- Struktur tembaga sulfida
- Tautan
- Koordinasi dalam la covelita
- Formula alternatif
- Kristal lainnya
- Properti
- Umum
- Covelite
- Masa molar
- Massa jenis
- Titik lebur
- Kelarutan air
- Aplikasi
- Nanopartikel dalam kedokteran
- Nanosains
- Referensi
The tembaga sulfida adalah keluarga dari senyawa anorganik yang umum formula Cu kimia x S dan . Jika x lebih besar dari y, berarti sulfida tersebut lebih kaya dalam tembaga daripada sulfur; dan jika, sebaliknya, x lebih kecil dari y, maka sulfur lebih kaya sulfur dari pada tembaga.
Di alam, banyak mineral mendominasi yang mewakili sumber alami senyawa ini. Hampir semuanya lebih kaya tembaga daripada sulfur, dan komposisinya dinyatakan dan disederhanakan dengan rumus Cu x S; di sini x bahkan dapat mengambil nilai pecahan, yang menunjukkan padatan non-stoikiometri (Cu 1,75 S, misalnya).
Sampel mineral kovelit, salah satu dari banyak sumber alami tembaga sulfida. Sumber: James St. John
Meskipun sulfur berwarna kuning dalam bentuk unsurnya, senyawa turunannya memiliki warna gelap; Ini juga terjadi pada tembaga sulfida. Namun, mineral covelite (gambar atas), yang terutama terdiri dari CuS, menunjukkan kilau logam dan warna kebiruan.
Mereka dapat dibuat dari berbagai sumber tembaga dan belerang, menggunakan teknik yang berbeda dan parameter sintesis yang bervariasi. Dengan demikian, Anda dapat memperoleh nanopartikel CuS dengan morfologi yang menarik.
Struktur tembaga sulfida
Tautan
Senyawa ini berbentuk kristalin, sehingga dapat langsung diduga tersusun dari ion Cu + (tembaga monovalen), Cu 2+ (tembaga divalen), S 2- dan, inklusif, S 2 - dan S 2 2 - (anion disulfida), yang berinteraksi melalui gaya elektrostatis atau ikatan ionik.
Namun, ada sedikit karakter kovalen antara Cu dan S, dan oleh karena itu ikatan Cu-S tidak dapat dikesampingkan. Dari alasan ini, struktur kristal CuS (dan semua padatan turunannya) mulai berbeda dari yang ditemukan atau dikarakterisasi untuk senyawa ionik atau kovalen lainnya.
Dengan kata lain, kita tidak dapat berbicara tentang ion murni, melainkan bahwa di tengah gaya tariknya (kation-anion) terdapat sedikit tumpang tindih orbital eksternalnya (berbagi elektron).
Koordinasi dalam la covelita
Struktur kristal covellite. Sumber: Benjah-bmm27.
Karena itu, struktur kristal covelite ditunjukkan pada gambar atas. Ini terdiri dari kristal heksagonal (ditentukan oleh parameter sel satuannya), di mana ion bergabung dan menyesuaikan diri dalam koordinat yang berbeda; ini, dengan jumlah tetangga dekat yang bervariasi.
Pada gambar, ion tembaga diwakili oleh bola merah muda, sedangkan ion belerang diwakili oleh bola kuning.
Dengan memfokuskan perhatian pertama pada bola merah muda, akan terlihat bahwa beberapa dikelilingi oleh tiga bola kuning (koordinasi bidang trigonal), dan lainnya oleh empat (koordinasi tetrahedral).
Jenis tembaga pertama, trigonal, dapat diidentifikasi pada bidang yang tegak lurus dengan permukaan heksagonal yang menghadap pembaca, di mana jenis karbon kedua, tetrahedral, pada gilirannya.
Sekarang beralih ke bola kuning, beberapa memiliki lima bola merah muda sebagai tetangga (koordinasi bipiramida trigonal), dan yang lain tiga dan bola kuning (sekali lagi, koordinasi tetrahedral); Yang terakhir, kita dihadapkan pada anion disulfida, yang dapat dilihat di bawah dan dalam struktur covelite yang sama:
Koordinasi tetrahedral dari anion disulfida dalam kovelit. Sumber: Benjah-bmm27.
Formula alternatif
Kemudian ada ion Cu 2+ , Cu + , S 2- dan S 2 2- . Namun, studi yang dilakukan dengan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), menunjukkan bahwa semua tembaga adalah sebagai kation Cu + ; dan oleh karena itu, rumus awal CuS, dinyatakan "lebih baik" sebagai (Cu + ) 3 (S 2− ) (S 2 ) - .
Perhatikan bahwa rasio Cu: S untuk rumus di atas tetap 1, dan selanjutnya muatan dibatalkan.
Kristal lainnya
Tembaga sulfida dapat mengadopsi kristal ortorombik, seperti pada polimorf, γ-Cu 2 S, dari kalkosit; kubik, seperti pada polimorf kalkosit lainnya, α-Cu 2 S; tetragonal, dalam mineral anilite, Cu 1,75 S; monoklinik, di djurleite, Cu 1,96 S, antara lain.
Untuk setiap kristal yang ditentukan ada mineral, dan pada gilirannya, setiap mineral memiliki karakteristik dan sifatnya sendiri.
Properti
Umum
Sifat-sifat tembaga sulfida tunduk pada rasio Cu: S padatannya. Misalnya, yang menyajikan anion S 2 2- memiliki struktur heksagonal, dan dapat berupa semikonduktor atau konduktor logam.
Sebaliknya, jika kandungan sulfur hanya terdiri dari anion S 2- , sulfida berperilaku sebagai semikonduktor, dan juga menghadirkan konduktivitas ionik pada suhu tinggi. Ini karena ion-ionnya mulai bergetar dan bergerak di dalam kristal, sehingga membawa muatan listrik.
Secara optik, meskipun juga bergantung pada komposisi tembaga dan belerang, sulfida mungkin atau mungkin tidak menyerap radiasi di wilayah inframerah dari spektrum elektromagnetik. Sifat optik dan listrik ini menjadikannya bahan potensial untuk diimplementasikan di berbagai perangkat.
Variabel lain yang perlu dipertimbangkan, selain rasio Cu: S, adalah ukuran kristal. Tidak hanya ada lebih banyak tembaga sulfida "sulfur" atau "tembaga", tetapi dimensi kristalnya memberikan efek yang tidak tepat pada sifat-sifatnya; Dengan demikian, para ilmuwan sangat ingin mempelajari dan mencari aplikasi untuk nanopartikel Cu x S y .
Covelite
Setiap mineral atau tembaga sulfida memiliki sifat yang unik. Namun, dari semuanya, covelite adalah yang paling menarik dari sudut pandang struktural dan estetika (karena warnanya yang warnanya dan nada birunya). Oleh karena itu, beberapa propertinya disebutkan di bawah ini.
Masa molar
95,611 g / mol.
Massa jenis
4,76 g / mL.
Titik lebur
500 ° C; tapi rusak.
Kelarutan air
3,3 · 10 -5 g / 100 mL pada 18 ° C.
Aplikasi
Nanopartikel dalam kedokteran
Ukuran partikel tidak hanya bervariasi hingga mencapai dimensi nanometrik, tetapi juga morfologinya dapat sangat berfluktuasi. Jadi, tembaga sulfida dapat membentuk nanosfer, batang, pelat, film tipis, sangkar, kabel atau tabung.
Partikel-partikel ini dan morfologinya yang menarik memperoleh aplikasi individu dalam berbagai bidang kedokteran.
Misalnya, nanocage atau bola kosong dapat berfungsi sebagai pembawa obat di dalam tubuh. Nanosfer telah digunakan, didukung oleh elektroda kaca karbon dan tabung nano karbon, untuk berfungsi sebagai pendeteksi glukosa; serta agregatnya sensitif terhadap deteksi biomolekul seperti DNA.
Nanotube CuS mengungguli nanosfer dalam mendeteksi glukosa. Selain biomolekul ini, imunosensor telah dirancang dari lapisan tipis CuS dan dukungan tertentu untuk mendeteksi patogen.
Nanokristal dan agregat amorf CuS bahkan dapat menyebabkan apoptosis sel kanker, tanpa menyebabkan kerusakan pada sel sehat.
Nanosains
Pada subbagian sebelumnya disebutkan bahwa nanopartikelnya telah menjadi bagian dari biosensor dan elektroda. Selain penggunaan tersebut, ilmuwan dan teknisi juga memanfaatkan propertinya untuk merancang sel surya, kapasitor, baterai litium, dan katalis untuk reaksi organik yang sangat spesifik; Elemen yang sangat diperlukan dalam nanosains.
Perlu juga disebutkan bahwa ketika didukung pada karbon aktif, set NpCuS-CA (CA: Activated Carbon, dan Np: Nanoparticles) terbukti berfungsi sebagai penghilang zat warna yang berbahaya bagi manusia dan, oleh karena itu, berfungsi sebagai pemurni sumber air menyerap molekul yang tidak diinginkan.
Referensi
- Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Tembaga sulfida. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Ivan Grozdanov dan Metodija Najdoski. (sembilan belas sembilan puluh lima). Sifat Optik dan Listrik dari Film Tembaga Sulfida dengan Komposisi Variabel. Jurnal Kimia Solid State Volume 114, Edisi 2, 1 Februari 1995, Halaman 469-475. doi.org/10.1006/jssc.1995.1070
- Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Tembaga sulfida (CuS). Database PubChem. CID = 14831. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Peter A. Ajibade dan Nandipha L. Botha. (2017). Sifat Sintesis, Optik dan Struktural
- Nanokristal Tembaga Sulfida dari Prekursor Molekul Tunggal. Departemen Kimia, Universitas Fort Hare, Tas Pribadi X1314, Alice 5700, Afrika Selatan. Nanomaterials, 7, 32.
- Kolaborasi: Penulis dan editor volume III / 17E-17F-41C (nd). Struktur kristal tembaga sulfida (Cu2S, Cu (2-x) S), parameter kisi. Dalam: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Unsur Berikat Non-Tetrahedral dan Senyawa Biner I. Landolt-Börnstein- Kelompok III Materi Terkondensasi (Data Numerik dan Hubungan Fungsional dalam Sains dan Teknologi), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Momtazan, F., Vafaei, A., Ghaedi, M. et al. Korean J.Chem. Eng. (2018). Penerapan nanopartikel tembaga sulfida memuat karbon aktif untuk adsorpsi simultan pewarna terner: Metodologi permukaan respon. 35: 1108. doi.org/10.1007/s11814-018-0012-1
- Goel, S., Chen, F., & Cai, W. (2014). Sintesis dan aplikasi biomedis nanopartikel tembaga sulfida: dari sensor hingga diagnostik. Kecil (Weinheim an der Bergstrasse, Jerman), 10 (4), 631–645. doi: 10.1002 / smll.201301174