Was ist Nickelsulfid?
Nickelsulfid ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel NiS.
Nickelsulfid wird durch die Behandlung von Nickelsalzen mit Schwefelwasserstoff gebildet. Nickelsulfid ist in verschiedenen Formen bekannt, wobei Nickelmonosulfid (NiS) in Nadel-Nickelerz vorkommt. Es ist unlöslich in Wasser, löslich in Salpetersäure, nicht kristallin und von schwarzer Farbe.
Nickel(II)-sulfid (NiS2) wird ebenfalls durch Erhitzen von Nickel(II)carbonat mit Kaliumcarbonat und Schwefel gewonnen. Es ist ein dunkles, eisengraues, kristallines Produkt, das in Wasser unlöslich ist. Nickel-Sulfid (Ni3S2) ist praktisch unlöslich in Wasser und löslich in Salpetersäure.
Anwendungen von Nickelsulfid
Nickelsulfid wird häufig als Nickelsulfid-Katalysator verwendet. Beispiele sind das Hochdruck-Hydrierungskracken von Schweröl, die Dehydrierung organischer Verbindungen und Entschwefelungskatalysatoren.
Zu den Gefahren von Nickelsulfid gehören das Risiko des Einatmens, das zu Allergien, Asthma, Atembeschwerden und allergischen Hautreaktionen führen kann, die Karzinogenität und die Schädigung der Atemwege bei längerer oder wiederholter Exposition. Bei der Verwendung sollten geeignete Schutzhandschuhe, ein geeigneter Atemschutz usw. getragen und die Hände nach der Handhabung gründlich gewaschen werden.
Funktionsweise von Nickelsulfid
NiS ist ein schwarzer Feststoff, der durch die Behandlung von Nickel(II)-Salzen mit Schwefelwasserstoff entsteht. Es sind eine Reihe von Nickelsulfiden bekannt, darunter auch Nadel-Nickel-Erz, ein Mineral mit der gleichen chemischen Formel NiS. Neben den nutzbaren Erzen wird Nickelsulfid auch als Produkt von Entschwefelungsreaktionen gewonnen und häufig als Katalysator verwendet.
Struktur von Nickelsulfid
Zu Nickelsulfid gehören Nickelmonosulfid (NiS), Nickeldisulfid (NiS2) und Nickelsubsulfid (Ni3S2). Andere unbestimmte Verbindungen wie Ni9S8 und Ni3S2 sind ebenfalls bekannt. Wie bei den basischen Erzen (NiS2) kann sich ein Nickelatom mit mehreren Schwefelatomen verbinden.
Nickel(II)-sulfid nimmt wie viele verwandte Stoffe das Nickelarsenid-Motiv an. In dieser Struktur ist das Nickel oktaedrisch und das Sulfidzentrum trikolumnar.
Nickel(II)-sulfid hat Polymorphe vom Typ α und β. Typ α ist eine hexagonale Einheitszelle, während Typ β eine rhomboedrische Einheitszelle ist. Typ α ist oberhalb von 379 °C stabil, wandelt sich aber bei niedrigeren Temperaturen in Typ β um. Dieser Phasenübergang erhöht das Volumen um 2-4 %.
Weitere Informationen zu Nickelsulfid
1. Synthese von Nickel(II)-sulfid
Die schwarze Ausfällung von Nickel(II)-sulfid ist aus der traditionellen qualitativen anorganischen Analyse bekannt. Dies bedeutet, dass Nickel(II)-haltige Metalle aufgrund von Unterschieden in der Löslichkeit des Sulfids getrennt werden können.
Es wurde eine ganze Reihe von kontrollierten Synthesemethoden entwickelt, darunter die Festphasen-Metathese und Hochtemperaturreaktionen von Elementen.
2. Natürliches Nickel(II)-sulfid
Nadel-Nickel-Erz ist Nickel(II)-sulfid mit der gleichen chemischen Formel wie NiS. Es kommt nicht nur in der Natur vor, z. B. in hydrothermalen Systemen mit niedriger Temperatur oder in Hohlräumen von Karbonatgesteinen, sondern kann auch als Nebenprodukt anderer Nickelminerale entstehen. Je nach den Bedingungen, unter denen Nickel(II)-sulfid gebildet wird, unterscheidet sich seine Struktur jedoch von synthetischem stöchiometrischem NiS.
3. Nickel(II)-sulfid in Glas
Floatglas enthält geringe Mengen an Nickel(II)-sulfid, das durch Nickel im Natriumsulfat des Klärmittels und durch verunreinigte Metalllegierungen gebildet wird. Diese Nickel-Sulfid-Einschlüsse stellen ein Problem bei der Herstellung von gehärtetem Glas dar.
Dies liegt daran, dass Nickel-Sulfid-Einschlüsse nach dem Vorspannprozess zu einer metastabilen α-Phase werden und sich schließlich bei niedrigen Temperaturen in eine stabile β-Phase umwandeln, die ihr Volumen vergrößert und Glasbruch verursacht. Die Spannungen im Material innerhalb des vorgespannten Glases und die Ausbreitung der Risse führen zu spontanem Glasbruch. Dieser spontane Glasbruch tritt in der Regel mehrere Jahre bis Jahrzehnte nach der Herstellung des Glases auf.
4. Andere Nickel-Sulfid-Strukturen
Zu den bekannten Nickel-Sulfiden gehören NiS, NiS2 und Ni3S2, aber auch Ni9S8 und Ni3S2-Verbindungen. So ist NiS2, das als Basiserz bekannt ist, ein Sulfidmineral, das hauptsächlich aus Nickelsulfid mit geringen Mengen an Kobalt und Eisen besteht.