Sulfid rtuťnatý

Sulfid rtuťnatý (II).

Všeobecné
Systematický název	Sulfid rtuťnatý (II)
Tradiční jména	Rumělka (α), metacinabarit (β), hypercinnabarit (γ)
Chem. vzorec	HgS
Krysa. vzorec	HgS
Fyzikální vlastnosti
Stát	pevný
Molární hmotnost	232,66 g/ mol
Hustota	(a) 8,09; (P) 7,73 g/cm3
Tepelné vlastnosti
Teplota
• tání	820 °C
Mol. tepelná kapacita	(a) 48,41; (β) 48,50 J/(mol K)
Entalpie
• vzdělávání	(a) - 57,6; (β) − 49,4 kJ/mol
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	1344-48-5
PubChem	62402
Reg. číslo EINECS	215-696-3
ÚSMĚVY	S = [Hg]
InChI	InChI = 1S/Hg.SQXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	56188
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Sulfid rtuťnatý (monosulfid rtuťnatý) je anorganická binární sloučenina rtuti se sírou , která má chemický vzorec . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}}$

Za atmosférického tlaku existuje ve třech polymorfních modifikacích : trigonální α-HgS ( rumělka ), stabilní do 345 °C, kubický β-HgS ( metacinnabarit ), stabilní v rozmezí 315 až 481 °C a hexagonální γ-HgS ( hypercinnabar ), stabilní od 470 °C do kongruentního bodu tání 820 °C. První z nich je jasně červená, druhá je černá. Při tlaku 21 GPa se objevuje čtvrtá modifikace, která má kubickou strukturu [1] .

Fyzikální vlastnosti a fázové rovnováhy

Všechny modifikace jsou fáze různého složení, oblast homogenity α-HgS při 315°C dosahuje ~4 mol. %. Oblasti homogenity všech fází jsou posunuty směrem k síře, proto lze modifikace sulfidu rtuťového popsat jako fáze s nedostatkem kationtového činitele: . ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{S}},x\geqslant 0$

Polymorfní modifikace sulfidu rtuťnatého [1]

Fáze	Mineralogický název	Prostor Skupina	Strukturální typ	Stabilní v rozmezí, °C
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	rumělka	$P3_{1}21$	vlastní	až 345
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	metacinnabarit	$F{\bar {4}}3m$	$\alpha {\text{-}}{\text{Zn}}{\text{S}}$ ( sfalerit )	315-481
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	hypercinnabaritida	hex.		470–820
$\delta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	(Ne)	$Fm{\bar {3}}m$	${\text{Na}}{\text{Cl}}$	vysoký tlak

Modifikace α a β jsou polovodiče. Červená barva rumělky je způsobena velkou mezerou v pásmu (odpovídající absorpční hraně cca 590 nm). β-modifikace je polovodič s úzkou mezerou; jako všechny sloučeniny podobné sfaleritu má strukturu s přímou mezerou.

Krystalografická data a vlastnosti polovodičů při 298 K [1] [2] [3]

fza	Parametry mřížky		$z$	$\rho$ , g/ cm3	$Např}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
fza	$A$ , nm	$C$ , nm	$z$	$\rho$ , g/ cm3	$Např}$ , eV	$\mu _{n}$ , cm 2 / (V s)
$\alpha {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,4145 - 0,4162	0,9460 - 0,9530	3	8.09	2.1	45 ( ), 13 ( ) $\parallel \,c$ $\perp c$
$\beta {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,586		čtyři	7,73	0,15	250
$\gamma {\text{-}}{\text{Hg}}{\text{S}}$	0,701	1,413
Poznámka: - počet stechiometrických jednotek v buňce; - hustota; je pásmová mezera; — pohyblivost vodivostních elektronů $z$ $\rho$ $Např}$ $\mu _{n}$

K přechodu α-fáze do β-fáze při atmosférickém tlaku dochází v teplotním rozmezí 315–345°C; oblast koexistence fází je omezena třífázovými rovnováhami: eutektoid

\alpha +L({\text{S)))\rightleftarrows \beta

a peritektické

\alpha \rightleftarrows L({\text{Hg)))+\beta

Zde je kapalina na bázi síry; - kapalina na bázi rtuti. K přechodu β-fáze do γ-fáze dochází v teplotním rozmezí 470–481°C; oblast koexistence fází je omezena třífázovými rovnováhami: eutektoid $L({\text{S)))$ $L({\text{Hg)))$

\beta +L({\text{S)))\rightleftarrows \gamma

a peritektické

\beta \rightleftarrows L({\text{Hg))))+\gamma

γ-fáze taje kongruentně při 820 °C.

Získání

Všechny modifikace sulfidu rtuťnatého lze získat přímou syntézou z jednoduchých látek při vhodných teplotách a řízeném tlaku par. Monokrystaly se získávají růstem taveniny nebo napařováním. Rumělku lze získat i třením rtuti s krystalickou sírou při pokojové teplotě.

Při srážení sirovodíkem z roztoků rtuťnatých (II) solí se vysráží černá β-modifikace HgS, která je při pokojové teplotě metastabilní. Postupným průchodem sirovodíku roztokem chloridu rtuťnatého se nejprve vytvoří bílá sraženina sulfochloridu:

{\mathsf {3HgCl_{2}+2H_{2}S\rightarrow Hg_{3}S_{2}Cl_{2}\downarrow +4HCl))

který postupně přechází ve žlutý, hnědý a nakonec černý sulfid rtuťnatý [4] :

{\mathsf {Hg_{3}S_{2}Cl_{2}+H_{2}S\rightarrow 3HgS\downarrow +2HCl))

Působením roztoků polysulfidů alkalických kovů se černý sulfid rtuťnatý přemění na červenou modifikaci.

Chemické vlastnosti

Rumělka a metacinnabarit jsou ve vodě málo rozpustné: jejich produkty rozpustnosti při 25 °C jsou: 4,0⋅10 −53 a 1,6⋅10 −5 [5] . Rumělka je neobvykle inertní vůči kyselinám a zásadám a rozpouští se pouze v aqua regia.

Při zahřátí v inertní atmosféře rumělka sublimuje, po oxidaci na vzduchu zčerná v důsledku tvorby kovové rtuti:

{\displaystyle {\mathsf {HgS+O_{2}\rightarrow Hg+SO_{2))))

Být v přírodě

V přírodě je α-modifikace běžná jako minerál rumělka , β-modifikace se vyskytuje jako minerál metacinnabarit . Mnoho minerálů jsou pevné roztoky nebo sloučeniny sulfidu rtuťnatého s jinými chalkogenidy, například:

guadalkacarit - (Hg, Zn)S;
saukovit - (Hg, Cd)S;
opofrit , Hg(S, Se);
aktashit - Cu 6 Hg 3 As 5 S 12 ;
živý kámen - HgSb 4 S 8 .

Rumělka je hlavní rtuťová ruda a těží se v průmyslovém měřítku.

Etymologie

V ruštině se název rumělka vrací k jiné řečtině. κιννάβαρι , lat. rumělka [6] . Zároveň v latině znamená slovo cinnabari červené barvivo ani ne tak minerálního jako rostlinného původu – „dračí krev“, extrahované ze šťávy některých rostlin, např. Calamus Draco [7] . Kořen κιννα- obecně znamená červené nebo červenohnědé barvy [8] , což je důvod pro názvy κιννάμωμον (κίνναμον), skořice - skořice .

Aplikace

Od starověku se rumělka široce používala jako červený pigment pro výrobu barev, ale kvůli toxicitě rtuti je její použití v této kapacitě v současnosti omezené.

Sulfid rtuťnatý se pro svou extrémně nízkou těkavost a nerozpustnost ve vodě používá jako sloučenina, jejíž tvorba slouží jako jedna z metod demerkurizace .

Směs je silný fungicid a lze ji použít k ošetření betonových stavebních konstrukcí k prevenci plísňových infekcí.

Jako polovodič s velkou mezerou se α-modifikace používá k vytvoření polovodičových detektorů ionizujícího záření, zejména gama záření, protože díky vysoké hustotě a vysokému průměrnému náboji jádra účinně absorbuje záření gama [9] . Na bázi sulfidu rtuťnatého (II) se získávají polovodičové pevné roztoky substitucí jak v kationtových (např. ), tak v aniontových (např. ) podmřížkách. ${\text{Hg}}_{1-x}{\text{Cd}}_{x}{\text{S}}$ ${\text{Hg}}{\text{S}}_{1-x}{\text{Se}}_{x}$

Poznámky

↑ 1 2 3 Stavové diagramy binárních kovových systémů: Příručka / Ed. N. P. Ljakisheva . - M .: Mashinostroenie, 1997. - T. 2. - 1024 s. — ISBN 5-217-01569-1 .
↑ Fyzikální množství: Příručka / Ed. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. — M .: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s. - ISBN 5-283-04013-5 .
↑ Chemická encyklopedie.
↑ Anorganická chemie / Ed. Yu. D. Treťjaková . - M .: Akademie, 2004. - V. 3: Chemie přechodných prvků. — 368 s. — ISBN 5-7695-1436-1 .
↑ Lurie Yu. Yu. Handbook of Analytical Chemistry. - 6. vyd., revidováno. a doplňkové - M .: Chemie, 1989. - 448 s. — ISBN 5-7245-0000-0 .
↑ Vasmer M. Etymologický slovník ruského jazyka / Per. s ním. a doplňkové O. N. Trubačeva . - 2. vyd., vymazáno. - M. : Progress, 1986. - T. 2. - 672 s.
↑ Dvoretsky I. Kh. Latinsko-ruský slovník. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M . : ruský jazyk, 1976. - 1096 s.
↑ Dvoretsky I. Kh. Starověký řecko-ruský slovník / Ed. S. I. Sobolevskij . - M .: Stát. zahraniční vydavatelství a národní Slovníky, 1958. - svazek 1. - 1043 s.
↑ A. Delin. Výpočty prvních principů II-VI polovodiče β-HgS: Metal or semiconductor (anglicky) . - 2002. - Sv. 65.- Iss. 15 . - S. 153205. - doi : 10.1103/PhysRevB.65.153205 .

Literatura

Chemická encyklopedie / Ed.: Knunyants I.L. a další - M .: Sovětská encyklopedie, 1995. - T. 4 (Pol-Three). — 639 s. — ISBN 5-82270-092-4 .
Bovina, L. A. a kol., Physics of A II B VI Compounds , Ed. A. N. Georgobiani, M. K. Sheinkman. — M .: Nauka, 1986. — 319 s.

BeS

NH4HS
( NH4 ) 2SH8N2MoS4 _ _ _
_ _ _ _ _ _

Na2S NaHS NaCrS 2
_ _

MgS

Al2S3 _ _ _

SiS
SiS 2

P 4 S 3
P 4 S 7
P 4 S 10