硫化銅

硫化銅是一種無機化合物，化學式為CuS或Cu^I₂Cu^II(S₂)S,故實際上其中有三分之二的硫為過硫離子，三分之二的銅為亞銅離子，呈黑褐色，極難溶，是最難溶的物質之一（僅次於硫化銀、硫化汞、硫化鈀和硫化亞鉑等），因為它的難溶性使得一些看似不可以發生的反應能夠發生。

基本介紹

• 中文名：硫化銅、硫化銅(II)
• 外文名：Copper(II) sulfide
• 化學式：CuS
• 相對分子質量：95.61
• 化學品類別：無機物--鹽--銅鹽
• 管制類型：不管制
• 儲存：密封乾燥儲存

理化性質

物理性質

外觀與性狀：黑褐色無定形粉末或粒狀物。

硫化銅化學分子結構式

熔點: 220℃（分解）

沸點：無意義。

溶解性：極難溶於水（25°C時K_sp為1.27×10^-36），也難溶於硫化鈉溶液和濃鹽酸。

化學性質

對熱不穩定，加熱至220℃時分解為硫化亞銅和硫單質：

2CuS==^220℃==Cu₂S+S

有還原性，易被濃,稀硝酸，濃硫酸所氧化而溶解：

CuS+8HNO₃（濃）====CuSO₄+8NO₂↑+4H₂O

3CuS+8HNO₃（稀）====3CuSO₄+8NO↑+4H₂O

CuS+4H₂SO₄（濃）====CuSO₄+4SO₂↑+4H₂O

在空氣中也可以被氧氣緩慢氧化：

2CuS+O₂====2CuO+2S

而在加熱時可迅速被氧氣氧化：

2CuS+3O₂==^△==2CuO+2SO₂

製備方法

不用硫單質和銅直接混合加熱來製備硫化銅，因為硫的氧化性較弱，反應會生成硫化銅與硫化亞銅的混合物：

2Cu+S==^△==Cu₂S，Cu+S==^△==CuS

可以使銅粉與溶解在二硫化碳中的硫在100℃反應製取純硫化銅：

Cu+S==^{100℃，CS₂}==CuS

實驗室製備硫化銅通常在銅鹽（主要是氯化銅和硫酸銅）溶液中通入H₂S氣體或加入可溶的硫化物（如硫化鈉）通過複分解反應製得：

CuCl₂+H₂S====CuS↓+2HCl（弱酸制強酸）

該反應可以發生的原因是硫化銅過於難溶，導致平衡向右移動。

CuSO₄+Na₂S====CuS↓+Na₂SO₄

銅離子不與硫離子生成硫單質和銅單質的原因是反應沉澱速率遠超過氧化速率，且銅離子拉高了硫的電極電勢（S—0.593→CuS，Cu²⁺—0.342→Cu），使銅離子不能氧化硫化銅。(注意：僅沉澱速率大於氧化速率不能保證硫化銅沉澱穩定存在，例如，鐵離子與硫離子反應時沉澱速率同樣大於氧化速率：2Fe³⁺+3S^2-→Fe₂S₃↓但由於硫化鐵會被鐵離子氧化（S—0.379→Fe₂S₃，Fe³⁺—0.77→Fe²⁺），故生成的黑色硫化鐵沉澱最終仍然會轉化為硫單質：Fe₂S₃+4Fe³⁺→6Fe²⁺+3S)

產品用途

用作分析試劑。

科研成果

2006年8月5日在中國合肥微尺度物質科學國家實驗室里，科學家們成功用化學溶液方法合成出的硫化銅14面體微晶。這一發現，標誌著我國特種微結構晶體構築研究取得重要進展，因為其潛在套用前景在於可用作較大結構的構築單元或用作在微尺度上包覆其他材料的載體。

硫化銅14面體微晶是中國科大俞書宏教授領導的課題組合成產生的。俞書宏教授和他的合作者們將硝酸銅和元素硫的乙二醇溶液在140°C的反應釜中進行長達一天的反應，然後通過離心收集所生成的黑色固體。最終用掃描電子顯微鏡觀察確認發現了這一特種微結構材料。

硫化銅納米晶體由於其低成本、高光熱轉化率的特性，近年來在納米光熱療領域引起廣泛關注。之前的報導普遍認為硫化銅納米晶殺傷腫瘤細胞機理全部是基於其光熱轉化性能。而在這次合作研究中，科研人員觀察到除了高效的光熱效應，這些硫化銅納米晶還具備內在的近紅外光誘導光動力特性，從而產生高濃度的活性氧簇殺死腫瘤細胞。

礦物

銅及銅合金由於其優異的物理和力學性能被廣泛套用於電子、機械、國防等領域，對國民經濟和科技發展起著重要的作用‘¨。硫化銅礦物是提取銅的主要礦物資源，它占銅礦資源的80%，因此，硫化銅礦物的理論與試驗研究受到廣泛關注。硫化銅礦物主要有黃銅礦、輝銅礦、銅藍和斑銅礦，其中與黃藥作用最強的為輝銅礦，其次為銅藍，然後為斑銅礦，最弱的為黃銅礦。由於一種硫化銅礦石中常常含有幾種不同的硫化銅礦物，而各種硫化銅礦物浮選所需的藥劑種類、用量、pH等浮選條件也各不相同。另外，不同硫化銅礦物氧化的難易度也存在差異，其中輝銅礦最容易氧化，當銅礦石中含有輝銅礦時，氧化會造成礦漿中含有大量銅離子，因此，給銅鋅、銅硫分離造成極大的困擾。礦物的浮選行為取決於礦物的性質，而礦物的性質取決於礦物的電子結構。不同的硫化銅礦物具有不同的化學組成、晶體結構和電化學性質，如輝銅礦含銅最高，達到79.86%，而黃銅礦含銅最低，僅有34.56%；另外，常見的黃銅礦屬於四方晶系，輝銅礦屬於六方晶系，而銅藍具有複雜的層狀構造；從導電性方面來講，黃銅礦屬於半導體，而輝銅礦和銅藍則為導體。因此，研究硫化銅礦物的電子結構對於從本質上認清不同硫化銅礦物可浮選性的差異具有重要的意義。