Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сульфид кадмия, прототип халькогенида металла, используется в качестве желтого пигмента.

Халькогенидных представляет собой химическое соединение , состоящее из по меньшей мере одного халькогена аниона и по меньшей мере еще один электроположительны элемент. Хотя все элементы 16-й группы периодической таблицы определены как халькогены, термин халькогенид чаще используется для сульфидов , селенидов , теллуридов и полонидов , а не для оксидов . [1] Многие металлические руды существуют в виде халькогенидов. Фотопроводящие халькогенидные стекла используются в ксерографии.. Некоторые пигменты и катализаторы также основаны на халькогенидах. Дихалькогенид металла MoS 2 представляет собой обычную твердую смазку .

Халькогениды щелочных металлов и щелочноземельных металлов [ править ]

Монохалькогениды щелочных металлов и щелочноземельных металлов являются солевыми, бесцветными и часто водорастворимыми. Сульфиды имеют тенденцию подвергаться гидролизу с образованием производных, содержащих бисульфидные (SH - ) анионы. Халькогениды щелочных металлов часто кристаллизуются с антифлюоритовой структурой, а соли щелочноземельных металлов - с мотивом хлорида натрия .

Структура цинковой обманки - распространенный мотив монохалькогенидов металлов.

Халькогениды переходных металлов [ править ]

Халькогениды переходных металлов имеют много стехиометрий и многих структур. [2] Однако наиболее распространенными и наиболее важными с технологической точки зрения являются халькогениды простой стехиометрии, такие как 1: 1 и 1: 2. К крайним случаям относятся фазы, богатые металлами (например, Ta 2 S), которые демонстрируют обширную связь металл-металл [3], и материалы, богатые халькогенидами, такие как Re 2 S 7 , которые обладают обширной связью халькоген-халькоген.

С целью классификации этих материалов халькогенид часто рассматривается как дианион, то есть S 2- , Se 2- , Te 2- и Po 2- . Фактически, халькогениды переходных металлов являются сильно ковалентными , а не ионными, на что указывают их полупроводниковые свойства. [2]

Халькогениды с высоким содержанием металлов [ править ]

Структура богатого металлами сульфида Nb 21 S 8 . [4]

В большинстве своих халькогенидов переходные металлы принимают степень окисления II или выше. Тем не менее, существует несколько примеров, когда металлических атомов намного больше, чем халькогенов. Такие соединения обычно имеют обширную связь металл-металл. [5]

Монохалькогениды [ править ]

Монохалькогениды металлов имеют формулу ME, где M = переходный металл и E = S, Se, Te. Обычно они кристаллизуются по одному из двух мотивов, названных в честь соответствующих форм сульфида цинка . В структуре цинковой обманки атомы сульфида упаковываются с кубической симметрией, а ионы Zn 2+ занимают половину тетраэдрических дырок. В результате получился алмазоидный каркас. Основной альтернативной структурой для монохалькогенидов является структура вюрцита, в которой связи атомов аналогичны (тетраэдрические), но симметрия кристалла гексагональная. Третий мотив монохалькогенида металла - арсенид никеля.решетка, в которой металл и халькогенид имеют октаэдрическую и тригонально-призматическую координацию соответственно. Этот мотив обычно подвержен нестехиометрии . [6]

Важные монохалькогениды включают некоторые пигменты , особенно сульфид кадмия . Многие минералы и руды являются моносульфидами. [1]

Дихалькогениды [ править ]

Дихалькогениды металлов имеют формулу ME 2 , где M = переходный металл и E = S, Se, Te. [7] Как обычно, наиболее важными членами являются сульфиды. Они всегда представляют собой темные диамагнитные твердые вещества, нерастворимые во всех растворителях и проявляющие полупроводниковые свойства. С точки зрения их электронной структуры, эти соединения обычно рассматриваются как производные M 4+ , где M 4+ = Ti 4+ ( конфигурация d 0 ), V 4+ ( конфигурация d 1 ), Mo 4+ ( конфигурация d 2 ). . Дисульфид титана исследован на прототипах катодов.для вторичных батарей, используя свою способность обратимо подвергаются интеркаляции с помощью лития . Дисульфид молибдена, которому посвящены многие тысячи публикаций, является основной рудой молибдена, где его называют молибденитом . Он используется как твердый смазочный материал и катализатор гидрообессеривания . Соответствующие диселениды и даже дителлуриды известны, например TiSe 2 , MoSe 2 и WSe 2 .

MoS 2 , наиболее распространенный дихалькогенид металла, имеет слоистую структуру.

Дихалькогениды переходных металлов обычно имеют структуру либо дииодида кадмия, либо дисульфида молибдена . В мотиве CdI 2 металлы имеют октаэдрическую структуру. В мотиве MoS 2 , который не наблюдается для дигалогенидов, металлы имеют тригонально-призматическую структуру. [1] Сильная связь между металлом и халькогенидными лигандами контрастирует со слабой халькогенид-халькогенидной связью между слоями. Благодаря такой разной прочности связи эти материалы вступают в интеркалирование щелочными металлами. Процесс интеркаляции сопровождается переносом заряда, в результате чего центры M (IV) восстанавливаются до M (III).

Пирит и родственные дисульфиды [ править ]

В отличие от классических дихалькогенидов металлов, железный пирит , обычный минерал, обычно описывается как состоящий из Fe 2+ и персульфидо-аниона S 2 2– . Атомы серы в дисульфидодианионе связаны короткой связью SS. [2] «Поздние» дисульфиды переходных металлов (Mn, Fe, Co, Ni) почти всегда имеют мотив пирита или родственного марказита , в отличие от ранних металлов (V, Ti, Mo, W), которые имеют степень окисления 4+ с два халькогенидных дианиона.

Три- и тетрахалькогениды [ править ]

Некоторые металлы, в основном ранние металлы (группы Ti, V, Cr, Mn), также образуют трихалькогениды. Эти материалы обычно обозначаются как M 4+ (E 2 2- ) (E 2- ) (где E = S, Se, Te). Хорошо известным примером является триселенид ниобия . Аморфный MoS 3 получают обработкой тетратиомолибдата кислотой:

MoS 4 2− + 2 H + → MoS 3 + H 2 S

Минерал патронит , имеющий формулу VS 4 , является примером тетрахалькогенида металла. Кристаллографический анализ показывает, что материал можно рассматривать как бис (персульфид), то есть V 4+ , (S 2 2- ) 2 . [2]

Основная группа халькогенидов [ править ]

As 2 S 3 представляет собой сшитый полимер, в котором центры As и S подчиняются правилу октетов .

Производные халькогена известны для всех элементов основной группы, кроме благородных газов. Обычно их стехиометрия соответствует классическим тенденциям валентности, например SiS 2 , B 2 S 3 , Sb 2 S 3 . Однако существует множество исключений, например, P 4 S 3 и S 4 N 4 . Структура многих материалов основной группы определяется направленной ковалентной связью, а не плотной упаковкой. [1]

Халькогену приписываются положительные степени окисления галогенидов, нитридов и оксидов.

См. Также [ править ]

  • Память с изменением фазы
  • Халькоген
  • Отрицательное сопротивление
  • Халькогенидное стекло
  • Халькогенид водорода

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Гринвуд, штат Нью-Йорк; И Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  0-7506-3365-4 .
  2. ^ a b c d Воан, ди-джей; Крейг, Дж. Р. «Минеральная химия сульфидов металлов», Cambridge University Press, Кембридж: 1978. ISBN 0521214890 . 
  3. ^ Hughbanks, Тимоти (1995). «Изучение богатой металлами химии ранних переходных элементов». Журнал сплавов и соединений . 229 : 40–53. DOI : 10.1016 / 0925-8388 (95) 01688-0 .
  4. ^ Franzen, HF; Beineke, TA; Конрад, Б.Р. (1968). «Кристаллическая структура Nb 21 S 8 ». Acta Crystallographica Б . 24 : 412-p416.
  5. ^ Фрэнзен, Hugo F. (1978). «Структура и связь соединений с высоким содержанием металлов: пниктиды, халькогениды и галогениды». Прогресс в химии твердого тела . 12 : 1–39. DOI : 10.1016 / 0079-6786 (78) 90002-X .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  6. ^ "Сульфидная минералогия: Том 1" Пол Х. Риббе, редактор, 1974, Минералогическое общество Америки. ISBN 0-939950-01-4 
  7. ^ Уэллс, AF (1984) Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Лаборатория передовых халькогенидных технологий и приложений ACTAlab 14 июня 2016 г.
  • Система moneta на основе памяти с фазовым переходом указывает на будущее компьютерной памяти ScienceBlog 3 июня 2011 г.
  • Коваленко, Максим В .; Шееле, Маркус; Талапин, Дмитрий В. "Коллоидные нанокристаллы с поверхностными лигандами молекулярных халькогенидов металлов". Наука . 324 : 1417–1420. Bibcode : 2009Sci ... 324.1417K . DOI : 10.1126 / science.1170524 .
  • Боффины Big Blue выводят очень дешевые солнечные элементы The Register, 12 февраля 2010 г.