Sulfuro de bismutoes una sustancia química con la fórmula molecular bi₂s₃, polvo de color marrón oscuro. Se produce por combinación directa de bismuto y azufre, o al pasar el sulfuro de hidrógeno a la solución salina del bismuto. Insoluble en agua, tóxico, ligeramente radiactivo, inofensivo para el cuerpo humano. Tiene las ventajas de la amistad ambiental, la fotoconductividad y la respuesta óptica no lineal. Se usa ampliamente en células solares, matrices de fotodiodos y espectroscopía infrarroja. También se puede utilizar en la preparación de otros compuestos de bismuto, aditivos de acero de corte libre y microelectrónica.
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Fórmula química |
BI2S3 |
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Masa exacta |
514 |
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Peso molecular |
514 |
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m/z |
514 (100.0%), 516 (13.6%), 515 (2.4%) |
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Análisis elemental |
BI, 81.29; S, 18.71 |
Sulfuro de bismuto(BI2S3) es un compuesto inorgánico común con una amplia gama de usos, lo siguiente es una introducción detallada:
Materiales semiconductores
Es un material estable con importantes propiedades semiconductoras, y tiene propiedades ópticas, eléctricas, térmicas y de otro tipo únicas. Se usa ampliamente en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, como dispositivos fotosensibles, interruptores controlados con luz, sensores fotoeléctricos, tubos fotomultiplicadores, etc.
Láser de estado sólido
En los láseres semiconductores, las propiedades ópticas de BI2S3 tienen aplicaciones importantes en términos de longitud de onda del dispositivo y densidad de energía y estabilidad de longitud de onda láser. El cristal de granate de aluminio de itrio dopado con bi2s3 también es un material importante para fabricar láseres de alto rendimiento.
Materiales termoeléctricos
BI2S3 es un material termoeléctrico ampliamente utilizado en el campo termoeléctrico. Sus propiedades termoeléctricas se han estudiado ampliamente debido a sus no solo propiedades termoeléctricas fuertes sino también a baja conductividad térmica y buena estabilidad química. Por lo tanto, se usa ampliamente en la preparación de dispositivos termoeléctricos, como generadores, enfriadores, etc.
Drogas para el dolor neuropático
En los últimos años, BI2S3 se está estudiando ampliamente como un nuevo fármaco para el tratamiento del dolor neuropático debido a su notable efecto terapéutico en el tratamiento del dolor neuropático con efectos secundarios menos tóxicos.
Producción electrolítica de bismuto
BI2S3 es una de las principales materias primas del bismuto metálico, y la extracción de bismuto de BI2S3 requiere un proceso electrolítico, que se usa ampliamente en la producción industrial.
Joyería de vestuario
El cristal de Bi2S3 tiene un brillo metálico y una apariencia colorida similar al mineral de calcopirita natural, por lo tanto, se usa ampliamente en la fabricación de joyas de disfraces.
Sulfuro de bismuto(Bi₂s₃) cuenta con una amplia gama de aplicaciones en múltiples industrias, aprovechando sus propiedades físicas y químicas únicas.
En el campo de la optoelectrónica, que se destaca debido a sus características semiconductoras. Se usa ampliamente en células solares, donde ayuda a convertir la luz solar en energía eléctrica de manera eficiente. Además, su respuesta óptica no lineal lo convierte en un material valioso para dispositivos optoelectrónicos, como matrices de fotodiodos e instrumentos de espectroscopía infrarroja.
También encuentra la aplicación en la producción de otros compuestos de bismuto y como aditivo en aceros fáciles de cortar, mejorando la maquinabilidad de estos metales. En la industria de la microelectrónica, su capacidad para mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos a través del dopaje y la modificación lo convierte en un material solicitado para la investigación y el desarrollo.
Además, su potencial en catálisis y remediación ambiental se está explorando activamente. Sus propiedades catalíticas se pueden mejorar a través de modificaciones, por lo que es un candidato prometedor para catalizar reacciones químicas y tratar contaminantes.
En resumen, su versatilidad y propiedades únicas lo posicionan como un material clave en optoelectrónica, ciencia de los materiales y potencialmente otros campos emergentes, que contribuyen a los avances en tecnología y sostenibilidad.
Métodos de síntesis
- El método de precipitación química implica la reacción entre el nitrato de bismuto y el sulfuro de sodio. La reacción tiene lugar en una solución acuosa y da como resultado la formación del precipitado del producto.
Bi (no3) 3 + 3 na2s->Bi2s 3 + 6 nano3
- La reacción se lleva a cabo en varios pasos. Primero, el nitrato de bismuto se disuelve en agua para formar una solución clara. Luego se agrega sulfuro de sodio a la solución, y la mezcla se agita vigorosamente. El producto resultante es un precipitado gris oscuro. El precipitado se lava varias veces con agua desionizada y se seca a baja temperatura.
- El método de precipitación química es un método simple y rentable para sintetizarlo. Sin embargo, la pureza del producto no está garantizada, y la reacción debe controlarse cuidadosamente para evitar la formación de impurezas.
- El método de síntesis hidrotérmica implica la reacción entre las sales de bismuto y el sulfuro de hidrógeno en un vaso de alta presión. La reacción tiene lugar a altas temperaturas y presiones, lo que resulta en la formación de cristales del producto.
- El proceso implica disolver sales de bismuto en el agua para formar una solución. Luego, la solución se transfiere a un recipiente de alta presión, donde se agrega gas de sulfuro de hidrógeno. La mezcla se calienta a alta temperatura y presión, y la reacción tiene lugar. El producto resultante es una forma cristalina que puede cosecharse mediante filtración y lavado.
- El método de síntesis hidrotérmica es un método confiable para sintetizar purosulfuro de bismutocristales. Sin embargo, el proceso requiere equipos especializados y lleva mucho tiempo.
- El método de síntesis solvotérmica implica la reacción entre las sales de bismuto y un solvente en un recipiente de alta presión. La reacción tiene lugar a altas temperaturas y presiones, lo que resulta en la formación de cristales del producto.
- El proceso implica disolver sales de bismuto en un disolvente como etilenglicol o dimetilformamida para formar una solución. La solución se transfiere a un recipiente de alta presión, donde se calienta a alta temperatura y presión. La reacción tiene lugar, y el producto resultante es una forma cristalina que puede cosecharse mediante filtración y lavado.
- El método de síntesis solvotérmica es un método confiable para sintetizar cristales de productos puros. Sin embargo, el proceso requiere equipos especializados y lleva mucho tiempo.
- El método de pirólisis en aerosol implica la reacción entre las sales de bismuto y una corriente de gas de alta temperatura. La reacción tiene lugar en una boquilla de pulverización especialmente diseñada, lo que resulta en la formación de partículas de TI.
- El proceso implica disolver sales de bismuto en un disolvente y luego rociar la solución en una corriente de gas de alta temperatura. La temperatura de la corriente de gas hace que el solvente se evapore, dejando atrás las partículas. Las partículas se recogen en un filtro y se lavan con un solvente para eliminar las impurezas.
- El método de pirólisis en aerosol es un método simple y rentable para sintetizarlo. Sin embargo, el proceso puede requerir optimización para lograr el tamaño y la pureza de partícula deseados.
- El método de deposición de vapor químico implica la reacción entre las moléculas precursoras de bismuto y el vapor de azufre en un reactor de alta temperatura. La reacción tiene lugar en un sustrato, lo que resulta en la formación de una película delgada.
- El proceso implica calentar moléculas precursoras de bismuto en una cámara de reacción e introducir un flujo de vapor de azufre. El vapor de azufre reacciona con las moléculas precursoras en el sustrato, formando una película delgada de ella. La película se puede cosechar despegando del sustrato o utilizando otras técnicas.
- El método de deposición de vapor químico es un método confiable para sintetizar películas delgadas con un grosor y pureza precisos. Sin embargo, el proceso requiere equipos y experiencia especializados.
En conclusión, se puede sintetizar utilizando varios métodos, cada uno con sus ventajas y desventajas. La elección del método depende de la pureza deseada, el tamaño de la partícula y la aplicación.
Sulfuro de bismuto, denotado químicamente como bi₂s₃, es un compuesto inorgánico con propiedades y aplicaciones distintas en varios campos. Este compuesto pertenece a la familia de calcogenuros, específicamente sulfuros, donde el bismuto, un metal posterior a la transición, forma enlaces con azufre, un no metal en el grupo de calcógeno.
La característica más notable es su coloración única. Comúnmente existe en una forma vibrante e iridiscente negra o marrón oscuro, lo que le da una apariencia sorprendente en estados en polvo y cristalino. Esta coloración surge de su estructura cristalina y la forma en que la luz interactúa con los átomos de bismuto y azufre dentro de la red.
Las aplicaciones principalmente en el campo de los pigmentos y la optoelectrónica. Debido a su intenso color y estabilidad, se usa como pigmento en pinturas, recubrimientos y plásticos, agregando una calidad estética distinta a estos materiales. En optoelectrónica, sus propiedades semiconductoras lo convierten en un candidato potencial para su uso en células fotovoltaicas y otros dispositivos que convierten la luz en electricidad. La investigación está en curso para explorar su máximo potencial en estas tecnologías avanzadas.
Además, se ha estudiado por sus posibles propiedades catalíticas. Ciertas modificaciones o dopaje con otros elementos pueden mejorar su capacidad para catalizar las reacciones químicas, por lo que es un objetivo para las aplicaciones en catálisis y remediación ambiental.
Desde una perspectiva de síntesis, se puede preparar a través de varios métodos, incluidas las reacciones de precipitación, la síntesis solvotérmica y otras rutas químicas. Estos métodos ofrecen diferentes grados de control sobre el tamaño de partícula, la forma y la cristalinidad del material resultante, lo que permite la adaptación de propiedades para aplicaciones específicas.
En resumen, con su sorprendente coloración y propiedades versátiles, es prometedora para diversas aplicaciones en pigmentos, optoelectrónica, catálisis y potencialmente otras áreas. A medida que continúa la investigación, es probable que surjan nuevos usos y optimizaciones de este compuesto intrigante.
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