Сульфид молибдена(IV)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Дисульфид молибдена
MoS2chips.jpg
Сульфид молибдена(IV)
Общие
Систематическое
наименование
сульфид молибдена(IV)
Традиционные названия дисульфид молибдена, двусернистый молибден
Хим. формула MoS2
Физические свойства
Состояние черный кристалл, минерал, камень
Молярная масса 160,07 г/моль
Плотность 4,68 ÷ 5,06 г/см³
Термические свойства
Т. плав. (разл.) 1185 °C, 2100[1]
Химические свойства
Растворимость в воде практически нерастворим
Структура
Координационная геометрия тригональная призматическая (Mo4+), пирамидальная (S2−)
Кристаллическая структура гексагональная, hP6, пространственная группа P63/mmc, № 194
Классификация
Рег. номер CAS 1317-33-5
PubChem 14823
SMILES
InChI
RTECS QA4697000
ChemSpider 14138
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Сульфид молибдена(IV) (дисульфид молибдена) — неорганическое бинарное химическое соединение четырехвалентного молибдена с двухвалентной серой. Химическая формула .

Физические свойства[править | править вики-текст]

Сульфид молибдена(IV) представляет собой серо-голубой или чёрный кристаллический порошок, жирный на ощупь (как графит), твёрдость 1—1,5 по шкале Мооса (оставляет чёрный след на бумаге).

Дисульфид молибдена существует в двух кристаллических модификациях:

В дисульфиде молибдена каждый атом Mo(IV) находится в центре тригональной призмы и окружён шестью атомами серы. Тригональная призма ориентирована так, что в кристалле атомы молибдена находятся между двумя слоями атомов серы[2]. Из-за слабых ван-дер-ваальсовых сил взаимодействия между атомами серы в MoS2, слои могут легко скользить друг относительно друга. Это приводит к появлению смазочного эффекта.

Дисульфид молибдена является диамагнетиком и полупроводником[3].

Получение[править | править вики-текст]

В природе дисульфид молибдена встречается в виде минерала — молибденита. Известна также природная аморфная форма — йордизит (англ. jordisite), которая встречается значительно реже. Руды молибденита всегда содержат большое количество примесей, поэтому их обогащают с помощью флотации, получая в конце процесса относительно чистый MoS2 — основной исходный продукт для дальнейшего получения молибдена [4].

В лабораторной практике дисульфид молибдена может быть получен непосредственно из элементов:

Взаимодействием молибдена или его диоксида с сероводородом:

Химические свойства[править | править вики-текст]

Дисульфид молибдена не растворяется в воде, не реагирует с разбавленными кислотами и щелочами.

При нагревании без доступа воздуха MoS2 разлагается в несколько стадий:

При нагревании на воздухе дисульфид молибдена окисляется:

Перегретый пар также взаимодействует с дисульфидом молибдена:

Концентрированные неокисляющие кислоты разлагают MoS2 до диоксида:

Концентрированные, горячие окисляющие кислоты окисляют MoS2 до триоксида:

Водород восстанавливает дисульфид молибдена:

При хлорировании дисульфида молибдена при повышенных температурах получается пентахлорид молибдена[источник не указан 2278 дней]:

Дисульфид молибдена реагирует с литием с образованием интеркаляционных соединений:

При реакции с n-бутиллитием получается соединение с формулой LiMoS2[4].

При сплавлении с сульфидами щелочных металлов образует тиосоли:

Использование в качестве смазки[править | править вики-текст]

MoS2 с размером частиц в диапазоне 1—100 мкм является сухим смазывающим веществом. Существуют немного альтернатив, которые могут иметь высокие смазочные и стабильные свойства вплоть до температур в 350 °C в окислительных средах, а также в вакууме. Испытания MoS2 с использованием трибометра при низких нагрузках (0,1—2 Н) дают значение коэффициента трения меньшего 0,1[5][6].

Дисульфид молибдена часто является компонентом смесей и композиционных материалов с низким коэффициентом трения. Такие материалы используются в критически важных компонентах, например, в авиационных двигателях. При добавлении к пластмассе MoS2 формирует композиционный материал с улучшенной прочностью и с уменьшением трения. В качестве полимеров, к которым добавляют MoS2, используются нейлон, тефлон и веспел (англ. vespel). Были разработаны самосмазывающиеся композиционные покрытия для высокотемпературных конструкций, состоящие из дисульфида молибдена и нитрида титана при помощи CVD-технологии[7].

Специфическое использование[править | править вики-текст]

MoS2 часто используется как смазка в двухтактных двигателях, например, в двигателях мотоциклов. Он также используется в шарнирах равных угловых скоростей и в карданном вале.

Со времени войны во Вьетнаме дисульфид молибдена использовался для смазки оружия. Покрытия ствола такой смазкой увеличивает точность стрельбы[8]. В настоящее время дисульфидом покрываются непосредственно пули.

MoS2 применяется в турбомолекулярных насосах, использующихся при получении сверхвысокого вакуума со значением давления до 10−9 торр (при −226 до 399 °C).

Смазка из MoS2 применяется при дорновании для предотвращения образования наростов на обрабатываемой поверхности [9].

Сульфид молибдена (IV) применяется при производстве керамических изделий, так как при добавлении к глинам способен придавать ей синий или красный цвет (в зависимости от процентного содержания) при обжиге.[10]

Использование в нефтехимии[править | править вики-текст]

Синтетический дисульфид молибдена используется в качестве катализатора для сероочистки на нефтеочистительных заводах, например, при гидрообессеривании[11]. Эффективность катализаторов из MoS2 увеличивается при их легировании небольшим количеством кобальта или никеля, а также смесями, основанных на оксиде алюминия.

Использование в радиотехнике[править | править вики-текст]

Дисульфид молибдена – полупроводник, поэтому может применяться в изготовлении высокочастотных детекторов, выпрямителей или транзисторов.[12][13].

Использование в будущем[править | править вики-текст]

В качестве фотокатализатора[править | править вики-текст]

В сочетании с сульфидом кадмия дисульфид молибдена увеличивает скорость фотокаталитического производства водорода[14].

В качестве генератора тока из воды[править | править вики-текст]

Мембрана Раденович — это тонкий лист, усеянный огромным количеством невероятно крошечных отверстий. Он сделан из относительно дешевого материала под названием дисульфид молибдена. Сквозь отверстия проходят только соли определенного размера. А благодаря дисульфида молибдена отверстия электрически заряжены, отталкивая определенные типы солей. Такие отверстия называются нанопорами. Соли, проходя через мембрану даже через единственную нанопору, уже генерируют небольшое количество электричества. Это происходит, потому что у солей есть небольшой электрический заряд, и таким образом они создают электрический ток посредством этого движения.

Единственная нанопора производит около 10 или 20 нановатт. Соответственно мембрана площадью 0,3 квадратных метра с нанопорами всего на 30% материала производит мегаватт энергии. Правда, есть одна неприятность. Раденович с коллегами сделали мембрану всего лишь с одной нанопорой. Никто пока не знает, как воспроизвести этот материал равномерно, или сделать миллионы наноотверстий, которые нужны для такого генератора. Так что пока мегаватта нам не видать, нужны дополнительные технологии.[15].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Важнейшие соединения молибдена.(недоступная ссылка — история). Проверено 17 апреля 2010. Архивировано из первоисточника 3 мая 2006.
  2. Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry. — Oxford: Clarendon Press, 1984. — ISBN 0-19-855370-6.
  3. W. Müller-Warmuth, R. Schöllhorn. Progress in intercalation research. — Springer, 1994. — P. 50. — ISBN 0792323572.
  4. 1 2 Patnaik Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. — McGraw-Hill, 2003. — P. 587. — ISBN 0070494398.
  5. G. L. Miessler and D. A. Tarr. Inorganic Chemistry, 3rd Ed. — Pearson/Prentice Hall publisher, 2004. — ISBN 0-13-035471-6.
  6. Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A. Inorganic Chemistry. — New York: W. H. Freeman, 2006. — ISBN 0-7167-4878-9.
  7. ORNL develops self-lubricating coating for engine parts. Архивировано из первоисточника 1 марта 2012.
  8. Barrels retain accuracy longer with Diamond Line(недоступная ссылка — история). Norma.
  9. DOW CORNING Z moly-powder(недоступная ссылка — история). Dow Corning.
  10. Grease Company Interavto. Grease Company Interavto.
  11. Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Massoth, F. E. Hydrotreating Catalysis, Science and Technology. — Berlin: Springer-Verlag, 1996.
  12. Молибденовые транзисторы заменят кремний в ЖК-дисплеях - ученые, РИА (21.08.2012). Проверено 8 сентября 2014.
  13. Андрей Васильков. Перспективная электроника на дисульфиде молибдена, Компьютерра (05 сентября 2014). Проверено 8 сентября 2014.
  14. CAS researchers discover low-cost photocatalyst for H2 production(недоступная ссылка — история). Chinese Academy of Sciences. Архивировано из первоисточника 19 июня 2008. (недоступная ссылка)
  15. cite web|accessdate=|url=http://m.popmech.ru/technologies/243522-kak-dobyt-elektrichestvo-iz-obychnoy-solenoy-vody/#full%7Ctitle=Как добыть электричество из обычной соленой воды?|publisher=Популярная механика