Kvicksilver(II)sulfid

Kvicksilversulfid (II).

Allmän
Systematiskt namn	Kvicksilversulfid (II)
Traditionella namn	Cinnabar (α), metacinnabarite (β), hypercinnabarite (γ)
Chem. formel	HgS
Råtta. formel	HgS
Fysikaliska egenskaper
stat	fast
Molar massa	232,66 g/ mol
Densitet	(a) 8,09; (p) 7,73 g/cm3
Termiska egenskaper
Temperatur
• smältning	820°C
Mol. värmekapacitet	(a) 48,41; (β) 48,50 J/(mol K)
Entalpi
• utbildning	(a) -57,6; (β) - 49,4 kJ/mol
Klassificering
Reg. CAS-nummer	1344-48-5
PubChem	62402
Reg. EINECS-nummer	215-696-3
LEDER	S=[Hg]
InChI	InChI=1S/Hg.SQXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	56188
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Kvicksilver(II)sulfid ( kvicksilvermonosulfid) är en oorganisk binär förening av kvicksilver med svavel med den kemiska formeln . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}}$

Vid atmosfärstryck finns det i tre polymorfa modifikationer : trigonal α-HgS ( cinnober ), stabil upp till 345 °C, kubisk β-HgS ( metacinnabarite ), stabil i intervallet från 315 till 481 °C, och hexagonal γ-HgS ( hypercinnabar ), stabil från 470 °C till en kongruent smältpunkt på 820 °C. Den första av dem är ljusröd, den andra är svart. Vid ett tryck på 21 GPa uppträder den fjärde modifieringen, som har en kubisk struktur [1] .

Fysikaliska egenskaper och fasjämvikter

Alla modifieringar är faser med variabel sammansättning; homogenitetsregionen för α-HgS vid 315°C når ~4 mol. %. Homogenitetsregionerna för alla faser skiftas mot svavel, därför kan kvicksilversulfidmodifikationer beskrivas som faser med brist på katjonbildaren: . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}},x\geqslant 0$

Polymorfa modifieringar av kvicksilver(II)sulfid [1]

Fas	Mineralogiskt namn	Plats Grupp	Strukturell typ	Stabil i området, °C
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	cinnober	$P3_{1}21$	egen	upp till 345
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	metacinnabarit	$F{\bar {4}}3m$	$\alpha {\text{-}}{\text{Zn}}{\text{S}}$ ( sfalerit )	315 - 481
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	hypercinnabarit	hex.		470 - 820
$\delta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	(Nej)	$Fm{\bar {3}}m$	${\text{Na}}{\text{Cl}}$	högt tryck

Modifikationer α och β är halvledare. Den röda färgen på cinnober beror på det stora bandgapet (motsvarande absorptionskanten på ca 590 nm). β-modifiering är en halvledare med smala gap; som alla sfaleritliknande föreningar har den en direkt-gap-struktur.

Kristallografiska data och halvledaregenskaper vid 298 K [1] [2] [3]

fza	Gitterparametrar		$z$	$\rho$ , g/cm 3	$T.ex}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
fza	$a$ , nm	$c$ , nm	$z$	$\rho$ , g/cm 3	$T.ex}$ , 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		fyra	7,73	0,15	250
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,701	1,413
Notera: - antalet stökiometriska enheter i cellen; - densitet; är bandgapet; — rörlighet för ledningselektroner $z$ $\rho$ $T.ex}$ $\mu _{n}$

Övergången av α-fasen till β-fasen vid atmosfärstryck sker i temperaturområdet 315–345°C; regionen för samexistens av faser begränsas av tre-fas jämvikter: eutektoid

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

och peritektisk

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

Här är en vätska baserad på svavel; - vätska baserad på kvicksilver. Övergången av β-fasen till γ-fasen sker i temperaturområdet 470–481°C; regionen för samexistens av faser begränsas av tre-fas jämvikter: eutektoid $L({\text{S)))$ $L({\text{Hg)))$

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

och peritektisk

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

Y-fasen smälter kongruent vid 820°C.

Får

Alla modifieringar av kvicksilvermonosulfid kan erhållas genom direkt syntes från enkla ämnen vid lämpliga temperaturer och kontrollerat ångtryck. Enkristaller erhålls genom smälttillväxt eller ångavsättning. Cinnober kan också erhållas genom att gnida kvicksilver med kristallint svavel vid rumstemperatur.

Under utfällning med vätesulfid från lösningar av kvicksilver(II)salter fälls den svarta β-modifieringen av HgS ut, som är metastabil vid rumstemperatur. Med den gradvisa passagen av vätesulfid genom en lösning av kvicksilverklorid bildas först en vit fällning av sulfoklorid:

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

som gradvis förvandlas till gul, brun och slutligen svart kvicksilversulfid [4] :

{\mathsf {Hg_{3}S_{2}Cl_{2}+H_{2}S\högerpil 3HgS\nedåtpil +2HCl))

Genom behandling med lösningar av alkalimetallpolysulfider omvandlas svart kvicksilversulfid till en röd modifiering.

Kemiska egenskaper

Cinnober och metacinnabarit är svårlösliga i vatten: deras löslighetsprodukter vid 25 °C är respektive: 4,0⋅10 −53 och 1,6⋅10 −5 [5] . Cinnober är ovanligt inert mot syror och alkalier och löser sig endast i aqua regia.

När den värms upp i en inert atmosfär sublimeras cinnober; när den oxideras i luft blir den svart på grund av bildandet av metalliskt kvicksilver:

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

Att vara i naturen

I naturen är α-modifieringen vanlig som mineralet cinnober , β-modifieringen sker som mineralet metacinnabarit . Många mineraler är fasta lösningar eller föreningar av kvicksilvermonosulfid med andra kalkogenider, till exempel:

guadalkacarite - (Hg, Zn)S;
saukovite - (Hg, Cd)S;
opofrit , Hg(S, Se);
actashite - Cu6Hg3As5S12 ; _ _ _ _ _ _
livingstone - HgSb 4 S 8 .

Cinnober är den huvudsakliga kvicksilvermalmen och bryts i industriell skala.

Etymologi

På ryska går namnet cinnabar tillbaka till andra grekiska. κιννάβαρι , lat. cinnabari [6] . Samtidigt betyder ordet cinnabari på latin ett rött färgämne som inte är så mycket av mineral som av vegetabiliskt ursprung - "drakblod", utvunnet från saften från vissa växter, till exempel Calamus Draco [7] . Roten κιννα- betyder i allmänhet röda eller rödbruna färger [8] , vilket är anledningen till namnen κιννάμωμον (κίνναμον), kanel - kanel .

Applikation

Sedan urminnes tider har cinnober använts i stor utsträckning som ett rött pigment för tillverkning av färger, men på grund av kvicksilvrets toxicitet är dess användning i denna kapacitet för närvarande begränsad.

Kvicksilversulfid, på grund av sin extremt låga flyktighet och olöslighet i vatten, används som en förening, vars bildande fungerar som en av metoderna för avsvängning .

Blandningen är en kraftfull svampdödande medel och kan användas för att behandla betongbyggnadskonstruktioner för att förhindra svampinfektioner.

Som en halvledare med breda gap används α-modifieringen för att skapa halvledardetektorer av joniserande strålning, särskilt gammastrålar, eftersom den på grund av kärnans höga densitet och höga medelladdning effektivt absorberar gammastrålning [9] . På basis av kvicksilver(II)sulfid erhålls fasta halvledarlösningar genom substitution både i de katjoniska (till exempel ) och i de anjoniska (till exempel ) subgitterarna. ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{Cd}}_{x}{\text{S}}$ ${\text{Hg}}{\text{S}}_{1-x}{\text{Se}}_{x}$

Anteckningar

↑ 1 2 3 State Diagrams of Binary Metallic Systems: Handbook/Ed. N.P. Lyakisheva . - M . : Mashinostroenie, 1997. - T. 2. - 1024 sid. — ISBN 5-217-01569-1 .
↑ Fysiska kvantiteter: Handbok / Ed. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. — M .: Energoatomizdat, 1991. — 1232 sid. - ISBN 5-283-04013-5 .
↑ Kemisk uppslagsverk.
↑ Oorganisk kemi/Ed. Yu. D. Tretyakova . - M .: Academy, 2004. - V. 3: Kemi av övergångselement. — 368 sid. — ISBN 5-7695-1436-1 .
↑ Lurie Yu Yu Handbook of Analytical Chemistry. - 6:e uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Chemistry, 1989. - 448 sid. — ISBN 5-7245-0000-0 .
↑ Vasmer M. Ryska språkets etymologiska ordbok / Per. med honom. och ytterligare O. N. Trubacheva . - 2:a uppl., raderad. - M. : Framsteg, 1986. - T. 2. - 672 sid.
↑ Dvoretsky I. Kh. Latin-rysk ordbok. - 2:a uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Ryska språket, 1976. - 1096 sid.
↑ Dvoretsky I. Kh. Forntida grekisk-ryska ordbok / Ed. S. I. Sobolevsky . - M . : Stat. utländskt förlag och nationella Ordböcker, 1958. - Vol. 1. - 1043 sid.
↑ A. Delin. Första principberäkningar av II-VI-halvledaren β-HgS: Metall eller halvledare (engelska) . - 2002. - Vol. 65.- Iss. 15 . - P. 153205. - doi : 10.1103/PhysRevB.65.153205 .

Litteratur

Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. och andra - M . : Soviet Encyclopedia, 1995. - T. 4 (Pol-Three). — 639 sid. — ISBN 5-82270-092-4 .
Bovina, L.A. et al., Physics of AIIBVI Compounds , Ed. A.N. Georgobiani, M.K. Sheinkman. — M .: Nauka, 1986. — 319 sid.

NH4HS
( NH4 ) 2SH8N2MoS4 _ _ _
_ _ _ _ _ _

Na2S NaHS NaCrS2
_
_ _

MgS

Al2S3 _ _ _

SiS
SiS 2

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