آلومینیوم سولفید : خواص، سنتز، ساختار، کاربردها، واکنش ها!

 

آلومینیوم سولفید یک ترکیب شیمیایی به شکل جامد یا پودر خاکستری رنگ می باشد که دارای شیمی ساختاری جالبی است که به اشکال مختلف وجود دارد.

 

این ماده به رطوبت، هیدرولیز با اکسیدهای آلومینیوم هیدرولیک و هیدروکسیدها حساس است و اینها زمانی شروع می شوند که سولفید در معرض جو قرار گیرد. واکنش هیدرولیز سولفید، هیدروژن گازی (H۲S) تولید می کند.

 

بیش از شش شکل بلوری سولفید آلومینیوم شناخته شده است که اکثر آنها ساختارهای تقریباً مشابه ورتزیتی دارند و از نظر ترتیب مکان های خالی شبکه، که زیر شبکه های مرتب یا بی نظمی را تشکیل می دهند، تفاوت دارند.

 

خواص و مشخصات شناسایی آلومینیوم سولفید

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                 جامد یا پودر خاکستری فرمول شیمیایی                                                                         Al۲S۳
دانسیته                                                                     (g/cm۳)۲.۰۲ وزن مولکولی                                                        (g/mol) 150.158
نقطه ذوب                                                                         (۰C)1100 شماره (CAS No)                                                             ۱۳۰۲-۸۱-۴
حلالیت در آب                                                              تخریب ساختار  ساختار کریستالی                                                      تری گونال

 

سنتز

 

سولفید آلومینیم به راحتی با احتراق عناصر تهیه می شود:

 

 ۲Al + 3S → Al۲S۳

 

این واکنش بسیار گرمازاست و گرم کردن کل جرم مخلوط گوگرد و آلومینیوم ضروری و مطلوب نیست. محصول به صورت ذوب شده تولید می گردد، به دمای بیش از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد می رسد و ممکن است از طریق فولاد ذوب شود، محصول نهایی خنک شده بسیار سخت است.

 

همچنین، گوگرد یک واکنش دهنده فرار است که قبل از وقوع واکنش ذوب می شود. بنابراین، اغلب از سولفید سرب برای تهیه این ماده استفاده می شود:

 

۲Al + 3PbS → Al۲S۳ + ۳Pb

 

ساختار کریستالی و لوییس آلومینیم سولفید

 

ساختار کریستالی و لوییس آلومینیم سولفید

 

فازهای β و γ  این ماده با بازپخت پایدارترین فاز α-Al۲S۳ در چند صد درجه سانتیگراد بدست می آیند. فشرده سازی سولفید آلومینیوم با فشار ۲–۶۵ کیلوبار در فاز δ حاصل می شود که جای خالی در شبکه با تقارن چهار ضلعی مرتب می شود.

 

بر خلاف Al۲O۳، که در آن مراکز Al(III) سوراخ های هشت وجهی را اشغال می کنند، چارچوب گسترش یافته تر Al۲S۳ مراکز Al(III) را به یک سوم سوراخ های چهار وجهی یک ترتیب شش ضلعی پک شده آنیون های سولفید تثبیت می کند.

 

در دمای بالاتر، مراکز Al (III) تصادفی می شوند تا ساختار “نقص ورتزیت” ایجاد کنند و در همچنین فرم های γ-Al۲S۳ را با ساختاری شبیه به γ-Al۲O۳ تثبیت می شود.

 

کاربردهای سولفید آلومینیم

 

کاربردهای سولفید آلومینیم

 

این ماده در تولید ترکیبات آلی مانند اتانتیول و مواد شیمیایی مورد نیاز برای برنزه سازی و ساخت کاغذ، تولید کاتدهای مورد استفاده در باتری های حالت جامد لیتیوم گوگرد، و همینطور در تهیه سولفید هیدروژن که چندین کاربرد صنعتی دارد، استفاده می گردد.

 

رسوب لایه اتمی لایه های نازک سولفید آلومینیوم با استفاده از تری متیل آلومینیوم و سولفید هیدروژن، عنوان مقاله ای که در سال ۲۰۱۵ منتشر شده است.

 

قرار گرفتن متوالی تری متیل آلومینیوم و سولفید هیدروژن برای رسوب فیلم های نازک سولفید آلومینیوم توسط رسوب لایه اتمی (ALD) در دمای ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود.

 

در این مطالعه مشخص شده است که سرعت رشد در هر چرخه ALD به شدت به زمان تصفیه بین دو پیش ماده بستگی دارد و افزایش زمان پاکسازی منجر به رشد بیشتر می شود.

 

شیمی محدود سطح در طول هر نیم چرخه ALD توسط طیف سنجی ارتعاش مادون قرمز فوریه تبدیل شده است. زمان اندازه گیری طیف سنجی جرمی یونی ثانویه برای تأیید ترکیب اولیه فیلم های رسوب یافته استفاده می شود.

 

واکنش آلومینیوم سولفید با سایر ترکیبات

 

واکنش آلومینیوم سولفید با سایر ترکیبات

 

وقتی سولفید آلومینیوم در معرض رطوبت جو قرار گیرد، تحت واکنش هیدرولیز قرار گرفته و هیدروکسید آلومینیوم و سولفید هیدروژن تشکیل می دهد:

 

Al۲S۳ + ۶H۲O → ۲Al(OH)۳ + ۳H۲S

 

همانطور که در واکنش زیر نشان داده شده است، این ماده هنگام واکنش با اسید کلریدریک، سولفید هیدروژن و کلرید آلومینیوم تشکیل می دهد:

 

Al۲S۳ + ۶HCl → ۲AlCl۳ + ۳H۲S

 

قرار گرفتن در معرض آلومینیوم سولفید می تواند باعث تحریک شدید پوست و چشم شود. استنشاق گرد و غبار یا بخار آن می تواند در تنفس مشکل ایجاد کند.