硫化鎳
化合物
硫化鎳是一種無機化合物，化學式為NiS。它在自然界中以針鎳礦的形式存在。硫化鎳在商業上可用作催化劑。
| 硫化鎳 | |
|---|---|
| |
| IUPAC名 Nickel(II) sulfide | |
| 別名 | 一硫化鎳 |
| 識別 | |
| CAS號 | 11113-75-0 
|
| PubChem | 28094 |
| ChemSpider | 26134 |
| SMILES |
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| EINECS | 234-349-7 |
| RTECS | QR9705000 |
| 性質 | |
| 化學式 | NiS |
| 摩爾質量 | 90.7584 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 黑色固體 |
| 氣味 | 無味 |
| 密度 | 5.87 g/cm3 |
| 熔點 | 797 °C（1070 K） |
| 沸點 | 1388 °C（1661 K） |
| 溶解性（水） | 難溶 |
| 溶解性 | 溶於硝酸 |
| 磁化率 | +190.0·10−6 cm3/mol |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 六方 |
| 危險性 | |
GHS危險性符號
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| 主要危害 | 吸入可能致癌 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
結構
硫化鎳採用砷化鎳結構。在這種結構中，鎳是八面體，硫化物中心位於三稜柱位置。[1]
| 鎳 | 硫 |
|---|---|
|
|
| 八面體 | 三方稜柱體 |
硫化鎳有兩種同質異形體。α型為六角形晶胞，而β相為菱面體晶胞。α型在379 °C（714 °F）以上的溫度下穩定，在較低溫度下轉變為β型。此相變使體積增加2-4%。[2][3][4]
合成
硫化鎳可由傳統的鎳鹽與硫化氫反應的方法製備：[5]
- Ni2+ + H2S → NiS + 2 H+
鎳鹽溶液和硫化銨溶液反應，也能得到α-NiS，它剛沉澱出來時主要含有非晶態的Ni(SH,OH)2。較低pH下結晶出γ型，較高pH下結晶出β型。[6]
人們還開發了許多其他更受控的方法，包括固態複分解反應（來自NiCl2和Na2S）和鎳和硫之間的高溫反應。[7]
反應
硫化鎳最常見的反應是轉化為氧化鎳。這種轉化包括在空氣中加熱硫化鎳礦石：[8]
- 2 NiS + 3 O2 → 2 NiO + 2 SO2
在鹼性溶液中，硫化鎳可以將一氧化碳定量地轉化為四羰基鎳：
- NiS + 4 OH- + 5 CO → Ni(CO)4 + S2− + CO32- + 2 H2O
產生
自然界
針鎳礦也是一種硫化鎳的礦物形式，分子式為NiS，但由於其形成條件差異，其結構與合成化學計量的NiS不同。它天然存在於低溫熱液系統、碳酸鹽岩的空洞中，也是其他鎳礦物的副產品。[10]
玻璃製造
浮法玻璃含有少量的硫化鎳，是由澄清劑Na
2SO
4中的硫與金屬合金污染物中所含的鎳形成。[11]
硫化鎳夾雜物是鋼化玻璃應用的問題。回火過後硫化鎳夾雜物處於亞穩定α型。這些夾雜物最終轉化為β型（在低溫下穩定），體積增加並導致玻璃破裂。在強化玻璃的中間，材料會受到張力導致裂縫擴展並導致玻璃自發性破裂。[12]這種自發性碎裂發生在玻璃製造後數年或數十年。[11]
參考資料
- ^ Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
- ^ Bishop, D.W.; Thomas, P.S.; Ray, A.S. Raman spectra of nickel(II) sulfide. Materials Research Bulletin. 1998, 33 (9): 1303. doi:10.1016/S0025-5408(98)00121-4.
- ^ NiS and Spontaneous Breakage. Glass on Web. Nov 2012. （原始內容存檔於2013-06-12）.
- ^ Bonati, Antonio; Pisano, Gabriele; Royer Carfagni, Gianni. A statistical model for the failure of glass plates due to nickel sulfide inclusions. Journal of the American Ceramic Society. 12 October 2018, 102 (5): 2506–2521. S2CID 140055629. doi:10.1111/jace.16106.
- ^ O.Glemser "Nickel Sulfide" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 2. p. 1551.
- ^ 謝高陽 等. 無機化學叢書 第九卷 錳分族 鐵系 鉑系. 科學出版社, 2011. pp 287. 硫化鎳. ISBN 978-7-03-030545-9
- ^ leading reference can be found in: Shabnam Virji, Richard B. Kaner, Bruce H. Weiller "Direct Electrical Measurement of the Conversion of Metal Acetates to Metal Sulfides by Hydrogen Sulfide" Inorg. Chem., 2006, 45 (26), pp 10467–10471.doi:10.1021/ic0607585
- ^ Kerfoot, Derek G. E., Nickel, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a17_157
- ^ Pradyot Patnaik, Ph.D. Handbook of inorganic chemicals （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. McGraw-Hill, 2002. pp 251. COBALT SULFIDES ISBN 0-07-049439-8
- ^ Gamsjager H. C., Bugajski J., Gajda T., Lemire R. J., Preis W. (2005) Chemical Thermodynamics of Nickel, Amsterdam, Elsevier B.V.
- ^ 11.0 11.1 Karlsson, Stefan. Spontaneous fracture in thermally strengthened glass - A review & outlook. Ceramics - Silikaty. 30 April 2017: 188–201 [16 August 2019]. doi:10.13168/cs.2017.0016
.
- ^ Barry, John. The Achille Heel of a Wonderful Material: Toughened Glass. Glass on Web. 12 January 2006 [16 August 2019]. （原始內容存檔於2023-04-29）.
