كالكوجينيد

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
يستخدم كبريتيد الكادميوم، وهو نوع أولي من الكالكوجينيد المعدني، كصبغة صفراء.

الكالكوجينيد هو مركب كيميائي يتكون من أنيون كالكوجين واحد على الأقل وعنصر موجب كهربائي واحد على الأقل . على الرغم من أن جميع عناصر المجموعة 16 من الجدول الدوري تُعرف باسم الكالكوجينات، إلا أن مصطلح الكالكوجينيد يُستخدم بشكل أكثر شيوعًا للكبريتيدات والسلينيدات والتيلوريدات والبولونيدات، وليس الأكاسيد . [ 1 ] توجد العديد من خامات المعادن على شكل كالكوجينيدات. تُستخدم زجاج الكالكوجينيد الموصل للضوء في التصوير الجاف . تعتمد بعض الصبغات والحفازات أيضًا على الكالكوجينيدات. يُعد ثنائي الكالكوجينيد المعدني MoS 2 مادة تشحيم صلبة شائعة .

الكالكوجينيدات المعدنية القلوية والقلوية الترابية

إن أحاديات الكالكوجينيدات المعدنية القلوية والقلوية الترابية تشبه الملح، فهي عديمة اللون وغالبًا ما تكون قابلة للذوبان في الماء. تميل الكبريتيدات إلى الخضوع للتحلل المائي لتكوين مشتقات تحتوي على أنيونات ثنائي الكبريتيد (SH - ). غالبًا ما تتبلور الكالكوجينيدات المعدنية القلوية مع بنية مضادة للفلوريت وأملاح قلوية ترابية في شكل كلوريد الصوديوم .

يعتبر هيكل الزنك المخلوط نموذجًا شائعًا للمونوكالكوجينيدات المعدنية.

كالكوجينيدات المعادن الانتقالية

تحدث الكالكوجينيدات المعدنية الانتقالية مع العديد من النسب المئوية والهياكل العديدة. [2] ومع ذلك، فإن الكالكوجينيدات الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية من الناحية التكنولوجية هي النسب المئوية البسيطة، مثل 1:1 و1:2. تشمل الحالات المتطرفة المراحل الغنية بالمعادن (مثل Ta 2 S)، والتي تظهر روابط معدنية-معدنية واسعة النطاق، [3] والمواد الغنية بالكالكوجينيد مثل Re 2 S 7 ، والتي تتميز بروابط كالكوجين-كالكوجين واسعة النطاق.

ولغرض تصنيف هذه المواد، غالبًا ما يُنظر إلى الكالكوجينيد باعتباره ثنائي الأنيون، أي S 2− و Se 2− و Te 2− و Po 2− . في الواقع، الكالكوجينيدات المعدنية الانتقالية تساهمية للغاية ، وليست أيونية، كما يتضح من خصائصها شبه الموصلة. [2]

الكالكوجينيدات الغنية بالمعادن

بنية كبريتيد Nb 21 S 8 الغني بالمعادن . [4]

في أغلب الكالكوجينيدات، تتبنى المعادن الانتقالية حالات أكسدة II أو أعلى. ومع ذلك، توجد أمثلة عديدة حيث يفوق عدد الذرات المعدنية عدد الكالكوجينات. عادةً ما يكون لهذه المركبات روابط معدنية-معدنية واسعة النطاق. [5]

مونوكالكوجينيدات

تمتلك مونوكالكوجينيدات المعدنية الصيغة ME، حيث M = معدن انتقالي و E = S، Se، Te. تتبلور عادةً في أحد نمطين، سُميَّا على اسم الأشكال المقابلة لكبريتيد الزنك . في بنية الزنك المختلط ، تتجمع ذرات الكبريتيد في تناسق مكعب وتشغل أيونات Zn 2+ نصف الثقوب رباعية السطوح. والنتيجة هي إطار ماسي الشكل . والبنية البديلة الرئيسية لمونوكالكوجينيدات هي بنية وورتزايت حيث تكون اتصالات الذرات متشابهة (رباعية السطوح)، لكن تناسق البلورة سداسي الشكل. والنمط الثالث لمونوكالكوجينيدات المعدنية هو شبكة زرنيخيد النيكل ، حيث يكون لكل من المعدن والكالكوجينيد تنسيق منشوري ثماني السطوح وثلاثي السطوح على التوالي. يخضع هذا النمط عادةً لعدم التكافؤ . [6]

تشمل أحاديات الكالكوجينيد المهمة بعض الصبغات ، وخاصة كبريتيد الكادميوم . العديد من المعادن والخامات هي أحاديات الكبريتيد. [1]

ثنائي الكالكوجينيدات

MoS 2 ، وهو أكثر معادن ثنائي الكالكوجينيد شيوعًا، يعتمد على بنية طبقية.

تمتلك ثنائيات الكالكوجينيد المعدنية الصيغة ME 2 ، حيث M = معدن انتقالي و E = S، Se، Te. [7] أهم الأعضاء هي الكبريتيدات. وهي دائمًا مواد صلبة داكنة مغناطيسية، وغير قابلة للذوبان في جميع المذيبات، وتظهر خصائص شبه موصلة . بعضها موصلات فائقة . [8]

من حيث هياكلها الإلكترونية، يُنظر إلى هذه المركبات عادةً على أنها مشتقات من M 4+ ، حيث M 4+ = Ti 4+ ( تكوين d 0 )، V 4+ ( تكوين d 1 )، Mo 4+ (تكوين d 2 ). تم التحقيق في ثاني كبريتيد التيتانيوم في كاثودات النموذج الأولي للبطاريات الثانوية، واستغلال قدرته على الخضوع للتداخل العكسي بواسطة الليثيوم . ثاني كبريتيد الموليبدينوم هو موضوع آلاف المقالات وخام الموليبدينوم الرئيسي، المسمى الموليبدينيت . يتم استخدامه كمواد تشحيم صلبة ومحفز لإزالة الكبريت بالهيدروجين . ثنائيات السيلينيد المقابلة وحتى ثنائيات التيلوريد معروفة، على سبيل المثال، TiSe 2 و MoSe 2 و WSe 2 .

المعادن الانتقالية

تتبنى ثنائيات الكالكوجينيد المعدنية الانتقالية عادةً إما هياكل ثنائي يوديد الكادميوم أو ثنائي كبريتيد الموليبدينوم . في نموذج CdI 2 ، تظهر المعادن هياكل ثماني السطوح. في نموذج MoS 2 ، الذي لا يُلاحظ في ثنائيات الهاليد، تظهر المعادن هياكل منشورية ثلاثية الزوايا. [1] يتناقض الترابط القوي بين المعدن وربيطة الكالكوجينيد مع الترابط الضعيف بين الكالكوجينيد والكالكوجينيد بين الطبقات. ونظرًا لقوى الرابطة المتناقضة هذه، تشارك هذه المواد في التداخل بواسطة المعادن القلوية . تصاحب عملية التداخل نقل الشحنة، مما يقلل من مراكز M (IV) إلى M (III). تكون الجاذبية بين الإلكترونات والثقوب في ثنائي سيلينيد التنغستن ثنائي الأبعاد أقوى بمئات المرات من تلك الموجودة في أشباه الموصلات ثلاثية الأبعاد النموذجية. [8]

على النقيض من ثنائيات الكالكوجينيد المعدنية الكلاسيكية، يوصف البيريت الحديدي ، وهو معدن شائع، عادةً بأنه يتكون من Fe 2+ وأنيون بيرسولفيدو S 2 2− . ترتبط ذرات الكبريت داخل ثنائي أنيون بيرسولفيدو معًا عبر رابطة قصيرة من نوع SS. [2] تتبنى ثنائيات كبريتيدات المعادن الانتقالية "المتأخرة" (Mn وFe وCo وNi) دائمًا تقريبًا شكل البيريت أو نمط الماركاسيت ذي الصلة ، على النقيض من المعادن المبكرة (V وTi وMo وW) التي تتبنى حالة أكسدة 4+ مع ثنائي أيونين من الكالكوجينيد.

ثلاثي ورباعي الكالكوجينيدات

تشكل العديد من المعادن، وخاصة المعادن المبكرة (مجموعات Ti وV وCr وMn)، أيضًا ثلاثيات الكالكوجينيد. توصف هذه المواد عادةً بأنها M 4+ (E 2 2− )(E 2− ) (حيث E = S وSe وTe). ومن الأمثلة المعروفة ثلاثي سيلينيد النيوبيوم . يتم إنتاج MoS 3 غير المتبلور عن طريق معالجة رباعي ثيوموليبدات بالحامض:

MoS 4 2− + 2 H + → MoS 3 + H 2 S

المعدن الباترونيت ، الذي له الصيغة VS 4 ، هو مثال على رباعي كالكوجينيد معدني . يُظهر التحليل البلوري أن المادة يمكن اعتبارها ثنائي (فوق كبريتيد)، أي V 4+ ، (S 2 2− ) 2. [2]

المجموعة الرئيسية من الكالكوجينيدات

As 2S 3 عبارة عن بوليمر مترابط حيث تخضع مراكز As وS لقاعدة الثمانيات .

مشتقات الكالكوجين معروفة لجميع عناصر المجموعة الرئيسية باستثناء الغازات النبيلة. وعادةً ما تتبع مقاييسها الكيميائية اتجاهات التكافؤ الكلاسيكية، على سبيل المثال SiS 2 و B 2 S 3 و Sb 2 S 3. ومع ذلك، توجد العديد من الاستثناءات، على سبيل المثال P 4 S 3 و S 4 N 4. يتم تحديد هياكل العديد من مواد المجموعة الرئيسية من خلال الرابطة التساهمية الاتجاهية، وليس من خلال التعبئة الوثيقة. [1]

يتم تعيين الكالكوجين لحالات الأكسدة الإيجابية للهاليدات والنتريدات والأكاسيد.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ أ ب ج جرينوود، ن ن؛ و إيرنشو، أ. (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية)، أكسفورد: باتروورث-هاينمان. ISBN  0-7506-3365-4 .
  2. ^ abcd فوغان، دي جي؛ كريج، جيه آر "كيمياء المعادن لكبريتيدات المعادن" مطبعة جامعة كامبريدج، كامبريدج: 1978. ISBN 0-521-21489-0 . 
  3. ^ هيو بانكس، تيموثي (1995). "استكشاف الكيمياء الغنية بالمعادن للعناصر الانتقالية المبكرة". مجلة السبائك والمركبات . 229 : 40-53. doi :10.1016/0925-8388(95)01688-0.
  4. ^ Franzen, HF; Beineke, TA; Conrad, BR (1968). "البنية البلورية لـ Nb 21 S 8 ". Acta Crystallographica B. 24 ( 3): 412–p416. doi :10.1107/S0567740868002463.
  5. ^ فرانزين، هوجو ف. (1978). "بنية وترابط المركبات الغنية بالمعادن: البينكتيدات والكالكوجينيدات والهاليدات". التقدم في كيمياء الحالة الصلبة . 12 : 1-39. doi :10.1016/0079-6786(78)90002-X.
  6. ^ "Sulfide Mineralogy: Volume 1" Paul H. Ribbe, editor, 1974, Mineralogical Society of America. ISBN 0-939950-01-4 
  7. ^ Wells, AF (1984) الكيمياء غير العضوية البنيوية، أكسفورد: مطبعة كلارندون. ISBN 0-19-855370-6 . 
  8. ^ ab Wood, Charlie (2022-08-16). "ثنائي فيزيائي يجد السحر في بعدين". مجلة كوانتا . تم الاسترجاع في 2022-08-22 .
  • مختبر تقنيات وتطبيقات الكالكوجينيد المتقدمة ACTAlab 14 يونيو 2016
  • نظام "مونيتا" القائم على ذاكرة تغيير الطور يشير إلى مستقبل تخزين الكمبيوتر ScienceBlog 03 يونيو 2011
  • كوفالينكو، ماكسيم ف.؛ شيلي، ماركوس؛ تالابين، دميتري ف. (2009). "بلورات نانوية غروانية مع ربيطات سطحية من الكالكوجينيد المعدني الجزيئي". ساينس . 324 (5933): 1417–1420. رمز Bibcode :2009Sci...324.1417K. doi :10.1126/science.1170524. PMID  19520953. S2CID  21845356.
  • علماء من جامعة بيغ بلو ينجحون في إنتاج خلايا شمسية رخيصة الثمن صحيفة ذا ريجيستر، 12 فبراير/شباط 2010
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=شالكوجينيد&oldid=1182326148"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate