Сульфид молибдена(IV) (дисульфид молибдена) — неорганическое бинарное химическое соединение четырёхвалентного молибдена с двухвалентной серой. Химическая формула .
Дисульфид молибдена | |
---|---|
Общие | |
Систематическое наименование |
Сульфид молибдена(IV) |
Традиционные названия | Дисульфид молибдена, двусернистый молибден |
Хим. формула | MoS2 |
Физические свойства | |
Состояние | Чёрный кристалл, минерал, камень |
Молярная масса | 160,07 г/моль |
Плотность | 4,68 ÷ 5,06 г/см³ |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | (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 |
Рег. номер EINECS | 215-263-9 |
SMILES | |
InChI | |
RTECS | QA4697000 |
ChEBI | 30704 |
ChemSpider | 14138 |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Медиафайлы на Викискладе |
Физические свойства
правитьДисульфид молибдена(IV) представляет собой тяжелый серо-голубой или зеленовато-чёрный кристаллический порошок, жирный на ощупь (как графит), твёрдость 1—1,5 по шкале Мооса (оставляет серовато-зеленоватый след на бумаге в отличие от черного следа дешевого графита).
Дисульфид молибдена существует в двух кристаллических модификациях:
- гексагональная сингония, пространственная группа P 63/mmc, a = 0,316 нм, c = 1,229 нм, Z = 2;
- ромбоэдрическая сингония, пространственная группа R 3m, a = 0,3164 нм, c = 1,839 нм, Z = 3.
В дисульфиде молибдена каждый атом MoIV 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
правитьВ 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
правитьДисульфид 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 5280 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
правитьMoS2 с размером частиц в диапазоне 1—100 мкм является сухим смазывающим веществом. Существуют немного альтернатив (в их числе - Дисульфид вольфрама), 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 меньше 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
правитьMoS2 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.
Использование в нефтехимии
правитьСинтетический дисульфид молибдена используется в качестве катализатора для сероочистки на нефтеочистительных заводах, например, при гидрообессеривании[10]. Эффективность катализаторов из MoS2 увеличивается при их легировании небольшим количеством кобальта или никеля, а также смесями, основанных на оксиде алюминия.
Использование в электронике
правитьДисульфид молибдена — полупроводник, поэтому он, в принципе, может применяться для изготовления диодов, транзисторов и других элементов твердотельной электроники. Но объёмный MoS2 оказался, по своим свойствам, достаточно посредственным полупроводником, уступающим кремнию и другим широко используемых веществам. С другой стороны, тонкие пленки из MoS2 толщиной в один атом обладают радикально иными качествами[11].
«Двумерные плёнки дисульфида молибдена» рассматриваются как перспективный материал для производства высокочастотных детекторов, выпрямителей и транзисторов[11][12]. MoS2 попадает в один ряд с такими известными двумерными материалами как графен и силицен.
Использование в будущем
правитьВ качестве фотокатализатора
правитьВ сочетании с сульфидом кадмия дисульфид молибдена увеличивает скорость фотокаталитического производства водорода[13]. А при смешении с диоксидом титана получают чернильную массу, хорошо поглощающую водяные пары в темноте и разлагающуюся на солнце с выделением водорода и кислорода[14].
В качестве генератора тока на осмосе между пресной и соленой водой
правитьДисульфид молибдена может использоваться для создания осмотических мембран, пропускающих молекулы определенного размера[15].
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Важнейшие соединения молибдена. Дата обращения: 17 апреля 2010. Архивировано из оригинала 3 мая 2006 года.
- ↑ Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry (англ.). — Oxford: Oxford University Press, 1984. — ISBN 0-19-855370-6.
- ↑ W. Müller-Warmuth, R. Schöllhorn. Progress in intercalation research (неопр.). — Springer, 1994. — С. 50. — ISBN 0792323572. Архивировано 27 октября 2017 года.
- ↑ 1 2 Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds (неопр.). — McGraw-Hill Education, 2003. — С. 587. — ISBN 0070494398.
- ↑ G. L. Miessler and D. A. Tarr. Inorganic Chemistry, 3rd Ed (неопр.). — Pearson/Prentice Hall publisher, 2004. — ISBN 0-13-035471-6.
- ↑ Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A. Inorganic Chemistry (неопр.). — New York: W. H. Freeman[англ.], 2006. — ISBN 0-7167-4878-9.
- ↑ ORNL develops self-lubricating coating for engine parts . Архивировано из оригинала 12 января 2010 года.
- ↑ Barrels retain accuracy longer with Diamond Line (недоступная ссылка — история). Norma.
- ↑ DOW CORNING Z moly-powder (недоступная ссылка — история). Dow Corning. (недоступная ссылка)
- ↑ Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Massoth, F. E. Hydrotreating Catalysis, Science and Technology (англ.). — Berlin: Springer-Verlag, 1996.
- ↑ 1 2 "Молибденовые транзисторы заменят кремний в ЖК-дисплеях - ученые". РИА. 2012-08-21. Архивировано 8 сентября 2014. Дата обращения: 8 сентября 2014.
- ↑ Андрей Васильков (2014-09-05). "Перспективная электроника на дисульфиде молибдена". Компьютерра. Архивировано 8 сентября 2014. Дата обращения: 8 сентября 2014.
- ↑ CAS researchers discover low-cost photocatalyst for H2 production . Chinese Academy of Sciences. Архивировано из оригинала 19 июня 2008 года. (недоступная ссылка)
- ↑ Ученые придумали способ получать водородное топливо из воды . Дата обращения: 16 июня 2017. Архивировано 18 июня 2017 года.
- ↑ Как добыть электричество из обычной соленой воды? Популярная механика. Архивировано 21 августа 2016 года.