Сульфи́д ме́ди(I) — неорганическое вещество с формулой ${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S}}}$ . Относится к классу бинарных соединений . Может также рассматриваться как соль одновалентной меди и сероводородной кислоты .

Нахождение в природе

Сульфид меди(I) в природе встречается в виде минерала халькозина (устаревшие названия: халькоцит, редрутит, медный блеск). Также, по составу данному соединению близок минерал , иногда называют джарлеит (подробнее см. Сульфиды меди ). Основные свойства представлены в таблице.

	Халькозин
Состав	Cu 2 S	Cu 1,94 S
Цвет	темно-серый	чёрный
Сингония	ромбическая	моноклинная
Плотность, г/см³	5,5—5,8	5,5—5,7
Твердость	2,5—3,0	2,2—2,4

Физические свойства

Сульфид меди(I) — твердое вещество темно-серого цвета, нерастворимое в воде и этаноле .

Cu ₂ S существует в трёх кристаллических модификациях :

• α -Cu ₂ S, ромбическая сингония , пространственная группа Ab 2m, параметры ячейки a = 1,1190 нм , b = 2,728 нм , c = 1,341 нм , Z = 96 , d = 5,81 г/см ³ ;
• β -Cu ₂ S, гексагональная сингония , пространственная группа P 6 ₃ /mmc, параметры ячейки a = 0,389 нм , c = 0,668 нм , Z = 2 , d = 5,78 г/см ³ ;
• γ -Cu ₂ S, кубическая сингония , пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,5735 нм , Z = 4 , d = 5,60 г/см ³ .

Температуры фазовых переходов: α → β 103 °C, β → γ 437 °C.

Сульфид меди(I) склонен к образованию нестехиометрических соединений, свойства которых могут сильно отличаться от стехиометрических .

Химические свойства

Реакции при высоких температурах

При атмосферном давлении в инертной атмосфере:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S{\xrightarrow {1000-1130^{\circ }C}}\ Cu_{2-x}S+\ xCu}}}$

В вакууме :

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S{\xrightarrow {>700^{\circ }C}}2\ Cu+\ S}}}$

С водяным паром:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+2\ H_{2}O{\xrightarrow {>600^{\circ }C}}2\ Cu+\ SO_{2}+2\ H_{2}}}}$

С кислородом :

${\displaystyle {\mathsf {8\ Cu_{2}S+15\ O_{2}{\xrightarrow {500-600^{\circ }C}}6\ Cu_{2}O+4\ CuSO_{4}+4\ SO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2\ Cu_{2}S+3\ O_{2}{\xrightarrow {1200-1300^{\circ }C}}2\ Cu_{2}O+2\ SO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+2\ Cu_{2}O{\xrightarrow {1200-1300^{\circ }C}}6\ Cu+\ SO_{2}}}}$

С хлором :

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+\ Cl_{2}{\xrightarrow {300-400^{\circ }C}}2\ CuCl+\ S}}}$

С сульфидом железа(II) и серой :

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+2\ FeS+\ S{\xrightarrow {800-1000^{\circ }C}}2\ (Fe^{III}Cu^{I})S_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2\ (Fe^{III}Cu^{I})S_{2}+5\ O_{2}+2\ SiO_{2}{\xrightarrow {1000^{\circ }C}}2\ Cu+2\ FeSiO_{3}+4\ SO_{2}}}}$

Реакции в растворах

Сульфид меди(I) не реагирует с соляной кислотой .

Растворяется в горячей концентрированной азотной кислоте , концентрированном растворе цианида калия :

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+12\ HNO_{3}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+\ CuSO_{4}+10\ NO_{2}\uparrow +6\ H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+4\ KCN\longrightarrow 2\ K[Cu(CN)_{2}]+\ K_{2}S}}}$

Медленно растворяется в холодной концентрированной азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте , концентрированном растворе аммиака :

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+8\ HNO_{3}\longrightarrow 2\ Cu(NO_{3})_{2}+\ S\downarrow +4\ NO_{2}\uparrow +4\ H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+6\ H_{2}SO_{4}\longrightarrow 2\ CuSO_{4}+5\ SO_{2}\uparrow +6\ H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+4\ (NH_{3}\cdot \ H_{2}O)\longrightarrow \ [Cu(NH_{3})_{2}]_{2}S+4\ H_{2}O}}}$

Восстанавливает Fe ³⁺ до Fe ²⁺ (в растворе):

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+4\ Fe_{(p)}^{3+}\ {\xrightarrow {80^{\circ }C}}2\ Cu_{(p)}^{2+}+4\ Fe_{(p)}^{2+}+\ S\downarrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}S+2\ Fe_{(p)}^{3+}\ {\xrightarrow {20^{\circ }C}}\ CuS\downarrow +\ Cu_{(p)}^{2+}+2\ Fe_{(p)}^{2+}}}}$

Получение

Сульфид меди(I) может быть получен одним из следующих способов .

Нагреванием металлической меди с серой в вакууме:

${\displaystyle {\mathsf {2\ Cu+\ S{\xrightarrow {300-400^{\circ }C}}\ Cu_{2}S}}}$

Нагреванием металлической меди в токе диоксида серы :

${\displaystyle {\mathsf {4\ Cu+\ SO_{2}{\xrightarrow {600-800^{\circ }C}}\ Cu_{2}S+2\ CuO}}}$

Термическим разложением сульфида меди(II) :

${\displaystyle {\mathsf {2\ CuS{\xrightarrow {200-450^{\circ }C}}\ Cu_{2}S+\ S}}}$

Нагреванием сульфида меди(II) в токе водорода :

${\displaystyle {\mathsf {2\ CuS+\ H_{2}{\xrightarrow {600-700^{\circ }C}}\ Cu_{2}S+\ H_{2}S}}}$

Нагреванием оксида меди(I) с серой:

${\displaystyle {\mathsf {2\ Cu_{2}O+3\ S{\xrightarrow {>600^{\circ }C}}2\ Cu_{2}S+\ SO_{2}}}}$

Монокристаллы сульфида меди(I) получают при помощи зонной плавки .

Применение

Руды , содержащие сульфид меди(I) — один из видов сырья для производства меди, медного купороса . Сульфид меди(I) — компонент медного штейна при пирометаллургическом получении меди. Также используется как полупроводник , компонент полупроводниковых сплавов .

Влияние на здоровье

Пыль сульфида меди(I) токсична, ПДК в воздухе 4 мг/м³.

См. также

• Халькозин
• Сульфиды меди
• Сульфид меди(II)

Примечания