Molybden(IV)sulfid

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 oktober 2017; kontroller kräver 11 redigeringar .

Molybdendisulfid


Allmän
Systematiskt namn	molybdensulfid (IV).
Traditionella namn	molybdendisulfid, molybdendisulfid
Chem. formel	MoS 2
Fysikaliska egenskaper
stat	svart kristall, mineral, sten
Molar massa	160,07 g/ mol
Densitet	4,68 ÷ 5,06 g/cm³
Termiska egenskaper
Temperatur
• smältning	(sönderdelning) 1185 °C, 2100 [1]
Kemiska egenskaper
Löslighet
• i vatten	praktiskt taget olöslig
Strukturera
Koordinationsgeometri	trigonal prismatisk (Mo 4+ ), pyramidformad (S 2− )
Kristallstruktur	hexagonal, hP6 , rymdgrupp P6 3 /mmc, nr 194
Klassificering
Reg. CAS-nummer	1317-33-5
PubChem	14823
Reg. EINECS-nummer	215-263-9
LEDER	S=[Mo]=S
InChI	InChI=1S/Mo.2SCWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N
RTECS	QA4697000
CHEBI	30704
ChemSpider	14138
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Molybden (IV)sulfid ( molybdendisulfid ) är en oorganisk binär kemisk förening av fyrvärt molybden med tvåvärt svavel . Kemisk formel . ${\displaystyle {\mathsf {MoS_{2))))$

Fysiska egenskaper

Molybden(IV)disulfid är ett tungt gråblått eller grönsvart kristallint pulver, fett vid beröring (som grafit ), hårdhet 1-1,5 på Mohs-skalan (lämnar ett grågrönaktigt märke på papper, i motsats till det svarta ). spår av billig grafit).

Molybdendisulfid finns i två kristallina modifikationer:

hexagonal syngoni , rymdgrupp P63 /mmc, a = 0,316 nm, c = 1,229 nm, Z = 2;
romboedriskt system , rymdgrupp R3m , a = 0,3164 nm, c = 1,839 nm, Z = 3.

I molybdendisulfid är varje Mo (IV) -atom belägen i mitten av ett trigonalt prisma och omges av sex svavelatomer . Det trigonala prismat är orienterat så att i kristallen molybdenatomerna ligger mellan två lager av svavelatomer [2] . På grund av de svaga van der Waals interaktionskrafterna mellan svavelatomerna i MoS 2 kan skikten lätt glida mot varandra. Detta resulterar i en smörjande effekt.

Molybdendisulfid är en diamagnet och en halvledare [3] .

Får

I naturen förekommer molybdendisulfid i form av en mineral -molybdenit . Även känd är den naturliga amorfa formen - jordisite ( engelska jordisite ), som är mycket mindre vanlig. Molybdenitmalmer innehåller alltid en stor mängd föroreningar, så de anrikas med flotation , vilket i slutet av processen erhåller relativt ren MoS 2 - den huvudsakliga råvaran för vidare produktion av molybden [4] .

I laboratoriepraxis kan molybdendisulfid erhållas direkt från elementen:

{\displaystyle {\mathsf {Mo+2S{\xrightarrow {600-700^{\circ }C}}MoS_{2))))

Interaktion mellan molybden eller dess dioxid med vätesulfid:

{\displaystyle {\mathsf {Mo+2H_{2}S{\xrightarrow {>800^{\circ }C}}MoS_{2}+2H_{2))))

{\mathsf {MoO_{2}+2H_{2}S{\xrightarrow {400^{\circ }C}}MoS_{2}+2H_{2}O}}

Kemiska egenskaper

Molybdendisulfid löses inte i vatten, reagerar inte med utspädda syror och alkalier .

När MoS 2 värms upp utan tillgång till luft sönderdelas i flera steg:

{\mathsf {MoS_{2}{\xrightarrow {\sim 1100^{\circ }C))Mo_{2}S_{3}+S{\xrightarrow {\sim 1100^{\circ }C, \vacuum}}Mo+S}}}

Vid upphettning i luft oxiderar molybdendisulfid:

{\displaystyle {\mathsf {2MoS_{2}+7O_{2}{\xrightarrow {400-600^{\circ }C))2MoO_{3}+4SO_{2))))

Överhettad ånga interagerar också med molybdendisulfid:

{\mathsf {MoS_{2}+2H_{2}O{\xrightarrow {500^{\circ }C}}MoO_{2}+2H_{2}S}}

Koncentrerade icke-oxiderande syror sönderdelar MoS 2 till dioxid:

{\mathsf {MoS_{2}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {~~}}MoO_{2}\downarrow +2S\downarrow +2SO_{2}+2H_{2}O} }

Koncentrerade, heta oxiderande syror oxiderar MoS 2 till trioxid:

{\mathsf {MoS_{2}+18HNO_{3}{\xrightarrow {100^{\circ }C}}MoO_{3}\downarrow +18NO_{2}+2H_{2}SO_{4}+ 7H_{2}O}}

Väte reducerar molybdendisulfid:

{\mathsf {MoS_{2}+2H_{2}{\xrightarrow {800^{\circ }C}}Mo+2H_{2}S}}

När molybdendisulfid kloreras vid förhöjda temperaturer erhålls molybdenpentaklorid . :

{\displaystyle {\mathsf {2MoS_{2}+7Cl_{2}{\xrightarrow {t))2MoCl_{5}+2S_{2}Cl_{2))))

Molybdendisulfid reagerar med litium för att bilda interkalationsföreningar:

{\mathsf {MoS_{2}+{\mathit {x}}Li{\xrightarrow {~~~}}Li_{\mathit {x}}MoS_{2}}}

När den reageras med n-butyllitium erhålls en förening med formeln LiMoS 2 [4] .

När den smälts med alkalimetallsulfider bildar den tiosalter :

{\displaystyle {\mathsf {MoS_{2}+Na_{2}S{\xrightarrow {~t~}}Na_{2}MoS_{3))))

Använd som smörjmedel

MoS 2 med en partikelstorlek i intervallet 1-100 µm är ett torrt smörjmedel. Det finns få alternativ (inklusive volframdisulfid ) som kan vara mycket smörjande och stabila upp till temperaturer på 350 °C i oxiderande miljöer såväl som i vakuum. Tester av MoS 2 med hjälp av en tribometer vid låga belastningar (0,1-2 N ) ger ett friktionskoefficientvärde på mindre än 0,1 [5] [6] .

Molybdendisulfid är ofta en komponent i blandningar och lågfriktionskompositmaterial. Sådana material används i kritiska komponenter som flygplansmotorer. När det läggs till plast bildar MoS 2 ett kompositmaterial med förbättrad hållfasthet och minskad friktion. Nylon , Teflon och Vespel används som polymerer till vilka MoS 2 tillsätts . Självsmörjande kompositbeläggningar för högtemperaturstrukturer utvecklades, bestående av molybdendisulfid och titannitrid med hjälp av CVD-teknik [7] .

Specifika användningsområden

MoS 2 används ofta som smörjmedel i tvåtaktsmotorer som motorcykelmotorer. Den används också i leder med konstant hastighet och i kardanaxeln .

Sedan Vietnamkriget har molybdendisulfid använts för att smörja vapen. Att belägga pipan med ett sådant smörjmedel ökar noggrannheten vid skjutningen [8] . För närvarande är kulor direkt belagda med disulfid.

MoS 2 används i turbomolekylära pumpar som används för att erhålla ultrahögt vakuum med ett tryckvärde på upp till 10 -9 Torr (vid -226 till 399 ° C).

Smörjmedel från MoS 2 används vid polering för att förhindra att det bildas avlagringar på den behandlade ytan [9] .

Molybden (IV) sulfid används vid tillverkning av keramiska produkter, eftersom det, när det tillsätts till leror, kan ge det en blå eller röd färg (beroende på procent) under bränning.

Användning i den petrokemiska industrin

Syntetisk molybdendisulfid används som avsvavlingskatalysator i raffinaderier, till exempel vid hydroavsvavling [10] . Effektiviteten hos MoS 2 - katalysatorer ökar när de doppas med en liten mängd kobolt eller nickel , samt blandningar baserade på aluminiumoxid .

Använd i elektronik

Molybdendisulfid är en halvledare , så den kan i princip användas för att tillverka dioder, transistorer och annan halvledarelektronik. Men bulk MoS 2 visade sig, vad gäller dess egenskaper, vara en ganska medioker halvledare, sämre än kisel och andra allmänt använda ämnen. Å andra sidan har tunna filmer av MoS 2 med en tjocklek på en atom radikalt olika egenskaper [11] .

"Tvådimensionella filmer av molybdendisulfid" anses vara ett lovande material för tillverkning av högfrekventa detektorer, likriktare och transistorer [11] [12] . MoS 2 faller i linje med så välkända tvådimensionella material som grafen och silicen .

Framtida användning

Som en fotokatalysator

I kombination med kadmiumsulfid ökar molybdendisulfid hastigheten för fotokatalytisk väteproduktion [13] . Och när den blandas med titandioxid erhålls en bläckmassa som absorberar vattenånga väl i mörker och sönderdelas i solen med frigörande av väte och syre [14] .

Som en osmosströmgenerator mellan söt- och saltvatten

Molybdendisulfid kan användas för att skapa osmotiska membran som tillåter molekyler av en viss storlek att passera igenom. [15] .

Se även

Anteckningar

↑ De viktigaste föreningarna av molybden. (inte tillgänglig länk) . Hämtad 17 april 2010. Arkiverad från originalet 3 maj 2006. (obestämd)
↑ Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry . - Oxford: Oxford University Press , 1984. - ISBN 0-19-855370-6 .
↑ W. Müller-Warmuth, R. Schöllhorn. Framsteg inom interkalationsforskning (neopr.) . - Springer, 1994. - S. 50. - ISBN 0792323572 . Arkiverad 27 oktober 2017 på Wayback Machine
↑ 1 2 Patnaik, Pradyot. Handbok för oorganiska kemiska föreningar (obestämd) . - McGraw-Hill Education , 2003. - P. 587. - ISBN 0070494398 .
↑ G. L. Miessler och D. A. Tarr. Inorganic Chemistry, 3:e upplagan (ospecificerad) . - Pearson/Prentice Hall förlag, 2004. - ISBN 0-13-035471-6 .
↑ Shriver, D.F.; Atkins, PW; Overton, T.L.; Rourke, JP; Weller, M.T.; Armstrong, F.A. Inorganic Chemistry (ospecificerad) . New York: W.H. Freeman, 2006. - ISBN 0-7167-4878-9 .
↑ ORNL utvecklar självsmörjande beläggning för motordelar (länk ej tillgänglig) . Arkiverad från originalet den 12 januari 2010. (obestämd)
↑ Fat behåller noggrannheten längre med Diamond Line ( otillgänglig länkhistorik ) . Norma. (obestämd)
↑ DOW CORNING Z moly-powder (otillgänglig länk - historik ) . Dow Corning. (obestämd) (inte tillgänglig länk)
↑ Topsøe, H.; Clausen, B.S.; Massoth, F.E. Hydrotreating Catalysis, Science and Technology . — Berlin: Springer-Verlag , 1996.
↑ 1 2 Molybdentransistorer kommer att ersätta kisel i LCD-skärmar - scientists , RIA (21 augusti 2012). Arkiverad från originalet den 8 september 2014. Hämtad 8 september 2014.
↑ Andrey Vasilkov . Advanced Molybdenum Disulfide Electronics , Computerra (5 september 2014). Arkiverad från originalet den 8 september 2014. Hämtad 8 september 2014.
↑ CAS-forskare upptäcker lågkostnadsfotokatalysator för H2-produktion (nedlänk) . kinesiska vetenskapsakademin. Arkiverad från originalet den 19 juni 2008. (obestämd) (inte tillgänglig länk)
↑ Forskare kommer på ett sätt att få vätebränsle från vatten . Hämtad 16 juni 2017. Arkiverad från originalet 18 juni 2017. (obestämd)
↑ Hur får man el från vanligt saltvatten? . populär mekanik. Arkiverad från originalet den 21 augusti 2016. (obestämd)