Неорганические сульфиды

Неорганические сульфиды (от лат. sulphur — сера) — класс химических соединений, представляющих собой соединения металлов (а также ряда неметаллов — В, Si, Р, As) с серой (S), где она имеет степень окисления −2. Могут рассматриваться как соли сероводородной кислоты H₂S. Свойства сульфидов сильно зависят от металлов, входящих в их состав.

Свойства

По физическим свойствам неорганические сульфиды разделяются на несколько групп:

Диэлектрики (сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов, MgS, Al₂S₃, BeS)
Полупроводники (сульфиды p-элементов, высшие сульфиды d- и f-элементов, а также Cu₂S, Ag₂S, ZnS, CdS, HgS)
Проводники (низшие сульфиды d- и f-элементов MS)
Сверхпроводники (например, La₃S₄)

В зависимости от типа химической связи неорганические сульфиды делятся на 3 группы:

Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов с ионно-ковалентной связью с большой долей ионной составляющей
Сульфиды d- и f-металлов с металлической и ионно-ковалентной связью
Сульфиды p-элементов (а также ZnS, CdS, HgS, Cu₂S, Ag₂S) с ковалентно-ионной связью с большой долей ковалентной составляющей.

Сульфиды первой группы имеют состав M₂S, MS с высокой энтальпией образования, высокими температурами плавления. Они являются солеподобными веществами, растворяются в воде (в том числе с разложением), способны окисляться до сульфатов и разлагаются кислотами. Могут образовывать полисульфиды.

Сульфиды второй группы имеют сложный состав, например, MS, M₅S₇, M₃S₄, MS₂, MS₃ и др. Обладают высокой термической устойчивостью, снижающейся при увеличении в молекулах числа атомов серы. Нерастворимы в воде, способны разрушаться при действии горячих концентрированных растворов серной и соляной кислот, окисляются при действии сильных окислителей. При нагревании на воздухе окисляются до оксидов и сульфатов.

Сульфиды третьей группы легко окисляются, разлагаются водой, растворяются в кислотах.

Получение

Сульфиды получают различными методами:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Fe + S \rightarrow FeS} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{2CdO + 3S \rightarrow 2CdS + SO_2} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{TiO_2 + CS_2 \rightarrow TiS_2 + CO_2} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{Na_2SO_4 + 4C \rightarrow Na_2S + 4CO} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{2Ga + 3H_2S \rightarrow Ga_2S_3 + 3H_2} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{ZnCl_2 + Na_2S \rightarrow ZnS + 2NaCl} }[/math]

Сульфиды в природе

В природных условиях сера встречается в трёх валентных состояниях: аниона S^2-, образующего сульфиды (сфалерит ZnS, молибденит MoS₂), аниона S₂^2-, образующего дисульфиды (пирит FeS₂), и катиона S⁶⁺ в составе сульфат-иона (гипс CaSO₄, барит BaSO₄). Вследствие этого миграция серы в земной коре определяется степенью её окисленности: восстановительная среда способствует образованию сульфидных минералов, окислительные условия — возникновению сульфатных минералов. Нейтральные атомы самородной серы представляют переходное звено между двумя типами соединений, зависящими от степени окисления или восстановления.

Применение

Природные сульфиды служат сырьем для получения соответствующих металлов, а также серной кислоты. Сульфиды находят применение как полупроводниковые материалы (CuS, CdS, PbS, Ga₂S₃, In₂S₃, GeS₂ и др.), в органической химии, в медицине, для производства красок (литопон), в сельском хозяйстве и др. Сульфиды щелочноземельных металлов, цинка и кадмия (ZnS, CaS, SrS, CdS) служат основой люминофоров (ЭЛТ телевизоров и компьютерных мониторов, катодные осциллографы): синий — ZnS•Ag, зелёный — ZnSe•Ag, красный — Zn₃(PO₄)₂, все — практически на основе сульфида цинка.
Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов находят применение в химической и в лёгкой промышленности; так Na₂S, CaS и BaS применяются в кожевенном производстве для удаления волосяного покрова с кож.

Токсичность

Большинство сульфидов являются токсичными.

Примеры

Сульфид трититана с формулой Ti₃S, кристаллы.

См. также

Полисульфиды

Литература

Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.