Mae mercwri(II) sylffid (HgS), a elwir yn gyffredin yn sinabar neu chalcosis, yn gyfansoddyn grisial hecsagonol coch llachar sy'n cynnwys elfennau mercwri a sylffwr. Dyma hefyd y mwyn mercwri pwysicaf ei natur. Mae'n enwog am ei liw coch hynod fywiog a'i sefydlogrwydd cemegol rhagorol. Yn Tsieina hynafol, fe'i defnyddiwyd yn helaeth fel pigment vermilion ac inc, a hwn hefyd oedd y prif ddeunydd crai ar gyfer echdynnu mercwri. Mae'n anhydawdd mewn dŵr a'r rhan fwyaf o asidau, ond yn hydawdd mewn aqua regia. Mae HgS yn bodoli mewn dwy ffurf isomorffaidd: ar wahân i'r ffurf coch sefydlog - (system grisial hecsagonol), mae yna hefyd ffurf ddu - (system grisial ciwbig), a elwir yn sinabar du, sydd â sefydlogrwydd is a gall drawsnewid i'r amrywiad coch o dan olau neu wres. Mae gan y cyfansoddyn hwn fynegai plygiannol uchel a dwysedd uchel. Oherwydd ei liw coch byw, mae wedi cael ei werthfawrogi'n fawr trwy gydol hanes. Fodd bynnag, mae ei wenwyndra yn deillio'n bennaf o'r elfen mercwri sydd ynddo, ac mae angen amddiffyniad priodol wrth ei ddefnyddio. Ar wahân i ymchwil hanes mwynoleg a pigment, mae ganddo hefyd gymwysiadau posibl mewn deunyddiau optegol lled-ddargludyddion ac isgoch yn y cyfnod modern.
|
|
|
|
|
|
|
|
Priodweddau Cemegol
Sefydlogrwydd ac Adweithedd
Mae sylffid mercwri(II) yn arddangos sefydlogrwydd cemegol rhyfeddol ac yn dangos anadweithiol tuag at y rhan fwyaf o asidau a basau. Er enghraifft, ar dymheredd ystafell, nid yw'n adweithio â thoddiannau asid hydroclorig gwanedig neu sodiwm hydrocsid. Fodd bynnag, o dan amodau tymheredd uchel, amharir ar ei sefydlogrwydd: pan fydd y tymheredd yn uwch na 100-150 gradd, os yw'n dod i gysylltiad â chymysgeddau ocsideiddiol (fel hydoddiant deucromad potasiwm asidig ac asid sylffwrig crynodedig), mae HgS yn cael adwaith dadelfennu, gan gynhyrchu halwynau mercwri, cynhyrchion sylffwr elfennol, a chynhyrchion ocsideiddiol eraill. Mae'r eiddo hwn yn ei gwneud hi'n angenrheidiol i reoli'r amodau adwaith mewn prosesu diwydiannol penodol yn llym.
Amrywiadau Isomorffaidd a Thrawsnewidiadau Cyfnod
Mae gan HgS ddau amrywiad isomorffaidd sefydlog: -HgS (system grisial hecsagonol coch, sinabar) a -HgS (system grisial ciwbig du, sinabar du). Gall y ddau amrywiad hyn fynd trwy drawsnewidiadau cyfnod cildroadwy a achosir gan dymheredd: pan fydd -HgS yn cael ei gynhesu i 250 gradd, mae ei liw yn newid yn raddol i frown, ac mae'n trawsnewid yn llwyr i -HgS ar 386 gradd ; tra pan fydd -HgS yn oeri, mae'n dychwelyd i goch -HgS. Mae gan y nodwedd trawsnewid cam hon gymwysiadau posibl mewn gwyddor deunyddiau, er enghraifft, ar gyfer datblygu deunyddiau optegol sy'n sensitif i dymheredd.
Priodweddau Lled-ddargludyddion
-Mae HgS yn arddangos priodweddau lled-ddargludyddion uniongyrchol ar 300K, gyda bwlch egni o 2.1 eV. Mae'r eiddo hwn yn ei gwneud yn werthfawr i'w archwilio ym maes dyfeisiau optoelectroneg, fel cael ei ddefnyddio i gynhyrchu synwyryddion isgoch neu ffotogatalyddion. Fodd bynnag, oherwydd gwenwyndra mercwri, mae ei gais lled-ddargludyddion yn dal i fod yn y cam ymchwil labordy ac nid yw wedi cyflawni masnacheiddio eto.
Priodweddau Corfforol
Ymddangosiad a Lliw
Mae ymddangosiadau'r ddau amrywiad o sylffid Mercwri(II) yn sylweddol wahanol: -Mae HgS yn cyflwyno lliw coch llachar ac fe'i defnyddir yn aml fel pigment; -Mae HgS yn bowdr du ac mae ganddo gymwysiadau diwydiannol ehangach. Mae'r gwahaniaeth lliw yn deillio o drefniant bondiau Hg-S yn yr adeiledd grisial: yn -HgS, mae'r bondiau Hg-S wedi'u trefnu mewn modd helical, gan arwain at amsugniad dethol o olau gweladwy; tra yn -HgS, mae'r strwythur ciwbig yn caniatáu i'w sbectrwm amsugno gwmpasu ystod ehangach.
Dwysedd a Pwynt Toddi
Dwysedd HgS yw 8.10 g/cm³, sy'n perthyn i gyfansoddyn dwysedd uchel. Ei bwynt toddi yw 583.5 gradd, ond bydd yn dadelfennu gyntaf cyn toddi, gan gynhyrchu anwedd mercwri ac anwedd sylffwr. Mae angen mesurau amddiffynnol arbennig ar gyfer y nodwedd hon yn ystod prosesu tymheredd uchel i atal anwedd mercwri rhag gollwng.
Hydoddedd
Mae sylffid mercwri(II) bron yn anhydawdd mewn dŵr (gyda hydoddedd o 0.00001 g/L yn unig) ac mae hefyd yn anodd ei hydoddi yn y rhan fwyaf o doddyddion organig. Fodd bynnag, gall hydoddi mewn aqua regia (cymysgedd o asid hydroclorig crynodedig ac asid nitrig crynodedig), gan gynhyrchu halwynau mercwri hydawdd a chynhyrchion ocsidiad sylffwr. Mae'r nodwedd hydoddedd hon yn arwyddocaol iawn wrth drin llygredd mercwri, er enghraifft, trwy wlybaniaeth cemegol i drawsnewid ïonau mercwri yn waddod HgS i leihau gwenwyndra.
Dulliau Paratoi
Dull Synthesis Uniongyrchol
Mae cymysgu mercwri elfennol gyda powdr sylffwr mewn cymhareb molar 1:1 ac adweithio o dan amodau gwresogi yn cynhyrchu HgS yn uniongyrchol. Er mwyn cyflymu'r broses adwaith, gellir ychwanegu powdr sinc fel catalydd. Mae'r dull hwn yn syml i'w weithredu, ond mae angen rheolaeth lem ar y tymheredd adwaith er mwyn osgoi anweddoli anwedd mercwri.
Dull Dyodiad
Mae pasio nwy hydrogen sylffid i hydoddiant halen mercwri (fel hydoddiant mercwri nitrig) yn cynhyrchu gwaddod -HgS du. Gall y dull hwn addasu maint gronynnau a morffoleg y cynnyrch trwy reoli amodau adwaith (fel gwerth pH, tymheredd), ac mae'n addas ar gyfer paratoi labordy ar raddfa fach.
Puro Mwynau Naturiol
Echdynnu HgS o fwyn sinabar yw'r prif ddull cynhyrchu diwydiannol. Trwy brosesau buddioldeb, malu, ac arnofio, gellir cael pigmentau HgS purdeb uchel neu ddeunyddiau crai cemegol. Mae taleithiau Hunan a Guizhou Tsieina yn gynhyrchwyr mawr o sinabar, ac mae eu technoleg puro wedi cyrraedd lefelau uwch rhyngwladol.
Ardaloedd Cais
Pigmentau a Haenau Traddodiadol
-Mae HgS, oherwydd ei liw coch llachar a'i wrthwynebiad tywydd rhagorol, yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn paent olew, gwydredd ceramig, a haenau pren. Er enghraifft, mae'r "cinnabar coch" a ddefnyddiwyd gan beintwyr y Dadeni yn tarddu o realgar. Fodd bynnag, oherwydd gwenwyndra mercwri, mae ei gymhwysiad pigment wedi'i ddisodli'n raddol gan pigmentau organig neu pigmentau anorganig nad ydynt yn mercwri (fel haearn ocsid coch).
Meddygaeth Draddodiadol
Mewn meddygaeth Tsieineaidd traddodiadol a meddygaeth Ayurvedic Indiaidd, defnyddir realgar fel asiant anesthetig a dadwenwyno. Er enghraifft, mae "Jade Red Pill" yn cynnwys HgS yn bennaf. Fodd bynnag, mae astudiaethau gwenwynegol modern wedi cadarnhau y gall cyfansoddion mercwri achosi gwenwyn mercwri trwy amsugno croen neu amlyncu'r llwybr treulio. Felly, mae cyffuriau sy'n cynnwys HgS wedi'u cyfyngu'n llym neu wedi'u gwahardd rhag cael eu defnyddio.
Catalysis Diwydiannol a Gwyddor Deunyddiau
-Mae HgS, oherwydd ei strwythur grisial unigryw a'i briodweddau lled-ddargludyddion, yn cael ei archwilio ar gyfer adweithiau catalytig a dyfeisiau ffotonig. Er enghraifft, gellir ei ddefnyddio fel ffotocatalyst i ddadelfennu dŵr ar gyfer cynhyrchu hydrogen, neu fel deunydd haen sensitif ar gyfer synwyryddion isgoch. Fodd bynnag, mae ei gymhwysiad yn dal i gael ei gyfyngu gan wenwyndra mercwri a risgiau amgylcheddol.
Rheoli Llygredd Mercwri
HgS yw'r ffurf sefydlog olaf o waredu mercwri. Trwy drosi ïonau mercwri mewn dŵr gwastraff yn waddod HgS trwy wlybaniaeth cemegol, gellir lleihau gwenwyndra a symudedd mercwri yn sylweddol. Yn ogystal, gellir defnyddio HgS i atgyweirio llygredd mercwri mewn pridd, gan ei atal rhag trwytholchi i ddŵr daear trwy ddŵr glaw.
Risgiau Diogelwch a Mesurau Amgylcheddol
Mae sylffid mercwri(II) yn gyfansoddyn hynod wenwynig, gyda'i wenwyndra'n deillio'n bennaf o ryddhau ïonau mercwri (Hg²⁺). Gall anadlu anwedd mercwri neu amlyncu powdr HgS arwain at wenwyno mercwri acíwt neu gronig, gyda symptomau gan gynnwys niwed niwrolegol, methiant yr arennau, a methiant anadlol. Mae'r Asiantaeth Ryngwladol ar gyfer Ymchwil i Ganser (IARC) yn dosbarthu mercwri a'i gyfansoddion fel carsinogenau Grŵp 2B (carsinogenig i bobl o bosibl).
Mae HgS yn anodd ei ddiraddio yn yr amgylchedd a gall gronni drwy'r gadwyn fwyd, gan achosi niwed hirdymor i'r ecosystem. Er enghraifft, gall micro-organebau drawsnewid HgS mewn cyrff dŵr yn fethylmercwri (CH₃Hg⁺), sydd â gwenwyndra biolegol cryfach a niwrowenwyndra ac sy'n gallu mynd i mewn i'r corff dynol trwy bysgod.
Wrth drin HgS, dylid gwisgo masgiau amddiffynnol, menig a gogls i osgoi cyswllt uniongyrchol. Dylid pecynnu a gwaredu gwastraff yn unol â rheoliadau rheoli gwastraff peryglus, megis trwy losgi tymheredd uchel neu sefydlogi cemegol i leihau rhyddhau mercwri. Mae rheoliadau diogelu'r amgylchedd gwahanol wledydd (fel Cyfarwyddeb Cyfyngu ar Sylweddau Peryglus yr Undeb Ewropeaidd RoHS) wedi gosod cyfyngiadau llym ar y defnydd o HgS a'i allyriadau.