Сульфид ртути(II) (моносульфид ртути) — неорганическое бинарное соединение ртути с серой, имеющее химическую формулу .

При атмосферном давлении существует в трех полиморфных модификациях: тригональной α-HgS (киноварь), стабильной до 345 °C, кубической β-HgS (метациннабарит), стабильной в интервале от 315 до 481 °C, и гексагональной γ-HgS (гиперциннабарит), стабильной от 470 °C до температуры конгруэнтного плавления 820 °C. Первая из них ярко-красного цвета, вторая имеет чёрный цвет. При давлении 21 ГПа возникает четвертая модификация, имеющая кубическую структуру .

Физические свойства и фазовые равновесия Все модификации являются фазами переменного состава, область гомогенности α-HgS при 315 °C доходит до ~ 4 мол. %. Области гомогенности всех фаз смещены в сторону серы, поэтому модификации сульфида ртути могут быть описаны как фазы с недостатком катионообразователя: .

+ Полиморфные модификации сульфида ртути(II) Фаза Минералогическое название Простр. группа Структурный тип Стабильна в интервале, °C киноварь собственный до 345 метациннабарит (сфалерит) 315 — 481 гиперциннабарит гекс. 470 — 820 (нет) высокого давления

Модификации α и β являются полупроводниками. Красная окраска киновари обусловлена большой величиной запрещенной зоны (соответствующей краю поглощения ок. 590 нм). β-Модификация является узкозонным полупроводником; как и все сфалеритоподобные соединения, она имеет прямозонную структуру.

+ Кристаллографические данные и полупроводниковые свойства при 298 К Химическая энциклопедия. Фза Параметры решетки , г/см3 , эВ , см2/(В·с) , нм , нм 0,4145 — 0,4162 0,9460 — 0,9530 3 8,09 2,1 45 (), 13 () 0,586 4 7,73 0,15 250 0,701 1,413 Примечание: — число стехиометрических единиц в ячейке; — плотность; — ширина запрещенной зоны; — подвижность электронов проводимости

Переход α-фазы в β-фазу при атмосферном давлении происходит в интервале температур 315 — 345 °C; область сосуществования фаз ограничена трехфазными равновесиями: эвтектоидным

и перитектическим

.

Здесь — жидкость на основе серы; — жидкость на основе ртути. Переход β-фазы в γ-фазу происходит в интервале температур 470 — 481 °C; область сосуществования фаз ограничена трехфазными равновесиями: эвтектоидным

и перитектическим

.

γ-Фаза плавится конгруэнтно при 820 °C.

Получение Все модификации моносульфида ртути можно получить прямым синтезом из простых веществ при соответствующих температурах и контролируемом давлении пара. Монокристаллы получают выращиванием из расплавов или осаждением из паровой фазы. Киноварь можно также получить растиранием ртути с кристаллической серой при комнатной температуре.

При осаждении сероводородом из растворов солей ртути(II) осаждается черная β-модификация HgS, метастабильная при комнатной температуре. При постепенном пропускании сероводорода через раствор хлорида ртути вначале образуется белый осадок сульфохлорида:

который постепенно переходит в желтый, бурый и, наконец, черный сульфид ртути :

.

Обработкой растворами полисульфидов щелочных металлов черный сульфид ртути переводят в красную модификацию.

Химические свойства Киноварь и метациннабарит малорастворимы в воде: произведения растворимости их при 25 °C составляют соответственно: 4,0⋅10−53 и 1,6⋅10−5. Киноварь необычайно инертна к кислотам и щелочам и растворяется лишь в царской водке.

При нагревании в инертной атмосфере киноварь возгоняется, при окислении на воздухе чернеет вследствие образования металлической ртути:

Нахождение в природе В природе α-модификация распространена в виде минерала киновари, β-модификация встречается в виде минерала метациннабарита. Многие минералы являются твердыми растворами или соединениями моносульфида ртути с другими халькогенидами, например:

гвадалкацарит — (Hg, Zn)S; сауковит — (Hg, Cd)S; опофрит — Hg(S, Se); акташит — Cu6Hg3As5S12; ливингстонит — HgSb4S8.

Киноварь является основной рудой ртути и добывается в промышленных объёмах.

Этимология В русском языке название киноварь восходит к , . При этом в латинском языке слово cinnabari означает красную краску не столько минерального, сколько растительного происхождения — «драконову кровь», извлекаемую из сока некоторых растений, например, Calamus Draco . Корень κιννα- вообще означает красный или красно-коричневый цвета , с чем связаны названия κιννάμωμον (κίνναμον), cinnamoma — корица.

Применение С древних времён киноварь широко использовалась как красный пигмент для производства красок, однако в связи с токсичностью ртути, его применение в этом качестве в настоящий момент ограничено.

Сульфид ртути вследствие его крайне низкой летучести и нерастворимости в воде применяется как соединение, образование которого служит одним из методов демеркуризации.

Соединение является мощным фунгицидом и может использоваться для обработки бетонных строительных конструкций в целях профилактики грибковых поражений.

Как широкозонный полупроводник α-модификация используется для создания полупроводниковых детекторов ионизирующего излучения, в особенности гамма-квантов, так как благодаря высокой плотности и высокому среднему заряду ядра эффективно поглощает гамма-излучение . На основе сульфида ртути(II) получают полупроводниковые твердые растворы путем замещения как в катионной (например, ), так и в анионной (например, ) подрешетках.

Примечания

Литература

Категория:Соли ртути Ртути Категория:Пигменты Категория:Неорганические вещества Категория:Бинарные соединения Категория:Фунгициды Категория:Полупроводники Категория:Полупроводниковые материалы Категория:Соединения A2B6