stringtranslate.com

сульфид никеля

Сульфид никеля — это любое неорганическое соединение с формулой Ni x S y . Цвет этих соединений варьируется от бронзового (Ni 3 S 2 ) до черного (NiS 2 ). Сульфид никеля с простейшей стехиометрией — NiS, также известный как минерал миллерит . С экономической точки зрения Ni 9 S 8 , минерал пентландит , является основным источником добываемого никеля. Другие минералы включают хизлевудит (Ni 3 S 2 ) и полидимит (Ni 3 S 4 ), а также минерал ваесит (NiS 2 ). [1] Некоторые сульфиды никеля используются в коммерческих целях в качестве катализаторов.

Структура

Как и многие родственные материалы, сульфид никеля принимает мотив арсенида никеля . В этой структуре никель октаэдрический, а сульфидные центры находятся в тригональных призматических узлах. [2]

NiS имеет два полиморфа . α-фаза имеет гексагональную элементарную ячейку, в то время как β-фаза имеет ромбоэдрическую ячейку. α-фаза стабильна при температурах выше 379 °C (714 °F) и превращается в β-фазу при более низких температурах. Этот фазовый переход вызывает увеличение объема на 2–4%. [3] [4] [5]

Синтез и реакции

Осаждение твердого черного сульфида никеля является основой традиционных схем качественного неорганического анализа , который начинается с разделения металлов на основе растворимости их сульфидов. Такие реакции записываются: [6]

Ni2 + + H2S → NiS + 2H +

Было разработано много других, более контролируемых методов, включая твердофазные реакции метатезиса (из NiCl2 и Na2S ) и высокотемпературные реакции элементов. [7]

Наиболее часто применяемая реакция сульфидов никеля включает преобразование в оксиды никеля. Это преобразование включает нагревание сульфидных руд на воздухе: [1]

NiS + 1,5 O2 → NiO + SO2

Происшествие

Естественный

Минерал миллерит также является сульфидом никеля с молекулярной формулой NiS, хотя его структура отличается от синтетического стехиометрического NiS из-за условий, при которых он образуется. Он встречается в природе в низкотемпературных гидротермальных системах, в полостях карбонатных пород и как побочный продукт других никелевых минералов. [8]

Кристаллы миллерита

В природе сульфиды никеля обычно встречаются в виде твердых растворов с сульфидами железа в таких минералах, как пентландит и пирротин . Эти минералы имеют формулу Fe 9-x Ni x S 8 и Fe 7-x Ni x S 6 , соответственно. В некоторых случаях они содержат много никеля (большие значения x).

В производстве стекла

Флоат-стекло содержит небольшое количество сульфида никеля, образующегося из серы в осветлителе Na
2ТАК
4и никель, содержащийся в загрязняющих примесях металлических сплавов. [9]

Включения сульфида никеля являются проблемой для закаленного стекла . После процесса закалки включения сульфида никеля находятся в метастабильной альфа-фазе. Включения в конечном итоге переходят в бета-фазу (стабильную при низкой температуре), увеличиваясь в объеме и вызывая трещины в стекле. В середине закаленного стекла материал находится под напряжением , что приводит к распространению трещин и самопроизвольному разрушению стекла. [10] Это самопроизвольное разрушение происходит через годы или десятилетия после изготовления стекла. [9]

Ссылки

  1. ^ Аб Керфут, Дерек GE (2005). «Никель». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a17_157. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Уэллс, А. Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 . 
  3. ^ Бишоп, Д.У.; Томас, П.С.; Рэй, А.С. (1998). «Рамановские спектры сульфида никеля (II)». Materials Research Bulletin . 33 (9): 1303. doi :10.1016/S0025-5408(98)00121-4.
  4. ^ "NiS и спонтанное разрушение". Glass on Web. Ноябрь 2012. Архивировано из оригинала 2013-06-12.
  5. ^ Бонати, Антонио; Пизано, Габриэле; Ройер Карфаньи, Джанни (12 октября 2018 г.). «Статистическая модель разрушения стеклянных пластин из-за включений сульфида никеля». Журнал Американского керамического общества . 102 (5): 2506–2521. doi :10.1111/jace.16106. S2CID  140055629.
  6. ^ O.Glemser "Nickel Sulfide" в Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Под редакцией G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 2. p. 1551.
  7. ^ ведущую ссылку можно найти в: Shabnam Virji, Richard B. Kaner, Bruce H. Weiller "Direct Electrical Measurement of the Conversion of Metal Acetates to Metal Sulfides by Hydrogen Sulfide" Inorg. Chem., 2006, 45 (26), стр. 10467–10471. doi :10.1021/ic0607585
  8. ^ Гамсягер Х.К., Бугайски Дж., Гайда Т., Лемир Р.Дж., Прейс В. (2005) Химическая термодинамика никеля, Амстердам, Elsevier BV
  9. ^ ab Karlsson, Stefan (30 апреля 2017 г.). «Спонтанное разрушение термически упрочненного стекла – обзор и перспективы». Ceramics – Silikaty : 188–201. doi : 10.13168/cs.2017.0016 . Получено 16 августа 2019 г. .
  10. ↑ Барри, Джон (12 января 2006 г.). «Ахиллесова пята прекрасного материала: закаленное стекло». Glass on Web . Получено 16 августа 2019 г.