stringtranslate.com

Трисульфид сурьмы

Трисульфид сурьмы (Sb2S3 ) встречается в природе в виде кристаллического минерала стибнита и аморфного красного минерала (фактически минералоида) [3] метастибнита. [4] Он производится для использования в безопасных спичках , военных боеприпасах, взрывчатых веществах и фейерверках. Он также используется в производстве рубинового стекла и в пластмассах в качестве антипирена. [5] Исторически форма стибнита использовалась в качестве серого пигмента в картинах, созданных в 16 веке. [6] В 1817 году химик-краситель и специалист по тканям Джон Мерсер открыл нестехиометрическое соединение сурьмяный оранжевый (приблизительная формула Sb2S3 · Sb2O3 ) , первый хороший оранжевый пигмент, доступный для печати на хлопчатобумажных тканях. [7]

Трисульфид сурьмы также использовался в качестве чувствительного к изображению фотопроводника в видиконовых камерах. Это полупроводник с прямой запрещенной зоной 1,8–2,5 эВ. [ необходима цитата ] При соответствующем легировании можно производить материалы p- и n-типа . [8]

Приготовление и реакции

Sb 2 S 3 можно получить из элементов при температуре 500–900 °C: [5]

2 Сб + 3 С → Сб 2 С 3

Sb 2 S 3 осаждается, когда H 2 S пропускают через подкисленный раствор Sb(III). [9] Эта реакция использовалась как гравиметрический метод определения сурьмы, барботирование H 2 S через раствор соединения Sb(III) в горячей HCl приводит к образованию оранжевой формы Sb 2 S 3 , которая становится черной в условиях реакции. [10]

Sb 2 S 3 легко окисляется, бурно реагируя с окислителями. [5] На воздухе горит синим пламенем. Реагирует с накалом с хлоратами кадмия, магния и цинка. Смеси Sb 2 S 3 и хлоратов могут взрываться. [11]

При извлечении сурьмы из сурьмяных руд используется щелочно-сульфидный процесс, в котором Sb 2 S 3 реагирует с образованием солей тиоантимоната (III) (также называемых тиоантимонитом): [12]

3 Na 2 S + Sb 2 S 3 → 2 Na 3 SbS 3

Из Sb 2 S 3 можно получить ряд солей, содержащих различные ионы тиоантимонат(III) . К ним относятся: [13]

[SbS 3 ] 3− , [SbS 2 ] − , [Sb 2 S 5 ] 4− , [Sb 4 S 9 ] 6− , [Sb 4 S 7 ] 2− и [Sb 8 S 17 ] 10−

Соль Шлиппе , Na 3 SbS 4 ·9H 2 O , соль тиоантимоната(V) образуется при кипячении Sb 2 S 3 с серой и гидроксидом натрия. Реакцию можно представить как: [9]

Сб 2 С 3 + 3 С 2− + 2 С → 2 [СбС 4 ] 3−

Структура

Структура черной игольчатой ​​формы Sb 2 S 3 , стибнита , состоит из связанных лент, в которых атомы сурьмы находятся в двух различных координационных средах, тригонально-пирамидальной и квадратно-пирамидальной. [9] Похожие ленты встречаются в Bi 2 S 3 и Sb 2 Se 3 . [14] Красная форма, метастибнит, является аморфной. Недавние исследования показывают, что существует ряд тесно связанных температурно-зависимых структур стибнита, которые были названы стибнитом (I), высокотемпературной формой, идентифицированной ранее, стибнитом (II) и стибнитом (III). [15] Другая работа показывает, что фактические координационные полиэдры сурьмы на самом деле являются SbS 7 , с координацией (3+4) в позиции M1 и (5+2) в позиции M2. [ необходимо разъяснение ] Эти координации учитывают наличие вторичных связей. Некоторые из вторичных связей придают сцепление и связаны с упаковкой. [16]

Ссылки

  1. ^ ab Haynes, WM, ред. (2014). CRC Handbook of Chemistry and Physics (95-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. 4–48. ISBN 978-1-4822-0867-2.
  2. ^ ab Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0036". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ "Метастибнит".
  4. ^ СУПЕРГЕННЫЙ МЕТАСТИБНИТ ИЗ МИНЫ АЛАКРАН, ПАМПА ЛАРГА, КОПИАПО, ЧИЛИ, Алан Х. Кларк, АМЕРИКАНСКИЙ МИНЕРАЛОГ. ТОМ 55., 1970
  5. ^ abc Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 581–582. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Исто, Николас (2004). Pigment Compendium: A Dictionary of Historical Pigments . Butterworth-Heinemann . стр. 359. ISBN 978-0-7506-5749-5.
  7. ^ Парнелл, Эдвард А. (1886). Жизнь и труды Джона Мерсера . Лондон: Longmans, Green & Co. стр. 23.
  8. ^ Электрохимия халькогенидов металлов, Миртат Бурушян, Springer, 2010
  9. ^ abc Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсон, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, стр. 765-766, ISBN 0-12-352651-5
  10. ^ AI Vogel, (1951), Количественный неорганический анализ, (2-е издание), Longmans Green and Co
  11. ^ Руководство по утилизации опасных лабораторных химикатов, третье издание, CRC Press, 2003, Маргарет-Энн Армор , ISBN 9781566705677 
  12. ^ Андерсон, Корби Г. (2012). «Металлургия сурьмы». Chemie der Erde - Geochemistry . 72 : 3–8. Bibcode :2012ChEG...72....3A. doi :10.1016/j.chemer.2012.04.001. ISSN  0009-2819.
  13. ^ Неорганические реакции и методы, Образование связей с элементами группы VIB (O, S, Se, Te, Po) (часть 1) (том 5) Ред. AP, Хаген, 1991, Wiley-VCH, ISBN 0-471-18658-9 
  14. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6 
  15. ^ Kuze S., Du Boulay D., Ishizawa N., Saiki A, Pring A.; (2004), Рентгеновская дифракция, свидетельствующая о моноклинной форме стибнита, Sb2S3, ниже 290 К; American Mineralogist, 9(89), 1022-1025.
  16. ^ Kyono, A.; Kimata, M.; Matsuhisa, M.; Miyashita, Y.; Okamoto, K. (2002). «Низкотемпературные кристаллические структуры стибнита, подразумевающие орбитальное перекрытие электронов инертной пары Sb 5s 2». Physics and Chemistry of Minerals . 29 (4): 254–260. Bibcode :2002PCM....29..254K. doi :10.1007/s00269-001-0227-1. S2CID  95067785.