اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء إن مركب كبريتيدات النحاس يقع ضمن فئة المركبات غير العضوية، تتكون من عنصري الكبريت والنحاس، وتختلف الصيغ الكيميائية تبعا لاختلاف عدد الذرات في المركب، وقد تحتوي خامات كبريتيد النحاس على عنصر الحديد مثل: كالكوبيريت (CuFeS2)، وهناك أربعة هياكل بلورية لكبريتدات النحاس، وفي هذا المقال سنتحدث عن كبريتيد النحاس (I) ذو الصيغة الكيميائية التالية: (Cu2S).
كبريتيد النحاس (I)
- كبريتيد النحاس (I) يكون المعدن في حالة أكسدة +1، إن خام كبريتيد النحاس والذي يمثل 80٪ من موارد النحاس، هو المصدر الرئيسي للنحاس المعدني، وكبريتيد النحاس (I) عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (Cu2S)، له كتلة مولية مقدارها 159.16 غرام لكل مول، ويمتلك نقطة انصهار مقدارها 1100 درجة مئوية، وكثافة 5.6 جم لكل مل عند 25 درجة مئوية.
- كبريتيد النحاس (I) يتواجد على شكل مسجوق أسود اللون، يتم حفظه في مكان مظلم، وجو خفيف، وفي درجة حرارة الغرفة، وهو قابل للذوبان بشكل طفيف في حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الأمونيوم، ولكنه غير قابل للذوبان في الماء، يتم تحضيره عن طريق تسخين مخاليط من النحاس والكبريت في جو من الهيدروجين.
- أو عن طريق ترسيب محلول ملح نحاسي (II) مع كبريتيد الهيدروجين أو كبريتيد قلوي، ويتم استخدامه في مواد التشحيم والخلايا الشمسية وأشباه الموصلات والدهانات المضيئة، ويُظهر كبريتيد النحاس موصلية كهربائية تشبه المعدن، وقدرة على الاستشعار الكيميائي وخصائص مناسبة لامتصاص الطاقة الشمسية.
خصائص كبريتيد النحاس (I)
- إن كبريتيد النحاس أحادي التكافؤ وتم تحديد حالة الأكسدة لتكون 2.2، إن التركيب البلوري للكالكوسيت (Cu2S) معقد بثلاث مراحل، طور أحادي الميل يسمى كالكوسايت منخفض أقل من 103.5 درجة مئوية، طور سداسي يسمى الكالكوسيت العالي بين درجة الحرارة السابقة و 436 درجة مئوية، ومرحلة تكعيبية أعلى من درجة الحرارة هذه.
- يختلف عدد تنسيق ذرة النحاس الكالكوسيت من ثلاثة إلى ستة، تكون ذرات الكبريت (S) بشكل أساسي في تنسيق ستة أضعاف وجزئيًا في تنسيق خماسي، يتم تنسيق ذرات النحاس (Cu) ذات أربعة أضعاف وثلاثة أضعاف مع ذرات (S) ستة أضعاف، ويتم تنسيق ذرات (Cu) ذات تنسيق خماسي وستة أضعاف مع ذرات (S) سداسية وخمسة أضعاف.
- تتواجد كبريتيد النحاس (I) على شكل بلورات متعامدة زرقاء داكنة أو سوداء، غير قابل للذوبان في الماء، قابل للذوبان بشكل طفيف في حمض الهيدروكلوريك، تتحلل بحمض النيتريك وحمض الكبريتيك المركز، قابل للذوبان بشكل معتدل في هيدروكسيد الأمونيوم، يذوب في محاليل سيانيد البوتاسيوم.
- كبريتيد النحاس (I) مسحوق أسود أو كتل قابلة للذوبان في حامض النيتريك وهيدروكسيد الأمونيوم، يحدث مثل الكالكوسايت المعدني، يتم استخدام كبريتيد النحاس (I) في الدهانات المضيئة، الدهانات المضادة للحشف في مخاليط التشحيم الصلبة، في الخلايا الشمسية في الأقطاب وكمحفز، ويتكون المركب في الطبيعة مثل الكالكوسايت المعدني (نظرة نحاسية) بألوان مختلفة.
- يستخدم كبريتيد النحاس (I) دهانات مانعة للحشف، خلايا شمسية، أقطاب كهربائية، مواد تشحيم صلبة، دهانات مضيئة، محفز، كما أنه يتم استخدام كبريتيد النحاس (I) في حوامل الحبوب و (XRD) وفي معايير المسبار الدقيق لتحديد المعادن غير المعروفة، يعمل كمقدمة من أجل تحضير أكسيد النحاس (I) ومعدن النحاس، علاوة على ذلك فإنه يعمل كمحفز.
تحضير كبريتيد النحاس (I)
- يتوفر مركب كبريتيد النحاس (I) في الطبيعة مثل الكالكوسايت المعدني، كما أنه من الممكن أن يتم تصنيعه من خلال تسخين مركب كبريتيد النحاس (II) بالهيدروجين، وذلك في وجود كميات صغيرة من الكبريت، وبدلاً من ذلك فإنه من الممكن أن يتم تحضير كبريتيد النحاس (I) عن طريق تسخين النحاس بكبريتيد الهيدروجين والهيدروجين، أو عن طريق تسخين المعدن بالكبريت في جو من ثاني أكسيد الكربون وبخار الميثانول.
تفاعلات كبريتيد النحاس (I)
- عند تسخين مركب كبريتيد النحاس (I) في الهواء فإنه يتأكسد مكونًا أكسيد النحاس (II) وثاني أكسيد الكبريت، وذلك تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:
Cu2S + 2O2 → 2CuO + SO2
- ينتج عن التسخين في غياب الهواء كبريتيد النحاس (II) والنحاس تبعا للتفاعل الكيميائي التالي:
Cu2S → CuS + Cu
- عند تسخينه بحمض النيتريك، يتحلل كبريتيد النحاس (I) مكونًا نترات النحاس وكبريتيد الهيدروجين، يذوب المركب في محاليل مائية تحتوي على أيونات السيانيد مكونة معقدات قابلة للذوبان من النحاس والسيانيد، يتفاعل كبريتيد النحاس (I) مع أنيون متعدد الكبريتيد في المحاليل المائية مكونًا عديد كبريتيد النحاس القابل للذوبان.
