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Sulfuro de níquel

El sulfuro de níquel es cualquier compuesto inorgánico con la fórmula Ni x S y . Estos compuestos varían en color desde bronce (Ni 3 S 2 ) hasta negro (NiS 2 ). El sulfuro de níquel con la estequiometría más simple es NiS, también conocido como el mineral millerita . Desde la perspectiva económica, Ni 9 S 8 , el mineral pentlandita , es la principal fuente de níquel extraído. Otros minerales incluyen heazlewoodita (Ni 3 S 2 ) y polidimita (Ni 3 S 4 ), y el mineral vaesita (NiS 2 ). [1] Algunos sulfuros de níquel se utilizan comercialmente como catalizadores.

Estructura

Al igual que muchos materiales relacionados, el sulfuro de níquel adopta el motivo de arseniuro de níquel . En esta estructura, el níquel es octaédrico y los centros de sulfuro están en sitios prismáticos trigonales. [2]

El NiS tiene dos polimorfos . La fase α tiene una celda unitaria hexagonal, mientras que la fase β tiene una celda romboédrica. La fase α es estable a temperaturas superiores a 379 °C (714 °F) y se convierte en la fase β a temperaturas más bajas. Esa transición de fase provoca un aumento del volumen del 2 al 4 %. [3] [4] [5]

Síntesis y reacciones

La precipitación de sulfuro de níquel negro sólido es un pilar de los esquemas tradicionales de análisis inorgánico cualitativo , que comienza con la separación de metales en función de la solubilidad de sus sulfuros. Dichas reacciones se describen: [6]

Ni2 + + H2S → NiS+ 2H +

Se han desarrollado muchos otros métodos más controlados, incluidas reacciones de metátesis en estado sólido (de NiCl2 y Na2S ) y reacciones de alta temperatura de los elementos. [7]

La reacción más común de los sulfuros de níquel es la conversión a óxidos de níquel. Esta conversión implica calentar los minerales de sulfuro en el aire: [1]

NiS + 1,5 O2 NiO + SO2

Aparición

Natural

El mineral millerita es también un sulfuro de níquel con la fórmula molecular NiS, aunque su estructura difiere del NiS estequiométrico sintético debido a las condiciones en las que se forma. Se encuentra de forma natural en sistemas hidrotermales de baja temperatura, en cavidades de rocas carbonatadas y como subproducto de otros minerales de níquel. [8]

Cristales de millerita

En la naturaleza, los sulfuros de níquel se presentan comúnmente como soluciones sólidas con sulfuros de hierro en minerales como la pentlandita y la pirrotita . Estos minerales tienen la fórmula Fe 9-x Ni x S 8 y Fe 7-x Ni x S 6 , respectivamente. En algunos casos tienen un alto contenido de níquel (valores mayores de x).

En la fabricación de vidrio

El vidrio flotado contiene una pequeña cantidad de sulfuro de níquel, formado a partir del azufre presente en el agente de clarificación Na
2
ENTONCES
4
y el níquel contenido en contaminantes de aleaciones metálicas. [9]

Las inclusiones de sulfuro de níquel son un problema para las aplicaciones de vidrio templado . Después del proceso de templado, las inclusiones de sulfuro de níquel se encuentran en la fase alfa metaestable. Las inclusiones eventualmente se convierten a la fase beta (estable a baja temperatura), aumentando en volumen y causando grietas en el vidrio. En el medio del vidrio templado, el material está bajo tensión , lo que hace que las grietas se propaguen y conduzcan a la fractura espontánea del vidrio. [10] Esa fractura espontánea ocurre años o décadas después de la fabricación del vidrio. [9]

Referencias

  1. ^ ab Kerfoot, Derek GE (2005). "Níquel". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a17_157. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Wells, AF (1984) Química inorgánica estructural, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6
  3. ^ Bishop, DW; Thomas, PS; Ray, AS (1998). "Espectros Raman del sulfuro de níquel(II)". Boletín de investigación de materiales . 33 (9): 1303. doi :10.1016/S0025-5408(98)00121-4.
  4. ^ "NiS y rotura espontánea". Glass on Web. Noviembre de 2012. Archivado desde el original el 12 de junio de 2013.
  5. ^ Bonati, Antonio; Pisano, Gabriele; Royer Carfagni, Gianni (12 de octubre de 2018). "Un modelo estadístico para la falla de placas de vidrio debido a inclusiones de sulfuro de níquel". Revista de la Sociedad Cerámica Americana . 102 (5): 2506–2521. doi :10.1111/jace.16106. S2CID  140055629.
  6. ^ O. Glemser "Sulfuro de níquel" en Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2.ª edición, editado por G. Brauer, Academic Press, 1963, NY, vol. 2, pág. 1551.
  7. ^ La referencia principal se puede encontrar en: Shabnam Virji, Richard B. Kaner, Bruce H. Weiller "Medición eléctrica directa de la conversión de acetatos metálicos en sulfuros metálicos mediante sulfuro de hidrógeno" Inorg. Chem., 2006, 45 (26), págs. 10467–10471. doi :10.1021/ic0607585
  8. ^ Gamsjager HC, Bugajski J., Gajda T., Lemire RJ, Preis W. (2005) Termodinámica química del níquel, Amsterdam, Elsevier BV
  9. ^ ab Karlsson, Stefan (30 de abril de 2017). «Fractura espontánea en vidrio reforzado térmicamente: una revisión y perspectiva». Cerámicas – Silikaty : 188–201. doi : 10.13168/cs.2017.0016 . Consultado el 16 de agosto de 2019 .
  10. ^ Barry, John (12 de enero de 2006). «El talón de Aquiles de un material maravilloso: el vidrio templado». Glass on Web . Consultado el 16 de agosto de 2019 .