Calcogenide

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Sulfura de cadmiu, o calcogenură metalică tipică, este utilizată ca pigment galben.

O calcogenură este un compus chimic care cuprinde cel puțin un anion calcogen și cel puțin un element electropozitiv . Deși toate elementele grupului 16 sunt numite calcogeni, termenul de calcogenid este de obicei rezervat pentru sulfuri , selenide și telururi și nu pentru oxizi . [1] [2] Metalele sunt prezente ca calcogenide în multe minerale. În xerografie , se folosesc pahare fotoconductoare care conțin calcogenide. Diferenți pigmenți și catalizatori se bazează pe calcogenide. Un lubrifiant solid obișnuit este calcogenura metalică MoS 2 .

Calcogenide ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase

Monocalidele metalelor alcaline și alcalino-pământoase sunt compuși salini, incolori și adesea solubili în apă. Sulfurile tind să hidroliză pentru a forma derivați care conțin SH - anioni. Calcogenidele metalelor alcaline cristalizează adesea cu structura de tip antifluorit , în timp ce cele alcalino-pământoase cu structura de tip clorură de sodiu .

Calcogenide metalice de tranziție

Calcogenidele metalice de tranziție pot poseda o varietate de stoichiometrii și structuri. Cele mai frecvente și mai importante din punct de vedere tehnologic sunt calcogenidele cu stoichiometrii simple, cu raporturi metal / calcogenidă 1: 1 și 1: 2. Cazurile extreme sunt exemplificate prin faze foarte bogate în metale, cum ar fi Ta 2 S, unde sunt prezente legături metal-metal extinse și compuși bogați în calcogen, cum ar fi Re 2 S 7, unde sunt prezente legături extinse calcogen-calcogen. [2]

În clasificarea acestor materiale ionul calcogenid este adesea văzut ca un dianion, adică ca S 2– , Se 2– sau Te 2– , dar în realitate calcogenidele metalelor de tranziție sunt foarte covalente și specii neionice, așa cum este indicat de proprietățile lor de semiconductori .

Monocalcogenide

Structura sfaleritei (ZnS) este comună pentru multe mono-halogenuri metalice.

Diverși pigmenți aparțin acestei categorii, inclusiv sulfura de cadmiu , precum și multe dintre mineralele importante pentru extracția metalelor. [1] Monocalidele metalice au formula generală MQ, unde M este un metal de tranziție și Q este S, Se sau Te. În majoritatea cazurilor acești compuși cristalizează într-una din următoarele trei structuri. [1] Prima structură este de tip blendă de zinc sau de sfalerită, unde ambalarea anionilor sulfuri are simetrie cubică, iar ionii Zn 2+ ocupă jumătate din siturile tetraedrice; rezultatul este o rețea diamantoidă . A doua structură alternativă este de tip wurtzite , unde conectivitatea atomilor este similară (tetraedrică), dar simetria cristalului este hexagonală. A treia structură este de tip arsenidă de nichel, unde metalul și calcogenida au o coordonare prismatică octaedrică și respectiv trigonală. Sunt posibile și cazuri de compuși non-stoichiometrici .

Dicalcogenide

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: monostrat de halogenură de calciu din metal de tranziție .

Dicalcogenidele metalelor de tranziție au formula generală MQ 2 , unde M este un metal de tranziție și Q este S, Se sau Te. Cei mai importanți membri sunt disulfuri, compuși diamagnetici negri, insolubili în toți solvenții, cu proprietăți semiconductoare. Din punct de vedere electronic, sunt considerate în general derivate ale cationilor M 4+ , unde M 4+ poate fi Ti 4+ (configurație d 0 ), V 4+ (configurație d 1 ) sau Mo 4+ (configurație d 2 ). Disulfura de titan a fost studiată ca un posibil catod pentru bateriile reîncărcabile , exploatând capacitatea sa de a fi intercalat reversibil de litiu . Disulfura de molibden MoS 2 este conținută în molibdenită , principalul mineral al molibdenului ; este folosit ca lubrifiant solid și ca catalizator de desulfurare .

Structura stratificată a MoS 2 , cea mai comună halogenură de calciu metalică.

În general, dicalcogenidele metalelor de tranziție adoptă structuri stratificate, cum ar fi iodura de cadmiu sau disulfura de molibden . În structura de tip CdI 2 , metalele au coordonare octaedrică. În structura asemănătoare MoS 2 , care nu este observată în cazul halogenurilor, metalele au o coordonare trigonală prismatică. [1] În aceste structuri legătura metal-calcogen este puternică, în timp ce legătura calcogen-calcogen dintre un strat și altul este slabă. Din acest motiv, aceste materiale se pretează proceselor de intercalație cu metale alcaline; procesul este însoțit de transfer de taxă, centrele M (IV) fiind reduse la M (III).

Pirita și sulfurile înrudite

Celula elementară a piritei , FeS 2 .

Spre deosebire de celelalte dicalcogenide metalice menționate mai sus, se consideră că pirita minerală comună conține cationi Fe 2+ și anioni disulfuri (2–), S 2 2– . Structura FeS 2 poate fi de tip pirită sau marcazită . Disulfurile din partea dreaptă a blocului d (Mn, Fe, Co, Ni) adoptă doar structura asemănătoare piritei, [1] în timp ce cele din partea stângă a blocului d (V, Ti, Mo, W) sunt considerate să fie alcătuit din M 4 cationi + și anioni S 2– .

Tricalcogenide

Diverse metale, în special din partea stângă a blocului d (grupele Ti, V, Cr și Mn) formează, de asemenea, tricalcogenide. De obicei, se consideră că aceste materiale pot fi descrise ca M 4+ (Q 2 2– ) (Q 2– ), unde Q = S, Se, Te. Un exemplu bine cunoscut este triselenura de niobiu , NbSe 3 . Un alt exemplu este MoS 3 , un compus amorf produs prin tratarea ionului [MoS 4 ] 2– cu acid:

MoS 4 2– + 2H + → MoS 3 + H 2 S

Calcogenide ale principalelor grupe

Celula elementară a lui As 2 S 3 .

Derivații de calcogeni sunt cunoscuți pentru toate elementele grupelor principale , cu excepția gazelor nobile . Stoichiometriile lor urmează în general tendințele așteptate, cum ar fi SiS 2 , B 2 S 3 , Sb 2 S 3 , dar există diferite excepții, cum ar fi P 4 S 3 , un compus utilizat pentru producerea chibriturilor care pot fi aprinse peste tot . Structurile multora dintre acești compuși nu sunt determinate de probleme de ambalare, ci de direcționalitatea legăturilor covalente.

Calcogenul capătă un număr de oxidare pozitiv atunci când se leagă cu halogeni, azot și oxigen; în consecință, acești compuși nu sunt clasificați ca calcogenide. Un exemplu este SCl 2 .

Notă

Bibliografie

Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei