Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Халкогенид – кем дегенде бір халкоген анионы және кем дегенде бір электропозитивті элементтен тұратын химиялық қосылыс. Периодтық кестедегі 16-шы топ элементтерінің барлығы халкогендер деп анықталғанмен, халкогенид термині көбінесе оксидтерге қарағанда сульфидтер, селенидтер, теллуридтер және полонидтер үшін қолданылады. Бірақ, ең көп таралған және технологиялық тұрғыдан ең маңыздысы – 1:1 және 1:2 сияқты қарапайым стехиометриялы халкогенидтер. Ерекше жағдайларға металға қаныққан фазалар (мысалы, Ta2S) жатады, олар металл-металл байланысын кеңінен көрсетеді, ал халкогенге қаныққан материалдар, мысалы Re2S7, халкоген-халкоген байланысын кеңінен көрсетеді. Бұл материалдарды жіктеу үшін халкогенид көбінесе дианион ретінде қарастырылады, яғни S2−, Se2−, Te2− және Po2−. Шындығында, өткіш металл халкогенидтері иондық емес, жоғары коваленттік сипатқа ие, бұл олардың жартылай өткізгіш қасиеттерімен анықталады. Көптеген халкогенидтерінде өткіш металдар II немесе одан жоғары тотығу күйін қабылдайды. Дегенмен, металл атомдарының саны халкогендерден әлдеқайда көп болатын мысалдар да бар. Мұндай қосылыстар әдетте металл-металл байланысын кеңінен көрсетеді.
A chalcogenide is a chemical compound consisting of at least one chalcogen anion and at least one more electropositive element. Although all group 16 elements of the periodic table are defined as chalcogens, the term chalcogenide is more commonly reserved for sulfides, selenides, tellurides, and polonides, rather than oxides. Most common and most important technologically, however, are the chalcogenides of simple stoichiometries, such as 1:1 and 1:2. Extreme cases include metal rich phases (e. g. Ta2S), which exhibit extensive metal metal bonding, and chalcogenide rich materials such as Re2S7, which features extensive chalcogen chalcogen bonding. For the purpose of classifying these materials, the chalcogenide is often viewed as a dianion, i. e., S2−, Se2−, Te2−, and Po2−. In fact, transition metal chalcogenides are highly covalent, not ionic, as indicated by their semiconducting properties.]] In most of their chalcogenides, transition metals adopt oxidation states of II or greater. Nonetheless, several examples exist where the metallic atoms far outnumber the chalcogens. Such compounds typically have extensive metal metal bonding.
Монохалькогенидтер
Металл монохалькогенідтерінің формуласы ME, мұнда M – өтпелі металл және E – S, Se, Te. Олар көбінесе мырыш сульфидінің сәйкес түрлерімен аталған екі мотивтің бірінде кристалданады. Мырыш бленді құрылымында сульфид атомдары кубикалық симметрияда жинақталады және Zn2+ иондары тетраэдрлік қуыстардың жартысын құрайды. Соның нәтижесінде алмаз тәрізді қаңқа пайда болады. Монохалькогенідтердің баламалы негізгі құрылымы – вуртзит құрылымы, онда атомдық байланыстар ұқсас (тетраэдрлік), бірақ кристаллдық симметрия гексагонды. Металл монохалькогенідтерінің үшінші мотиві – никель арсенидінің торшасы, онда металл октаэдрлік, ал халькогенид тригональды призмалық координацияға ие. Бұл мотив көбінесе стехиометриядан ауытқуға бейім. Маңызды монохалькогенідтерге кейбір пигменттер, әсіресе кадмий сульфиді жатады. Көптеген минералдар мен кендер моносульфидтер болып табылады.
Metal monochalcogenides have the formula ME, where M = a transition metal and E = S, Se, Te. They typically crystallize in one of two motifs, named after the corresponding forms of zinc sulfide. In the zinc blende structure, the sulfide atoms pack in a cubic symmetry and the Zn2+ ions occupy half of the tetrahedral holes. The result is a diamondoid framework. The main alternative structure for the monochalcogenides is the wurtzite structure wherein the atom connectivities are similar (tetrahedral), but the crystal symmetry is hexagonal. A third motif for metal monochalcogenide is the nickel arsenide lattice, where the metal and chalcogenide each have octahedral and trigonal prismatic coordination, respectively. This motif is commonly subject to nonstoichiometry. Important monochalcogenides include some pigments, notably cadmium sulfide. Many minerals and ores are monosulfides.
Дихалкогенидтер
Металл дихалькогенидтерінің формуласы ME2 болып табылады, мұнда M – өтпелі металл, ал E – S, Se, Te. Ең маңыздылары – сульфидтер. Олар әрқашан қараңғы, диамагниттік қатты заттар болып табылады, ешқандай еріткіште ерімейді және жартылай өткізгіш қасиеттер көрсетеді. Кейбіреулері – суперөткізгіштер. Электрондық құрылымдары тұрғысынан, бұл қосылыстар көбінесе M4+ туындылары ретінде қарастырылады, мұнда M4+ = Ti4+ (d0 конфигурациясы), V4+ (d1 конфигурациясы), Mo4+ (d2 конфигурациясы). Титан дисульфиді екіншілік аккумуляторлардың прототиптік катодтарында зерттелді, литиймен қайтымды интеркалациялану қабілетін пайдаланды. Молибден дисульфиді – мыңдаған мақаланың тақырыбы және молибденит кенінің негізгі түрі, молибденит деп аталады. Ол қатты майлаушы зат ретінде және гидродесульфуризация катализаторы ретінде қолданылады. Сәйкес диселенидтер және тіпті дителлуридтер де белгілі, мысалы, TiSe2, MoSe2 және WSe2.
Metal dichalcogenides have the formula ME2, where M = a transition metal and E = S, Se, Te. The most important members are the sulfides. They are always dark diamagnetic solids, insoluble in all solvents, and exhibit semiconducting properties. Some are superconductors. In terms of their electronic structures, these compounds are usually viewed as derivatives of M4+, where M4+ = Ti4+ (d0 configuration), V4+ (d1 configuration), Mo4+ (d2 configuration). Titanium disulfide was investigated in prototype cathodes for secondary batteries, exploiting its ability to reversibly undergo intercalation by lithium. Molybdenum disulfide is the subject of thousands of articles and the main ore of molybdenum, termed molybdenite. It is used as a solid lubricant and catalyst for hydrodesulfurization. The corresponding diselenides and even ditellurides are known, e. g., TiSe2, MoSe2, and WSe2.
Өтпелі металдар
Өтпелі металдар дихалькогенидтері әдетте кадмий диодиді немесе молибден дисульфид құрылымдарын қабылдайды. CdI2 мотивінде металдар октаэдрлі құрылымды көрсетеді. Дихалидтерде кездеспейтін MoS2 мотивінде металдар тригональды призмалық құрылымдарды көрсетеді. Металл мен халькогенид лигандтары арасындағы күшті байланыс, қабаттар арасындағы әлсіз халькогенид-халькогенид байланысымен қайшы келеді. Осы байланыс күштерінің контрастына байланысты, бұл материалдар сілтілі металдармен интеркаляцияға түседі. Интеркаляция процесі зарядтың ауысуымен бірге жүреді, M(IV) орталықтары M(III) дейін тотығуын азайтады. 2D вольфрам диселенидіндегі электрон мен бос орын арасындағы тартылыс, әдеттегі 3D жартылай өткізгіштегіден жүз есе күшті.
Transition metal dichalcogenides typically adopt either cadmium diiodide or molybdenum disulfide structures. In the CdI2 motif, the metals exhibit octahedral structures. In the MoS2 motif, which is not observed for dihalides, the metals exhibit trigonal prismatic structures. The strong bonding between the metal and chalcogenide ligands, contrasts with the weak chalcogenide—chalcogenide bonding between the layers. Owing to these contrasting bond strengths, these materials engage in intercalation by alkali metals. The intercalation process is accompanied by charge transfer, reducing the M(IV) centers to M(III). The attraction between electrons and holes in 2D tungsten diselenide is 100s of times stronger than in a typical 3D semiconductor.
Пирит және оған ұқсас дисульфидтер
Классикалық дихалькогенідтерден өзгеше, темір пириті, кең таралған минерал, әдетте Fe2+ және персульфид анионы S22−-ден тұрады деп сипатталады. Персульфид дианионындағы күкірт атомдары қысқа S–S байланысы арқылы байланысқан. "Кейінгі" өтпелі металдардың дисульфидтері (Mn, Fe, Co, Ni) көбінесе пирит немесе оған ұқсас марказит құрылымын қабылдаса, ал ерте металдар (V, Ti, Mo, W) екі халькогенид дианионымен 4+ тотығу күйін қабылдайды.
In contrast to classical metal dichalcogenides, iron pyrite, a common mineral, is usually described as consisting of Fe2+ and the persulfido anion S22−. The sulfur atoms within the persulfido dianion are bound together via a short S S bond. "Late" transition metal disulfides (Mn, Fe, Co, Ni) almost always adopt the pyrite or the related marcasite motif, in contrast to early metals (V, Ti, Mo, W) which adopt 4+ oxidation state with two chalcogenide dianions.
Негізгі топтағы калькогендер
Ал газдардан басқа негізгі топ элементтерінің барлығы үшін халкоген туындылары белгілі. Әдетте, олардың стехиометриясы классикалық валенттілік қағидаларын сақтайды, мысалы, SiS2, B2S3, Sb2S3. Дегенмен, көптеген ерекшеліктер де бар, мысалы P4S3 және S4N4. Көптеген негізгі топ материалдарының құрылымы тығыз қаптамаға емес, бағытталған ковалентті байланысқа байланысты анықталады. Халкоген галоидтар, нитридтер және оксидтер үшін оң тотығу дәрежесін алады.
Chalcogen derivatives are known for all of the main group elements except the noble gases. Usually, their stoichiometries follow the classical valence trends, e. g. SiS2, B2S3, Sb2S3. Many exceptions exist however, e. g. P4S3 and S4N4. The structures of many main group materials are dictated by directional covalent bonding, rather than by close packing. The chalcogen is assigned positive oxidation states for the halides, nitrides, and oxides.