Titan(IV)-sulfid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Titan(IV)-sulfid
__ Ti4+     __ S2−
Allgemeines
Name Titan(IV)-sulfid
Verhältnisformel TiS2
CAS-Nummer 12039-13-3
PubChem 61544
Kurzbeschreibung

grünes Pulver mit Geruch nach faulen Eiern [1]

Eigenschaften
Molare Masse 112,01 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

3,22 g·cm−3 [1]

Löslichkeit

reagiert mit Wasser unter Freisetzung von Schwefelwasserstoff [1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
02 – Leicht-/Hochentzündlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 261​‐​315​‐​319​‐​335
EUH: 031
P: 231+232​‐​302+352​‐​305+351+338​‐​231​‐​405​‐​501Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2][1]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 31​‐​36/37/38
S: 26​‐​28
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Titan(IV)-sulfid oder Titandisulfid ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Sulfide mit der Formel TiS2.

Darstellung[Bearbeiten]

Titandisulfid kann aus Titantetrachlorid TiCl4 und Schwefelwasserstoff H2S hergestellt werden.[3]

\mathrm{TiCl_4 + 2 \ H_2S \longrightarrow TiS_2 + 4 \ HCl}

Ebenfalls möglich ist die Synthese aus den Elementen.[4]

\mathrm{Ti + 2 \ S \longrightarrow TiS_2}

Eigenschaften[Bearbeiten]

Titandisulfid ist ein bronzefarbenes, diamagnetisches kristallines Pulver.[3] Die Kristalle weisen eine Schichtstruktur auf, nämlich die Cadmiumiodid-Struktur.[3] Dabei sind die Schwefelatome in einer hexagonal dichtesten Kugelpackung angeordnet. Die Titanionen besetzen die Oktaederlücken zwischen jeder übernächsten Anionenschicht.

Die Verbindung ist gegenüber Feuchtigkeit empfindlich. Der Kontakt mit Wasser, vor allem aber wässrigen Säuren führt zur Hydrolyse und Bildung von Schwefelwasserstoff und Titandioxid.[5] Der Stoff ist aufgrund des Sulfidgehaltes brennbar, wobei Schwefeldioxid-Gas entsteht. Bei Raumtemperatur ist es luftbeständig, geht jedoch bei Erhitzen an Luft in Titandioxid über. Durch Salpetersäure sowie heiße konzenztrierte Schwefelsäure wird es unter Schwefelabscheidung zersetzt. Von siedender Natron- und Kalilauge wird es unter Bildung von Alkalititanat und Alkalisulfid gelöst.[4]

Titandisulfid hat eine elektrische Leitfähigkeit, die einem Halbmetall entspricht, was bei der Verwendung in Batterien den Vorteil hat, dass keine Stoffe wie z.B. Ruß zur Erhöhung der Leitfähigkeit zugesetzt werden müssen.[6]

Titandisulfid kann (wie z.B. auch Graphit) in seine Schichtstruktur reversibel Lithium einlagern (Interkalation), wobei LixTiS2 entsteht, mit x zwischen 0 und 1. Es können auch N-Basen, wie NH3, N2H4, Säureamide eingelagert werden.[4]

Verwendung[Bearbeiten]

Titandisulfid wird als festes Schmiermittel benutzt. Außerdem kann es als Elektrodenmaterial in Lithiumbatterien oder Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet werden, wobei das niedrige Atomgewicht von Titan von Vorteil ist.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f Datenblatt Titan(IV)-sulfid bei AlfaAesar, abgerufen am 23. August 2011 (JavaScript erforderlich).
  2. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  3. a b c Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie 91–100. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin, New York 1985, ISBN 311007511-3, S. 1065.
  4. a b c  Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II, Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1371.
  5. Eintrag zu Titan(IV)-sulfid bei ChemicalBook, abgerufen am 19. September 2011.
  6. M. S. Whittingham: Lithium Batteries and Cathode Materials, Chem. Rev. 104 (2004) 4273