ثاني كبريتيد السيليكون

في الكيمياء إن مركب ثاني كبريتيد السيليكون عبارة عن مركب غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (SiS2)، يتواجد على شكل كتلة ليفية أو إبر بيضاء، بلورات بيضاء معينية السطوح، يتحلل في الهواء الرطب ليطور (H2S)، يحترق إذا اشتعلت بواسطة اللهب، تتشكل من خلال تسخين السيليكون غير المتبلور والكبريت، ثم التسامي، يمتلك نقطة انصهار مقدار 1090 درجة مئوية، والكتلة المولية مقدارها 92.218 جم لكل مول، يتحلل في الماء وحساس للرطوبة.

ثاني كبريتيد السيليكون

• يحتوي ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2)، على هيكل يتكون من سلاسل لا حصر لها من رباعي السطوح (SiS4) التي تشترك في الحواف، (يتكون كل SiS4 رباعي الوجوه من ذرة سليكون مركزية محاطة بأربع ذرات كبريتية ومرتبطة بها)، يتواجد على شكل مادة صلبة بيضاء، قطع رمادية برائحة بيض فاسد في الهواء الرطب.

• الصيغة الكيميائية لثاني كبريتيد السيليكون هي (SiS2) حيث أنه مركب غير عضوي وبوليمر في الطبيعة، لها جسور كبريتيد في شكل سلاسل لانهائية من رباعي السطوح (SiS4) تشترك في حوافها، علاوة على ذلك فإنه بغض النظر عن مدى تشابه ثنائي كبريتيد السيليكون من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)، فإن هيكله ذو الأبعاد مختلف تمامًا.

• يخضع هذا المركب الكيميائي للفحص بسبب استخدامه من أجل تخزين الطاقة، يتم استخدامه في إنتاج الكاثودات لبطاريات الحالة الصلبة المختلفة بسبب بطاريات الليثيوم والكبريت التي أصبحت المستقبل، علاوة على ذلك، يستخدم ثاني كبريتيد السيليكون في المنتجات الإلكترونية والكيميائية إلى جانب الطاقة الشمسية نظرًا لامتلاكه إمكانات كبيرة نظرًا لخصائصه الضوئية والفولطية الضوئية.

• يحتوي مركب ثاني كبريتيد السيليكون على توافق جيد مع الكبريتات حيث يكون قابل للذوبان بشكل كبير في الماء والحمض، ومن الممكن أن يتم إنتاجه من خلال تسخين السيليكون والكبريت أو من خلال تفاعل التبادل بين ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وكبريتيد الألومنيوم (Al2S3)، يتحلل كبريتيد السيليكون بسهولة من أجل إنتاج كبريتيد الهيدروجين (H2S) وهو غاز مهم في الهضم اللاهوائي.

• من الأهمية بمكان أن ندرك أنه بغض النظر عن مدى سمية هذا المركب، فإن ثاني كبريتيد السيليكون متاح في كميات كبيرة من الميكرون والنانو بارود، وهذا يجعل قراءة بنية لويس لثاني كبريتيد السيليكون والخواص المرتبطة بها أكثر أهمية.

هيكل لويس لثاني كبريتيد السيليكون

• قبل دراسة بنية لويس لثاني كبريتيد السيليكون فمن الأهمية بمكان تحليل هياكل لويس للذرات المشاركة وهي السيليكون والكبريت، العدد الذري للسيليكون هو 14، والتكوين الإلكتروني هو (1s2 2s2 2p6 3s2 3p2)، نظرًا لأن غلاف (p) يمكن أن يستوعب 6 إلكترونات تكافؤ كحد أقصى، فهناك ندرة في 4 إلكترونات بسبب العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ في السيليكون هو 4.

• من ناحية أخرى فإن العدد الذري للكبريت هو 16 والتكوين الإلكتروني هو (1s2 2s2 2p6 3s2 3p4)، نظرًا لأن غلاف (p) يمكن أن تستوعب 6 إلكترونات، فهناك ندرة في إلكترونين، تشكل تلك الموجودة في الغلافين 3 و 3 p معًا العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ وهو 6، ولرسم هيكل ثاني كبريتيد السيليكون قم باتباع الخطوات التالية.

• قم بتدوين العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ المتاحة لرسم جزيء واحد من ثاني كبريتيد السيليكون: 16 حيث تأتي 4 من ذرة السيليكون و 6 تأتي من كل ذرة كبريت، ثم قم بتدوين عدد الإلكترونات الإضافية المطلوبة لتكوين جزيء ثابت لثاني كبريتيد السيليكون: إنه 8 حيث تحتاج ذرة السيليكون إلى إلكترونين تكافؤين تحتاج كل ذرة كبريت إلى إلكترونين.

• ثم ابحث عن الذرة المركزية على جزيء ثاني كبريتيد السيليكون: يعتبر العنصر الكيميائي الموجود ككيان واحد بمثابة الذرة المركزية، السيليكون موجود كذرة واحدة لذا فهو الذرة المركزية وسيتم رسمه في المركز، افحص الرابطة المتكونة بين الذرات المشاركة: تتشكل الروابط التساهمية المزدوجة المشتركة بين الذرات المشاركة، حيث عندها فقط سيكون ثاني كبريتيد السيليكون قادرًا على تثبيت بنيته الجزيئية.

الهندسة الجزيئية لثاني كبريتيد السيليكون

• ثاني كبريتيد السيليكون هو جزيء ثلاثي الذرات حيث تكون هندسته الجزيئية خطية حيث تبلغ زاوية الرابطة بين ذرات الكبريت والسيليكون والكبريت 180 درجة، يمكن دراسة هذا السلوك بمساعدة نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ، التي تمارس وجود عدد متساوٍ من أزواج الإلكترونات المنفردة على كل من ذرات الكبريت التي تخلق قوى التنافر في الاتجاه المعاكس لبعضها البعض.

• تمارس قوى التنافر القوية المتساوية ضغطًا في الاتجاهين المعاكسين بكثافة متساوية بسبب تغير الشكل من الشكل المنحني إلى الشكل الخطي، ومن المهم أن نفهم أن التركيب البلوري لثاني كبريتيد السيليكون (SiS2) يتكون من سلاسل خطية من (SiS4) رباعي السطوح التي تتقاسم الحواف والتي يتم تثبيتها معًا بمساعدة قوى الجذب فان دير فالس.

التهجين في ثاني كبريتيد السيليكون

• يتم تهجين ذرة السيليكون في ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2) كمدار واحد (s و p) واحد في نفس الغلاف من مزيج الذرة ويتداخل لإنتاج مداريتين مكافئتين جديدتين من حيث الطاقة، وأفضل طريقة لمعرفة تهجين (sp) الخاص بنا هو ما إذا كان الجزيء خطيًا بزاوية الرابطة 180 درجة أم لا، يمكن دراسة سلوك التهجين هذا بمساعدة نظرية رابطة التكافؤ التي تقول إن المدارات المهجنة (sp) المنتجة حديثًا ستحتوي على نسبة 50٪ (s و p) لكل منهما.

• علاوة على ذلك فإنه يُطلق على التهجين (sp) أيضًا تهجين قطري، من المهم أن ندرك أن أي ذرة مركزية محاطة بكثافة إلكترون تكافؤين داخل جزيء مع تهجين (sp) دائمًا، وهو حالة ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2).

قطبية في ثاني كبريتيد السيليكون

• بتحليل القطبية في ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2) فإنه من الضروري أولاً رؤية وجود زوج وحيد من الإلكترونات، ثاني كبريتيد السيليكون هو أساسًا شبكة من ذرات السيليكون والكبريت المرتبطة من خلال روابط مزدوجة، رابطة السيليكون والكبريت (Si-S) قطبية، وهناك زوجان وحيدان من الإلكترونات لكل ذرة كبريت.

• ومع ذلك يُظهر جزيء ثاني كبريتيد السيليكون حالة شاذة لأن الجزيء غير قطبي بطبيعته، ذلك لأن الروابط القطبية المتكونة لها شدة متساوية مما يلغي تأثير بعضها البعض مما يجعل صافي عزم ثنائي القطب صفرًا، نتيجة لهذا فإن جزيء ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2) غير قطبي بطبيعته.

وفي النهاية إن جزيء ثاني كبريتيد السيليكون (SiS2) هو مركب غير عضوي يصادف أنه بوليمر أيضًا، تحدد بنية لويس الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة للجزيء خاصةً سبب قابليته للاشتعال في الطبيعة، إن وجود أزواج وحيدة من الإلكترونات هو الذي يجعل الجزيء نشطًا جدًا في حالة طاقة أعلى، تعمل هذه الأزواج الوحيدة من الإلكترونات على تغيير الهندسة الجزيئية للجزيء من الشكل المنحني إلى الشكل الخطي مما يجعل زاوية الرابطة 180 درجة.