硫化铜(
化学式CuS)是一种
无机化合物,由铜和硫组成,呈黑褐色,极难溶。它是二价铜的
硫化物,仅次于
硫化汞、硫化铂和
硫化银,是最难溶的物质之一。由于它的难溶性,使得一些看似无法发生的反应得以发生。 硫化铜最初被认为自然界中的深蓝色矿物
铜矿,但后来被证明实际上是铜的硫化物。当
硫化氢气体(H2S)通入铜盐溶液时,可形成黑色的胶状沉淀。硫化铜是一种中等导电性的
导体,具有潜在的
催化作用和光电应用。
溶解性:极难溶于水(25°C时Ksp为1.27×10) ,也难溶于
硫化钠溶液和浓盐酸。
不用
硫和铜直接混合加热来制备硫化铜,因为硫的氧化性较弱,反应会生成硫化铜与
硫化亚铜的
混合物:
铜离子不与硫离子生成
硫和铜单质的原因是反应沉淀
速率远超过氧化速率,且铜离子拉高了硫的电极
电势(S—0.593→CuS,Cu—0.342→Cu),使铜离子不能氧化硫化铜。(注意:仅沉淀速率大于氧化速率不能保证硫化铜沉淀稳定存在,例如,铁离子与
硫化物反应时沉淀速率同样大于氧化速率:2Fe+3S→Fe2S3↓但由于硫化铁会被铁离子氧化(S—0.379→Fe2S3,Fe—0.77→Fe),故生成的黑色硫化铁沉淀最终仍然会转化为
硫:Fe2S3+4Fe→6Fe+3S)
如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免
氧化物、水分/潮湿、酸。在220℃时分解。在潮湿空气中会缓慢氧化成
硫酸铜,能溶于热
硝酸及
碱金属化物的
水溶液,不溶于水、
乙醇、碱和稀酸。
2006年8月5日在中国合肥微尺度物质科学国家实验室里,科学家们成功用
化学溶液方法合成出的硫化铜14面体微晶。这一发现,标志着我国特种微结构
晶体构筑研究取得重要进展,因为其潜在应用前景在于可用作较大结构的构筑单元或用作在微尺度上包覆其他材料的载体。
硫化铜14面体微晶是
中国科学技术大学俞书宏教授领导的课题组合成产生的。俞书宏教授和他的合作者们将
硝酸铜和元素硫的
乙二醇溶液在140°C的反应釜中进行长达一天的反应,然后通过离心收集所生成的黑色固体。最终用扫描电子显微镜观察确认发现了这一特种微结构材料。
硫化铜纳米晶体由于其低成本、高光热转化率的特性,近年来在纳米光热疗领域引起广泛关注。之前的报道普遍认为硫化铜纳米晶杀伤肿瘤细胞机理全部是基于其光热转化性能。而在这次合作研究中,科研人员观察到除了高效的光热效应,这些硫化铜纳米晶还具备内在的近红外光诱导光动力特性,从而产生高浓度的活性氧簇杀死肿瘤细胞。
铜及
铜合金由于其优异的物理和力学性能被广泛应用于电子、机械、国防等领域。硫化
铜矿物是提取铜的主要矿物资源,它占铜矿资源的80%,因此,硫化铜矿物的理论与试验研究受到广泛关注。硫化铜矿物主要有
黄铜矿、
辉铜矿、铜蓝和
斑铜矿,其中与黄药作用最强的为辉铜矿,其次为铜蓝,然后为斑铜矿,最弱的为黄铜矿。由于一种硫化铜
矿石中常常含有几种不同的硫化铜矿物,而各种硫化铜矿物浮选所需的药剂种类、用量、pH等浮选条件也各不相同。另外,不同硫化铜矿物氧化的难易度也存在差异,其中辉铜矿最容易氧化,当
铜矿石中含有辉铜矿时,氧化会造成矿浆中含有大量铜离子,因此,给铜锌、铜硫分离造成极大的困扰。矿物的浮选行为取决于矿物的性质,而矿物的性质取决于矿物的电子结构。不同的硫化
铜矿物具有不同的
化学组成、
晶体结构和电化学性质,如辉铜矿含铜最高,达到79.86%,而
黄铜矿含铜最低,仅有34.56%;另外,常见的黄铜矿属于
四方晶系,
辉铜矿属于
六方晶系,而铜蓝具有复杂的层状构造;从导电性方面来讲,黄铜矿属于半
导体,而辉铜矿和铜蓝则为导体。因此,研究硫化铜矿物的电子结构对于从本质上认清不同硫化铜矿物可浮选性的差异具有重要的意义。