Koper(II)sulfide

Koper(II)sulfide is een sulfide van koper en heeft als brutoformule CuS. De stof komt voor als een donkerbruin tot zwart kristallijn poeder, dat onoplosbaar is in water. Het oplosbaarheidsproduct (K_s) van koper(II)sulfide bedraagt 1,27 × 10⁻³⁶. In de natuur komt het voor als het mineraal covellien.

Koper(II)sulfide
Structuurformule en molecuulmodel
Roostermodel van koper(II)sulfide ■ Cu2+ ■ S2−
Neerslag van koper(II)sulfide
Algemeen
Molecuul­formule	CuS
IUPAC-naam	koper(II)sulfide
Andere namen	kopersulfide, kopermonosulfide
Molmassa	95,611 g/mol
SMILES	S=[Cu]
InChI	1S/Cu.S
CAS-nummer	1317-40-4
EG-nummer	215-271-2
PubChem	14831
Wikidata	Q416688
MAC-waarde	0,1 mg/m³
Fysische eigenschappen
Aggregatie­toestand	vast
Kleur	donkerbruin-zwart
Dichtheid	4,6 g/cm³
Smeltpunt	507 °C
Goed oplosbaar in	salpeterzuur, zoutzuur, zwavelzuur, ammoniumhydroxide- en kaliumcyanideoplossing
Onoplosbaar in	water
Brekingsindex	1,45
Geometrie en kristal­structuur
Kristal­structuur	hexagonaal
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Synthese

Koper(II)sulfide kan bereid worden door een oplosbaar koper(II)zout, zoals koper(II)chloride, te laten reageren met waterstofsulfide, waardoor het neerslaat:

${\ce {CuCl2 + H2S -> CuS + 2HCl}}$

Structuur

De structuur van koper(II)sulfide is complexer dan de brutoformule doet vermoeden. De kristalstructuur is hexagonaal. Eén derde van de koper- en zwavelatomen vormen een vlakke laag met een typische boornitridestructuur. Twee derde van de zwavelatomen vormen zwavelparen, zoals in de pyrietstructuur, die loodrecht op de vlakke laag staan, met koperatomen tussen. Het bestaat dus niet alleen uit Cu²⁺, maar ook uit Cu⁺-ionen. Daarom kan het elektronisch gezien het beste beschreven worden als Cu₂^ICu^II(S₂)S.

Wanneer Cu²⁺- en S²⁻-ionen samengevoegd worden om koper(II)sulfide te bereiden, is het tweewaardige koperion sterk genoeg als oxidator om een elektron van het zwavelatoom weg te halen. Het resultaat is een redoxreactie, waarbij Cu²⁺ wordt gereduceerd en S²⁻ wordt geoxideerd:

${\ce {Cu^2+ + S^2- -> Cu+ + S-}}$

Het gat in de d-orbitaal van het Cu²⁺-ion (een deeltje met 3d⁹-structuur) wordt overgedragen aan het sulfide-ion. Het S⁻-ion is daarmee iso-elektronisch met een chlooratoom. Evenals chloor komt het dan ook veelvuldig als paar voor:

${\ce {S- + S- -> S2^2-}}$

In de hexagonale structuur van koper(II)sulfide gebeurt dat met 2 op de 3 zwavelatomen. Het derde gat kan door de hele vaste stof bewegen en het gevolg is dat koper(II)sulfide zich als een metallische geleider gedraagt.

Eigenschappen

Koper(II)sulfide komt voor als een donkerbruine tot zwarte vaste stof, die in de natuur als kopererts voorkomt. In vochtige lucht wordt het geoxideerd tot kopersulfaat. De verbinding is stabiel bij kamertemperatuur en in droge omstandigheden. In vacuüm en bij een temperatuur van 507 °C wordt koper(II)sulfide omgevormd tot koper(I)sulfide en vloeibaar zwavel.

Koper(II)sulfide is onoplosbaar in water, maar wel in sterk geconcentreerde zuurstofzuren, zoals salpeterzuur en zwavelzuur. Zo reageren 3 mol koper(II)sulfide en 8 mol geconcentreerd salpeterzuur volgens een redoxreactie tot kopersulfaat, stikstofmonoxide en water. Ook in verdunde zuren is het onoplosbaar.

Zie ook

• Kopersulfiden
• Koper(I)sulfide

Bronnen, noten en/of referenties