硫化铜（一种无机化合物）

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更新时间：2023-05-23
硫化铜
一种无机化合物
硫化铜是一种无机化合物，是二价铜的硫化物，化学式为CuS，呈黑褐色，极难溶，是最难溶的物质之一（仅次于硫化汞、硫化铂、硫化银等），因为它的难溶性使得一些看似不可以发生的反应能够发生。硫化铜不能用硫单质和铜化合来制备，因为硫的氧化性较弱，只能把铜氧化为一价的亚铜。
基本信息
中文名
硫化铜、硫化铜(II)
MDL号
MFCD00016066
化学式
CuS
管制类型
不管制
相对分子质量
95.61
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理化性质
物理性质
外观与性状：黑褐色无定形粉末或粒状物。
熔点: 220℃（分解）
沸点：无意义。
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。
化学性质
对热不稳定，加热至220℃时分解为硫化亚铜和硫单质：
2CuS====Cu2S+S
有还原性，易被浓，稀硝酸，浓硫酸所氧化而溶解：
CuS+8HNO3（浓）====CuSO4+8NO2↑+4H2O
3CuS+8HNO3（稀）====3CuSO4+8NO↑+4H2O
CuS+4H2SO4（浓）====CuSO4+4SO2↑+4H2O
在空气中也可以被氧气缓慢氧化：
2CuS+O2====2CuO+2S
而在加热时可迅速被氧气氧化：
2CuS+3O2====2CuO+2SO2
制备方法
不用硫单质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：
2Cu+S====Cu2S，Cu+S====CuS
可以使铜粉与溶解在二硫化碳中的硫在100℃反应制取纯硫化铜：
Cu+S====CuS
实验室制备硫化铜通常在铜盐（主要是氯化铜和硫酸铜）溶液中通入H2S气体或加入可溶的硫化物（如硫化钠）通过复分解反应制得：
CuCl2+H2S====CuS↓+2HCl（弱酸制强酸）
该反应可以发生的原因是硫化铜过于难溶，导致平衡向右移动。
CuSO4+Na2S====CuS↓+Na2SO4
铜离子不与硫离子生成硫单质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，铁离子与硫离子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单质：Fe2S3+4Fe→6Fe+3S)
计算化学数据
1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:1
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量：无
6.拓扑分子极性表面积32.1
7.重原子数量:2
8.表面电荷:0
9.复杂度:2
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
分子结构数据
1、摩尔折射率：无可用的
2、摩尔体积（cm3/mol）：无可用的
3、等张比容（90.2K）：无可用的
4、表面张力（dyne/cm）：无可用的
5、介电常数：无可用的
6、极化率（10-24cm3）：无可用的
7、单一同位素质量：94.901671 Da
8、标称质量：95 Da
9、平均质量：95.611 Da
编号系统
CAS号：1317-40-4
MDL号：MFCD00016066
EINECS号：215-271-2
RTECS号：GL8912000
BRN号：暂无
PubChem号：24868549
毒理学数据
致突变数据：仓鼠胚胎：5mg/L（形态变化检测系统）。
生态学数据
通常来说对水是无害的，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。
性质与稳定性
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氰化物的水溶液，不溶于水、乙醇、碱和稀酸。
贮存方法
保持贮藏器密封、储存在阴凉、干燥的地方，确保工作间有良好的通风或排气装置。
产品用途
用作分析试剂。
科研成果
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面体微晶是中国科大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。
矿物
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，对国民经济和科技发展起着重要的作用‘¨。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。