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硫化銅についての概要、用途、原理などをご説明します。また、硫化銅のメーカー8社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。硫化銅関連企業の2024年10月注目ランキングは1位:株式会社高純度化学研究所となっています。
硫化銅とは、硫黄と銅の無機化合物です。
銅や硫黄の酸化数や組成の違いによって、硫化銅(I)や硫化銅(II)などが知られています。天然で硫化銅(I)は輝銅鉱として、硫化銅(II)はラン銅鉱として産出されます。
銅が含まれているため急性毒性により、法律で「医薬用外劇物」とされ、取り扱いには注意が必要です。
硫化銅は金属銅の原料として用いられています。
硫化銅(I)は触媒、蛍光塗料、硫黄や銅の製造、帯電防止繊維の製造などに用いられています。
硫化銅(II)は混合触媒、船底塗料などに使用可能です。アニリンブラックの顕色剤のような繊維の染色にも利用されます。
硫化銅(I)は鉄灰色光沢ある結晶で、電気の良導体です。水や塩酸には溶けませんが、アンモニア水や温希硝酸には溶けます。空気中で加熱して、二酸化硫黄が発生して酸化銅(II)に変わります。
硫化銅(II)は黒色の粉末または青黒色の結晶です。硫化銅(I)より導電性が大きいです。水中ではコロイド状に分散しやすく、希無機酸にほとんど溶けません。エタノールやアルカリに不溶です。シアン化カリウム水溶液、多硫化アルカリ水溶液、熱硝酸にはよく溶けます。
硫化銅(I)は化学式はCu2Sで、式量は159.16g/molです。硫化第一銅とも呼ばれ、硫化銅(I)にはα、βの2形があります。α形は黒色の立方晶系で、91°C以上で安定しています。密度は5.79g/cm3で、融点は1,130°Cです。β形は黒色の斜方晶系で、密度は5.6g/cm3で、融点は1,100°Cです。
硫化銅(II)は硫化第二銅とも呼ばれ、化学式はCuSと表されます。式量は95.61g/molで、密度は4.64g/cm3です。六方晶系ですが、103°Cで単斜晶系に変化します。銅原子の3分の1に硫黄原子3つが三角形に配位しており、Cu-S原子間距離は2.19Åです。残りの銅原子には硫黄原子が四面体に配位しており、Cu-S原子間距離は2.32Åです。220°Cで分解し、硫化銅(I)になります。
Cu2SとCuS以外にも、多種多様な硫化銅が知られています。硫化銅の化学式はCuxSyです。
例えば、Cu9S8はヤロー鉱 (英: yarrowite) に、Cu39S28はスピオコープ鉱 (英: spionkopite) に、Cu8S5はゲール鉱 (英: geerite) に、Cu7S4は阿仁鉱 (英: anilite) に含まれます。Cu9S5はダイジェナイト (英: digenite) に、Cu58S32はロクスビー鉱 (英: roxbyite) に、Cu31S16はデュルレ鉱 (英: djurleite) 、CuS2はビラマニン鉱 (英: Villamaninite) に存在します。
過剰の硫黄と銅を熱すると硫化銅(I)が得られます。水素気流中で硫黄と硫化銅(II)を加熱しても、硫化銅(I)が生じます。
黄銅鉱 (CuFeS2) を焙焼しても、硫化銅(I)を生成可能です。得られた混合物からスラグを除去し、空気中の酸素によって処理すれば、金属銅が得られます。
硫化銅(I)が希硝酸に溶解すると、硫化銅(II)と硝酸銅(II)になります。熱硝酸では硝酸銅(II)とともに硫黄や酸化二窒素が生成し、濃硫酸と反応すると、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、二酸化硫黄が得られます。
銅(II)塩水溶液に硫化水素を通すと、硫化銅(II)を合成可能です。熱硝酸に溶解すると、硝酸銅(II)、酸化二窒素、硫黄が生じます。乾燥した空気中では安定していますが、湿った空気中では酸素によって、少しずつ酸化して硫酸銅(II)が生成します。分析化学では、銅(II)イオンと硫化水素の反応によって硫化銅(II)の黒色沈殿を与えるため、銅(II)イオンを検出可能です。
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
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