El sulfuro de cobre (I) es un sulfuro de cobre , un compuesto químico de cobre y azufre . Tiene el compuesto químico Cu 2 S. Se encuentra en la naturaleza como el mineral calcocita . Tiene un rango estrecho de estequiometría que va desde Cu 1,997 S a Cu 2,000 S. [4] Las muestras son típicamente negras.
Preparación y reacciones
El Cu2S se puede preparar tratando el cobre con azufre o H2S. [ 2 ] La velocidad depende del tamaño de partícula y de la temperatura. [5]
El Cu2S reacciona con el oxígeno para formar SO2 : [ 6]
2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
La producción de cobre a partir de calcocita es un proceso típico de extracción del metal de los minerales. Por lo general, la conversión implica tostación, para obtener Cu2O y dióxido de azufre: [6]
Cu2S +O2 → 2Cu + SO2
El óxido cuproso se convierte fácilmente en metal de cobre al calentarse.
Estructura
Cristales de calcocita (forma mineral de Cu 2 S).
Estequiométrica
Se conocen dos formas ( un dimorfismo ) de Cu 2 S. La denominada forma monoclínica de baja temperatura ("low-chalcocite") tiene una estructura compleja con 96 átomos de cobre en la celda unitaria. [7] La forma hexagonal, estable por encima de los 104 °C, [8] tiene 24 átomos de Cu cristalográficamente distintos. Su estructura se ha descrito como aproximada a una matriz hexagonal compacta de átomos de azufre con átomos de Cu en coordinación planar 3. A esta estructura se le asignó inicialmente una celda ortorrómbica debido al maclado del cristal de muestra.
No estequiométrico
Como lo ilustra el mineral djurleíta , también se conoce un sulfuro cuproso. Con la fórmula aproximada Cu 1,96 S, este material no es estequiométrico (rango Cu 1,934 S-Cu 1,965 S) y tiene una estructura monoclínica con 248 átomos de cobre y 128 átomos de azufre en la celda unitaria. [7] Cu 2 S y Cu 1,96 S son similares en apariencia y es difícil distinguir uno de otro. [9]
Transición de fase
La resistividad eléctrica aumenta abruptamente en el punto de transición de fase alrededor de 104 °C, y la temperatura precisa depende de la estequiometría. [10] [11]
Véase también
Sulfuro de cobre para una descripción general de todas las fases del sulfuro de cobre
^ Potter, RW (1977). "Una investigación electroquímica del sistema cobre-azufre". Economic Geology . 72 (8): 1524–1542. Bibcode :1977EcGeo..72.1524P. doi :10.2113/gsecongeo.72.8.1524.
^ Blachnik R., Müller A. (2000). "La formación de Cu 2 S a partir de los elementos I. Cobre utilizado en forma de polvos". Thermochimica Acta . 361 : 31. doi :10.1016/S0040-6031(00)00545-1.
^ de Wiberg, Egon y Holleman, Arnold Frederick (2001) Química inorgánica , Elsevier ISBN 0-12-352651-5
^ ab Evans, HT (1979). "Djurleíta (Cu 1.94 S) y calcocita baja (Cu 2 S): nuevos estudios de estructura cristalina". Science . 203 (4378): 356–8. Bibcode :1979Sci...203..356E. doi :10.1126/science.203.4378.356. PMID 17772445. S2CID 6132717.
^ Wells AF (1984) Química inorgánica estructural , 5.ª ed., Oxford Science Publications, ISBN 0-19-855370-6
^ Evans HT (1981). "Coordinación de cobre en calcocita baja y djurleíta y otros sulfuros ricos en cobre" (PDF) . American Mineralologist . 66 (7–8): 807–818.
^ Garisto, Dan (16 de agosto de 2023). "LK-99 no es un superconductor: cómo los investigadores científicos resolvieron el misterio". Nature . 620 (7975): 705–706. Bibcode :2023Natur.620..705G. doi :10.1038/d41586-023-02585-7. PMID 37587284. S2CID 260955242.
^ Jain, Prashant K. "Transición de fase del sulfuro de cobre (I) y su implicación en la supuesta superconductividad de LK-99". Preimpresión de arXiv arXiv:2308.05222 (2023).
