Was ist Kupfersulfid?
Kupfersulfid ist eine anorganische Verbindung aus Schwefel und Kupfer.
Es wird als Kupfer(I)-sulfid oder Kupfer(II)-sulfid bezeichnet, je nach Anzahl der Oxidationen und der Zusammensetzung von Kupfer und Schwefel. Kupfer(I)-sulfid kommt in der Natur als Pyrit und Kupfer(II)-sulfid als Lanzettkupfererz vor.
Aufgrund der akuten Toxizität des Kupfergehalts ist es gesetzlich als „schädlicher Stoff, der nicht für medizinische Zwecke verwendet werden darf“ eingestuft und muss mit Vorsicht gehandhabt werden.
Anwendungen von Kupfersulfid
Kupfersulfid wird als Rohmaterial für metallisches Kupfer verwendet.
Kupfersulfid(I) wird bei der Herstellung von Katalysatoren, fluoreszierenden Farben, Schwefel und Kupfer sowie bei der Produktion von antistatischen Fasern verwendet.
Kupfersulfid(II) kann für Mischkatalysatoren, Schiffsbodenanstriche, etc. verwendet werden. Es wird auch in der Textilfärberei verwendet, beispielsweise als Farbentwickler für Anilinschwarz.
Eigenschaften von Kupfersulfid
Kupfersulfid(I) ist ein eisengrauer, glänzender Kristall und ein guter elektrischer Leiter. Es ist unlöslich in Wasser und Salzsäure, aber löslich in Ammoniakwasser und warmer verdünnter Salpetersäure. Beim Erhitzen an der Luft entsteht Schwefeldioxid, das sich in Kupfer(II)-oxid umwandelt.
Kupfersulfid ist ein schwarzes Pulver oder blauschwarze Kristalle. Es ist besser leitfähig als Kupfer(I)-sulfid. Es lässt sich leicht in Wasser in kolloidaler Form dispergieren und ist in verdünnten anorganischen Säuren praktisch unlöslich. Unlöslich in Ethanol und Alkalien. Es ist gut löslich in Kaliumcyanidlösung, Alkalipolysulfidlösung und heißer Salpetersäure.
Struktur von Kupfersulfid
Kupfersulfid(I) hat die chemische Formel Cu2S und ein Formelgewicht von 159,16 g/mol. Das auch als Kupfer(I)-sulfid bekannte Kupfer(I)-sulfid hat zwei Formen, α und β. Die α-Form ist schwarz, kubisch und über 91°C stabil. Die β-Form ist schwarz, orthorhombisch, hat eine Dichte von 5,6 g/cm3 und einen Schmelzpunkt von 1100 °C. Die α-Form ist über 91 °C stabil und hat eine Dichte von 5,79 g/cm3 und einen Schmelzpunkt von 1130 °C.
Kupfersulfid, auch bekannt als Kupfer(II)-sulfid, wird durch die chemische Formel CuS dargestellt. Das Formelgewicht ist 95,61 g/mol und die Dichte beträgt 4,64 g/cm3. Es ist hexagonal, verwandelt sich aber bei 103 °C in monoklin. Drei Schwefelatome sind dreieckig mit einem Drittel der Kupferatome koordiniert und der interatomare Abstand Cu-S beträgt 2,19 Å. Die verbleibenden Kupferatome sind tetraedrisch mit Schwefelatomen koordiniert und der Cu-S-Abstand beträgt 2,32 Å. Es zersetzt sich bei 220 °C zu Kupfersulfid(I).
Arten von Kupfersulfid
Abgesehen von Cu2S und CuS ist eine Vielzahl von Kupfersulfiden bekannt. Die chemische Formel für Kupfersulfid lautet CuxSy.
So findet sich beispielsweise Cu9S8 in Schafgarbe, Cu39S28 in Spionkopit, Cu8S5 in Geerit, Cu7S4 in Anilit, Cu9S5 in Digenit, Cu7S4 in CuS Cu9S5 kommt in Digenit, Cu58S32 in Roxbyit, Cu31S16 in Djurleit und CuS2 in Villamaninit vor.
Weitere Informationen zu Kupfersulfid
1. Synthese von Kupfersulfid
Kupfersulfid(I) wird durch Erhitzen von Kupfer mit überschüssigem Schwefel gewonnen. Durch Erhitzen von Schwefel und Kupfer(II)-sulfid in einem Wasserstoffstrom erhält man auch Kupfer(I)-sulfid.
Durch Rösten von Messingerz (CuFeS2) kann ebenfalls Kupfer(I)-sulfid gewonnen werden. Durch Entfernung der Schlacke aus dem entstehenden Gemisch und Behandlung mit Luftsauerstoff erhält man metallisches Kupfer.
2. Reaktion von Kupfer(I)-sulfid
Wenn sich Kupfer(I)-sulfid in verdünnter Salpetersäure löst, bilden sich Kupfer(II)-sulfid und Kupfer(II)-nitrat. In heißer Salpetersäure bilden sich zusammen mit Kupfer(II)-nitrat Schwefel und Distickstoffoxid und bei der Reaktion mit konzentrierter Schwefelsäure entstehen Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(II)-sulfid und Schwefeldioxid.
Kupfersulfid kann synthetisiert werden, indem man Schwefelwasserstoff durch eine Kupfer(II)-Salzlösung leitet. Beim Auflösen in heißer Salpetersäure erhält man Kupfer(II)-nitrat, Distickstoffoxid und Schwefel. In trockener Luft ist es stabil, aber in feuchter Luft wird es allmählich durch Sauerstoff zu Kupfer(II)-sulfat oxidiert. In der analytischen Chemie können Kupfer(II)-Ionen nachgewiesen werden, da die Reaktion von Kupfer(II)-Ionen mit Schwefelwasserstoff einen schwarzen Niederschlag aus Kupfer(II)-sulfid ergibt.