Русская Википедия:Сульфид молибдена(IV)

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Шаблон:Вещество Сульфид молибдена(IV) (дисульфид молибдена) — неорганическое бинарное химическое соединение четырёхвалентного молибдена с двухвалентной серой. Химическая формула <math>\mathsf{MoS_2}</math>.

Физические свойства

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:

• 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 Mo^(IV) 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. 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.

Файл:Molly Hill molybdenite.JPG

Молибденит

Получение

В природе дисульфид молибдена встречается в виде минерала — молибденита. Известна также природная аморфная форма — йордизит (Шаблон:Lang-en), 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 .

В лабораторной практике дисульфид молибдена может быть получен непосредственно из элементов:

<math>\mathsf{Mo + 2S \xrightarrow{600-700^\circ C} MoS_2}</math>

Взаимодействием молибдена или его диоксида с сероводородом:

<math>\mathsf{Mo + 2H_2S \xrightarrow{>800^\circ C} MoS_2 + 2H_2}</math>

<math>\mathsf{MoO_2 + 2H_2S \xrightarrow{400^\circ C} MoS_2 + 2H_2O}</math>

Химические свойства

Дисульфид молибдена не растворяется в воде, не реагирует с разбавленными кислотами и щелочами.

При нагревании без доступа воздуха MoS₂ разлагается в несколько стадий:

<math>\mathsf{MoS_2 \xrightarrow{\sim 1100^\circ C} Mo_2S_3 + S \xrightarrow{\sim 1100^\circ C,\ vacuum} Mo + S}</math>

При нагревании на воздухе дисульфид молибдена окисляется:

<math>\mathsf{2MoS_2 + 7O_2 \xrightarrow{400-600^\circ C} 2MoO_3 + 4SO_2}</math>

Перегретый пар также взаимодействует с дисульфидом молибдена:

<math>\mathsf{MoS_2 + 2H_2O \xrightarrow{500^\circ C} MoO_2 + 2H_2S}</math>

Концентрированные неокисляющие кислоты разлагают MoS₂ до диоксида:

<math>\mathsf{MoS_2 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{~~} MoO_2\downarrow + 2S\downarrow + 2SO_2 + 2H_2O}</math>

Концентрированные, горячие окисляющие кислоты окисляют MoS₂ до триоксида:

<math>\mathsf{MoS_2 + 18HNO_3 \xrightarrow{100^\circ C} MoO_3\downarrow + 18NO_2 + 2H_2SO_4 + 7H_2O}</math>

Водород восстанавливает дисульфид молибдена:

<math>\mathsf{MoS_2 + 2H_2 \xrightarrow{800^\circ C} Mo + 2H_2S}</math>

При хлорировании дисульфида молибдена при повышенных температурах получается пентахлорид молибденаШаблон:Нет АИ:

<math>\mathsf{2MoS_2 + 7Cl_2 \xrightarrow{t} 2MoCl_5 + 2S_2Cl_2}</math>

Дисульфид молибдена реагирует с литием с образованием интеркаляционных соединений:

<math>\mathsf{MoS_2 + \mathit{x}Li \xrightarrow{~ ~ ~} Li_\mathit{x}MoS_2 }</math>

При реакции с n-бутиллитием получается соединение с формулой LiMoS₂.

При сплавлении с сульфидами щелочных металлов образует тиосоли:

<math>\mathsf{MoS_2 + Na_2S \xrightarrow{~ t ~} Na_2MoS_3 }</math>

Использование в качестве смазки

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.

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 (Шаблон:Lang-en). Были разработаны самосмазывающиеся композиционные покрытия для высокотемпературных конструкций, состоящие из дисульфида молибдена и нитрида титана при помощи CVD-технологии.

Специфическое использование

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. 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 .

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

Синтетический дисульфид молибдена используется в качестве катализатора для сероочистки на нефтеочистительных заводах, например, при гидрообессеривании. Эффективность катализаторов из MoS₂ увеличивается при их легировании небольшим количеством кобальта или никеля, а также смесями, основанных на оксиде алюминия.

Использование в электронике

Шаблон:Основная статья 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.

«Двумерные плёнки дисульфида молибдена» рассматриваются как перспективный материал для производства высокочастотных детекторов, выпрямителей и транзисторов. MoS₂ попадает в один ряд с такими известными двумерными материалами как графен и силицен.

Использование в будущем

В качестве фотокатализатора

В сочетании с сульфидом кадмия дисульфид молибдена увеличивает скорость фотокаталитического производства водорода. А при смешении с диоксидом титана получают чернильную массу, хорошо поглощающую водяные пары в темноте и разлагающуюся на солнце с выделением водорода и кислорода .

В качестве генератора тока на осмосе между пресной и соленой водой

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

См. также

• Двумерный дисульфид молибдена
• Молибденит
• Йордизит

Примечания

Внешние ссылки