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

Дисульфид молибдена
Изображение молекулярной модели
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
Рег. номер EINECS 215-263-9
SMILES
InChI
RTECS QA4697000
ChEBI 30704
ChemSpider
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

править

Дисульфид 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:

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].

 
Молибденит

Получение

править

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

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 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

править

MoS2 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

править

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.

Использование в нефтехимии

править

Синтетический 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

править

Дисульфид 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

править

В 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

править

Дисульфид молибдена может использоваться для создания осмотических мембран, пропускающих молекулы определенного размера[15].

См. также

править

Примечания

править
  1. Важнейшие соединения молибдена. Дата обращения: 17 апреля 2010. Архивировано из оригинала 3 мая 2006 года.
  2. Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry (англ.). — Oxford: Oxford University Press, 1984. — ISBN 0-19-855370-6.
  3. W. Müller-Warmuth, R. Schöllhorn. Progress in intercalation research (неопр.). — Springer, 1994. — С. 50. — ISBN 0792323572. Архивировано 27 октября 2017 года.
  4. 1 2 Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds (неопр.). — McGraw-Hill Education, 2003. — С. 587. — ISBN 0070494398.
  5. G. L. Miessler and D. A. Tarr. Inorganic Chemistry, 3rd Ed (неопр.). — 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 (неопр.). — New York: W. H. Freeman[англ.], 2006. — ISBN 0-7167-4878-9.
  7. ORNL develops self-lubricating coating for engine parts. Архивировано из оригинала 12 января 2010 года.
  8. Barrels retain accuracy longer with Diamond Line (недоступная ссылка — история). Norma.
  9. DOW CORNING Z moly-powder (недоступная ссылка — история). Dow Corning. (недоступная ссылка)
  10. Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Massoth, F. E. Hydrotreating Catalysis, Science and Technology (англ.). — Berlin: Springer-Verlag, 1996.
  11. 1 2 "Молибденовые транзисторы заменят кремний в ЖК-дисплеях - ученые". РИА. 2012-08-21. Архивировано 8 сентября 2014. Дата обращения: 8 сентября 2014.
  12. Андрей Васильков (2014-09-05). "Перспективная электроника на дисульфиде молибдена". Компьютерра. Архивировано 8 сентября 2014. Дата обращения: 8 сентября 2014.
  13. CAS researchers discover low-cost photocatalyst for H2 production. Chinese Academy of Sciences. Архивировано из оригинала 19 июня 2008 года.  (недоступная ссылка)
  14. Ученые придумали способ получать водородное топливо из воды. Дата обращения: 16 июня 2017. Архивировано 18 июня 2017 года.
  15. Как добыть электричество из обычной соленой воды? Популярная механика. Архивировано 21 августа 2016 года.