اقرأ في هذا المقال
- ثاني كبريتيد الموليبدينوم
- الهيكل والرابط الهيدروجيني لثاني كبريتيد الموليبدينوم
- استخدامات ثاني كبريتيد الموليبدينوم
في الكيمياء إن مركب ثاني كبريتيد الموليبدينوم (الموليبدينوم (IV) كبريتيد) هو عبارة عن مركب غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (MoS2)، مسحوق رمادي اللون، يحدث هذا الكبريتيد البلوري الأسود للموليبدينوم كمعدن موليبدينيت، وهو أكثر من الكالكوجينيدات المعدنية الانتقالية الأخرى، ثاني كبريتيد الموليبدينوم غير متفاعل ولا يتأثر بالأحماض المخففة، ومن حيث المظهر والملمس فإن ثاني كبريتيد الموليبدينوم مشابه للجرافيت وهو بالفعل يستخدم على نطاق واسع كمواد تشحيم.
ثاني كبريتيد الموليبدينوم
- ثاني كبريتيد الموليبدينوم عبارة عن مركب ذو كتلة مولية مقدارها 160 جم لكل مول، ذو مظهر أسود صلب يمتلك كثافة مقدارها 5.06 جم لكل سم مكعب، نقطة الانصهار 2375 درجة مئوية، يتواجد على شكل مسحوق ذو اللون الرمادي إلى الرمادي الداكن أو الأسود، قابل للذوبان في حامض الكبريتيك الساخن، وغير قابل للذوبان في الماء، ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) هو الأكثر شهرة من عائلة ثنائي كالكوجينيد المعدن الانتقالي (TMD).
- في ثاني كبريتيد الموليبدينوم، يكون كل مركز الموليبدينوم موشوريًا ثلاثي الزوايا مرتبطًا بستة روابط كبريتيد كل منها هرمي، المنشورات المثلثية مترابطة من أجل إعطاء بنية ذات طبقات، حيث تكون ذرات الموليبدينوم محصورة بين طبقات من ذرات الكبريت، نظرًا لضعف تفاعلات لندن بين صفائح ذرات الكبريتيد، فإن ثاني كبريتيد الموليبدينوم لها معامل احتكاك منخفض مما يؤدي إلى خصائص التشحيم.
- تُظهر المواد غير العضوية ذات الطبقات الأخرى خصائص تشحيم (تُعرف مجتمعة باسم مواد التشحيم الصلبة أو مواد التشحيم الجافة) بما في ذلك الجرافيت، الذي يتطلب إضافات متطايرة ونيتريد البورون سداسي الأضلاع، تمت زراعة أغشية قليلة الطبقات من ثاني كبريتيد الموليبدينوم عالي الجودة (MoS2) مباشرة على الركائز (SiO2 / Si و Sapphire) بطريقة ترسيب البخار الكيميائي (CVD).
- ثاني كبريتيد الموليبدينوم مسحوق رمادي غامق أو أسود وهو الشكل الطبيعي الأكثر شيوعًا للموليبدينوم يتم استخلاصه من الخام ومن ثم تنقيته للاستخدام المباشر في التزييت، ونظرًا لأن ثاني كبريتيد الموليبدينوم من أصل حراري فإنه يتمتع بالمتانة لتحمل الحرارة والضغط، ويكون هذا صحيحًا بشكل خاص إذا توفرت كميات صغيرة من الكبريت للتفاعل مع الحديد وتوفير طبقة كبريتيد متوافقة مع (MoS2) في الحفاظ على طبقة التزييت.
- يستعمل ثاني كبريتيد الموليبدينوم في مواد التشحيم الجافة ومواد التشحيم المضافة، وكمحفز للهدرجة، وتعتبر طبقة قليلة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) واحدة من أكثر المواد جاذبية للجيل القادم من الإلكترونيات النانوية، ويرجع ذلك إلى قابلية حركة الشحن على مستوى السيليكون وارتفاع نسبة التشغيل / الإيقاف الحالية في الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة.
الهيكل والرابط الهيدروجيني لثاني كبريتيد الموليبدينوم
- ينتمي ثاني كبريتيد الموليبدينوم إلى فئة من المواد تسمى “ثاني كالكوجينات المعادن الانتقالية” (TMDCs)، وتحتوي المواد في هذه الفئة على الصيغة الكيميائية (MX2)، حيث (M) عبارة عن ذرة معدنية انتقالية (المجموعات 4-12 في الجدول الدوري) و (X) عبارة عن المجموعة السادسة كالكوجين (المجموعة 16)، والصيغة الكيميائية لثاني كبريتيد الموليبدينوم هي (MoS2).
- يأخذ التركيب البلوري لثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) شكل مستوى سداسي من ذرات الكبريت على جانبي المستوى السداسي لذرات الموليبدينوم، تتراكم هذه الطائرات الثلاثية فوق بعضها البعض، مع روابط تساهمية قوية بين ذرات الموليبدينوم والكبريت، لكن فان دير فالس الضعيف يجبر طبقات التماسك معًا، وهذا يسمح لهم بالفصل ميكانيكيًا لتشكيل صفائح ثنائية الأبعاد من (MoS2).
استخدامات ثاني كبريتيد الموليبدينوم
- نتيجة لفجوة النطاق المباشرة حظيت (MoS2) أحادي الطبقة باهتمام كبير للتطبيقات في الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية الضوئية (مثل الترانزستورات وأجهزة الكشف الضوئية والخلايا الكهروضوئية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء)، يتم استكشافه أيضًا للتطبيقات في الضوئيات، ويمكن دمجه مع (TMDCs) الأخرى لإنشاء أجهزة متغايرة البنية.
- تم استخدام ثاني كبريتيد الموليبدينوم بكميات كبيرة لسنوات عديدة كمواد تشحيم صلبة، ويرجع ذلك إلى انخفاض معامل الاحتكاك بالإضافة إلى ثباته الكيميائي والحراري العالي، تتضمن جميع أشكال ثاني كبريتيد الموليبدينوم على بنية ذات طبقات، تشكل هذه الطبقات الثلاث طبقة أحادية منه، يتكون ثاني كبريتيد الموليبدينوم من طبقات أحادية مكدسة يتم تجميعها معًا بواسطة تفاعلات لندن الضعيفة.
- يستخدم ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) وهو أحد أكثر مواد التشحيم المستخدمة على نطاق واسع في أنظمة الفضاء، وهو مادة مضافة شائعة تعمل على تحسين الخصائص المضادة للتضاد لشحوم محامل العجلات، وقد تم استخدام ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) لسنوات عديدة كمادة تشحيم صلبة بسبب خصائصه المثيرة للاهتمام للحد من الاحتكاك المتعلقة بهيكله البلوري.
- وهو مركب رقائقي مصنوع من تكديس طبقات (S-Mo-S) في كل منها يحيط بذرة الموليبدينوم ست ذرات كبريت تقع في أعلى منشور ثلاثي الزوايا، المسافة بين ذرة الموليبدينوم وذرة الكبريت تساوي 0.241 نانومتر، بينما المسافة بين ذرتين من الكبريت من طبقتين متجاورتين تساوي 0.349 نانومتر، غالبًا ما تُستخدم هذه الخاصية لشرح الانقسام السهل بين الطبقات وبالتالي خصائص التشحيم لـ (MoS2).
- بالإضافة إلى كونه المصدر الطبيعي الأساسي للموليبدينوم فإن ثاني كبريتيد الموليبدينوم المنقى (MoS2) هو مادة تشحيم ممتازة عندما يكون في شكل فيلم جاف أو كمادة مضافة للزيت أو الشحوم، يستعمل المركب أيضًا كحشو في النايلون وكمحفز فعال لتفاعلات الهدرجة ونزع الهيدروجين، استخدم كمواد تشحيم حيث أنه مع نقطة انصهار عالية (1185 درجة مئوية) واستقرار كيميائي جيد يعتبر (MoS2) مادة تشحيم صلبة متعددة الاستخدامات.
- في الهواء يتحلل عند أكسدة الهواء 350 درجة مئوية، مما يحد من نطاق استخدامه كمواد تشحيم، هو مادة تشحيم جافة شائعة، غالبًا ما يتم خلطه أيضًا مع زيوت وشحوم مختلفة من أجل إضفاء خصائص التشحيم الخاصة به حتى في حالات فقد الزيت شبه الكامل – لإيجاد استخدام مهم في محركات الطائرات، غالبًا ما يستخدم في المحركات ثنائية الأشواط على سبيل المثال محركات الدراجات النارية.
- عند إضافته إلى البلاستيك يشكل ثاني كبريتيد الموليبدينوم مركبًا ذا قوة محسنة بالإضافة إلى احتكاك أقل، ومع ذلك نظرًا للطبيعة غير المستقرة جسديًا للمركب عند درجة الحرارة هذه فإن استخدامه في المستقبل القريب لم يثبت أنه عملي، يتم استخدام ثاني كبريتيد الموليبدينوم الاصطناعي كمحفز لإزالة الكبريت في مصافي البترول.
- لا توجد حاليًا بدائل تزييت واضحة لثاني كبريتيد الموليبدينوم أو ثاني كبريتيد التنجستن المشابه جدًا الذي يمكنه مقاومة درجات حرارة أعلى من 350 درجة مئوية في البيئات المؤكسدة، نظرًا لخصائص الاحتكاك المنخفض له حتى عند عدة مئات من الدرجات المئوية تركز البحث على تطوير طبقة زجاجية مضغوطة من أكسيد لاستخدامها في أنظمة الانزلاق المعدنية.
