक्रिय टर्नरी रंजक के एक साथ सोखना के लिए सक्रिय कार्बन लोड: प्रतिक्रिया सतह कार्यप्रणाली। 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
9. गोयल, एस।, चेन, एफ।, और कै, डब्ल्यू। (2014)। कॉपर सल्फाइड नैनोपार्टिकल्स के संश्लेषण और बायोमेडिकल अनुप्रयोग: सेंसर से लेकर थेरनोस्टिक्स तक। छोटा (वेनहाइम ए डेर बर्गस्ट्रस, जर्मनी), 10 (4), 631–645। doi: 10.1002 / smll.201301174