कोवेलाइट

कोवेलाइट (कोवेलिन के रूप में भी जाना जाता है) रासायनिक सूत्र CuS के साथ एक दुर्लभ कॉपर सल्फाइड खनिज है। यह इंडिगो ब्लू खनिज आमतौर पर सीमित मात्रा में एक द्वितीयक खनिज है और हालांकि यह तांबे का एक महत्वपूर्ण अयस्क नहीं है, यह खनिज संग्राहकों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है।

खनिज आम तौर पर कॉपर सल्फाइड जमाव के द्वितीयक संवर्धन (सुपरजीन (भूविज्ञान)) के क्षेत्रों में पाया जाता है। आमतौर पर च्लोकोसाइट, च्लोकोपीराइट, बोर्नाइट, enargite, पाइराइट और अन्य सल्फाइड पर कोटिंग के रूप में पाया जाता है, यह अक्सर अन्य खनिजों के स्यूडोमोर्फिक प्रतिस्थापन के रूप में होता है। पहला रिकॉर्ड माउंट वेसुवियस से है, जिसका औपचारिक नाम 1832 में एन. कोवेली के नाम पर रखा गया था।

रचना
कोवेलाइट बाइनरी कॉपर सल्फाइड समूह से संबंधित है, जिसका सूत्र Cu हैxSy और इसमें तांबे/सल्फर का अनुपात 1:2 से 2:1 (Cu/S) तक व्यापक हो सकता है। हालाँकि, यह श्रृंखला किसी भी तरह से निरंतर नहीं है और कोवेलाइट CuS की एकरूपता सीमा संकीर्ण है। सल्फर CuS से भरपूर सामग्रीx जहां x~ 1.1-1.2 मौजूद हैं, लेकिन वे सुपरस्ट्रक्चर (संघनित पदार्थ) का प्रदर्शन करते हैं, जो कई आसन्न इकाई कोशिकाओं में फैली संरचना के हेक्सागोनल ग्राउंड प्लेन का एक मॉड्यूलेशन है। यह इंगित करता है कि कोवेलाइट के कई विशेष गुण इस स्तर पर आणविक संरचना का परिणाम हैं।

जैसा कि कॉपर मोनोसल्फाइड के लिए वर्णित है, कोवेलाइट बनाने वाले परमाणुओं को औपचारिक ऑक्सीकरण अवस्था का असाइनमेंट भ्रामक है। सूत्र विवरण Cu का सुझाव देता प्रतीत हो सकता है2+, एस2−. वास्तव में परमाणु संरचना से पता चलता है कि तांबा और सल्फर प्रत्येक दो अलग-अलग ज्यामिति अपनाते हैं। हालाँकि फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी, चुंबकत्व और विद्युत गुण सभी Cu की अनुपस्थिति का संकेत देते हैं2+ (डी9) आयन. ऑक्साइड CuO के विपरीत, सामग्री एक चुंबकीय अर्धचालक नहीं है बल्कि कमजोर पॉली परमागनेटिस्म के साथ एक धातु कंडक्टर है|पाउली-पैरामैग्नेटिज्म। इस प्रकार, खनिज को Cu से युक्त के रूप में बेहतर वर्णित किया गया है+और एस−Cu के बजाय2+और एस2−. एस के गैर-बंद खोल वाले पाइराइट की तुलना में−युग्मन करके S बनता है22−, वहां केवल 2/3 सल्फर परमाणु मौजूद हैं। अन्य 1/3 अयुग्मित रहता है और Cu परमाणुओं के साथ मिलकर हेक्सागोनल परतें बनाता है जो बोरॉन नाइट्राइड (ग्रेफाइट संरचना) की याद दिलाती हैं। इस प्रकार, एक विवरण Cu+3S-एस22−धात्विक चालकता के लिए अग्रणी संयोजी बंध में एक डेलोकलाइज्ड छेद के साथ उपयुक्त प्रतीत होगा। हालाँकि बाद की बैंड संरचना गणना से संकेत मिलता है कि छेद अयुग्मित सल्फर की तुलना में सल्फर जोड़े पर अधिक स्थानीयकृत है। इसका मतलब यह है कि Cu+3S2−एस2−मिश्रित सल्फर ऑक्सीकरण अवस्था -2 और -1/2 के साथ अधिक उपयुक्त है। Cu के विस्तारित सूत्र के बावजूद+3S2−एस2- 1976 और 1993 के शोधकर्ताओं से, अन्य लोग विविधताएं लेकर आए हैं, जैसे Cu+4साथ2+2(एस2)2S2.

संरचना
कॉपर सल्फाइड के लिए, कोवेलाइट में एक जटिल लैमेलर संरचना होती है, जिसमें CuS और Cu की वैकल्पिक परतें होती हैं2S2 क्रमशः त्रिकोणीय तलीय (असामान्य) और चतुष्फलकीय समन्वय के तांबे के परमाणुओं के साथ। परतें एस-एस बांड (वान डेर वाल्स बलों पर आधारित) द्वारा जुड़ी हुई हैं जिन्हें एस के नाम से जाना जाता है2 डिमर. Cu2S2 परतों में सी-अक्ष (परतों के लंबवत) के साथ केवल एक एल/3 बंधन होता है, इस प्रकार एक पूर्ण दरार बनाने के लिए उस दिशा में केवल एक बंधन होता है {0001}। आंशिक रूप से भरे हुए 3पी ऑर्बिटल्स के कारण परतों में चालकता अधिक होती है, जिससे इलेक्ट्रॉन गतिशीलता में सुविधा होती है।

स्वाभाविक रूप से घटित
कोवेलाइट आमतौर पर जमाव में द्वितीयक तांबा खनिज के रूप में पाया जाता है। कोवेलाइट सतही निक्षेपों में अपक्षय वातावरण में बनने के लिए जाना जाता है जहां तांबा प्राथमिक सल्फाइड है। एक प्राथमिक खनिज के रूप में, कोवेलाइट का निर्माण जलतापीय  स्थितियों तक ही सीमित है, इस प्रकार तांबे के अयस्क जमा या ज्वालामुखीय उप-जलवायु के रूप में शायद ही कभी पाया जाता है।

सिंथेटिक
कोवेलाइट की अनूठी क्रिस्टल संरचना इसकी जटिल ऑक्सीडेटिव गठन स्थितियों से संबंधित है, जैसा कि कोवेलाइट को संश्लेषित करने का प्रयास करते समय देखा गया था। इसका गठन संबंधित सल्फाइड की स्थिति और इतिहास पर भी निर्भर करता है जिससे इसे प्राप्त किया गया था। प्रायोगिक साक्ष्य अमोनियम मेटावनाडेट (एनएच) दिखाते हैं4वो3) अन्य कॉपर सल्फाइड से कोवेलाइट के ठोस अवस्था परिवर्तन के लिए संभावित रूप से महत्वपूर्ण उत्प्रेरक होना। शोधकर्ताओं ने पता लगाया कि विभिन्न तापमानों पर सल्फेट को कम करने वाले बैक्टीरिया द्वारा हाइपोक्सिया (पर्यावरणीय) स्थितियों के तहत प्रयोगशाला में कोवेलाइट का भी उत्पादन किया जा सकता है। हालाँकि, आगे का शोध बाकी है, क्योंकि यद्यपि कोवेलाइट की प्रचुरता अधिक हो सकती है, इसके क्रिस्टल आकार की वृद्धि वास्तव में बैक्टीरिया की भौतिक बाधाओं से बाधित होती है। यह प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया गया है कि अमोनियम वैनाडेट्स की उपस्थिति अन्य कॉपर सल्फाइड के कोवेलाइट क्रिस्टल में ठोस अवस्था परिवर्तन में महत्वपूर्ण है।

घटना
मध्य यूरोप, चीन, ऑस्ट्रेलिया, पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका और अर्जेंटीना में बड़ी संख्या में इलाकों के साथ, कोवेलाइट की घटना दुनिया भर में व्यापक है। कई ओरोजेनिक बेल्ट के करीब पाए जाते हैं, जहां भौगोलिक वर्षा अक्सर मौसम में भूमिका निभाती है। प्राथमिक खनिज निर्माण का एक उदाहरण सिल्वर बो काउंटी, मोंटाना में 1,150 मीटर की गहराई पर हाइड्रोथर्मल नसों में पाया जाता है। एक द्वितीयक खनिज के रूप में, कोवेलाइट सुपरजीन (भूविज्ञान) संवर्धन क्षेत्र में अवरोही सतह के पानी के रूप में भी बनता है और उसी इलाके में हाइपोजीन सल्फाइड (पाइराइट और च्लोकोपाइराइट) पर कोवेलाइट को ऑक्सीकरण और पुन: जमा करता है। न्यू मैक्सिको के लाल बिस्तर  में कार्बनिक पदार्थ की जगह कोवेलाइट की एक असामान्य घटना पाई गई। खनिज के खोजकर्ता निकोला कोवेली (1790-1829), वनस्पति विज्ञान और रसायन विज्ञान के प्रोफेसर थे, हालांकि भूविज्ञान और ज्वालामुखी विज्ञान, विशेष रूप से माउंट वेसुवियस के विस्फोटों में रुचि रखते थे। इसके लावा के उनके अध्ययन से कोवेलाइट सहित कई अज्ञात खनिजों की खोज हुई।

अतिचालक
कोवेलाइट प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला पहला सुपरकंडक्टर था। CuS की रूपरेखा3 /CuS2 इलेक्ट्रॉन की अधिकता की अनुमति दें जो असाधारण रूप से कम तापीय हानि के साथ विशेष अवस्थाओं के दौरान अतिचालकता की सुविधा प्रदान करता है। सामग्री विज्ञान अब कोवेलाइट के कई अनुकूल गुणों से अवगत है और कई शोधकर्ता कोवेलाइट को संश्लेषित करने पर आमादा हैं। कोवेलाइट CuS सुपरकंडक्टिविटी अनुसंधान का उपयोग लिथियम बैटरी के कैथोड, अमोनियम गैस सेंसर और मेटल मैंने आपके सह भाई की जाँच की पतली फिल्मों के साथ  सौर विद्युत  में देखा जा सकता है।

लिथियम आयन बैटरी
लिथियम बैटरी के लिए वैकल्पिक कैथोड सामग्री में अनुसंधान अक्सर स्टोइकोमेट्री और कॉपर सल्फाइड की टेट्राहेड्रोन पैकिंग स्तरित संरचना में जटिल विविधताओं की जांच करता है। फायदे में सीमित विषाक्तता और कम लागत शामिल हैं। कोवेलाइट की उच्च विद्युत चालकता (10−3 एस सेमी−1) और एक उच्च सैद्धांतिक क्षमता कारक (560 एमएएच जी−1) फ्लैट डिस्चार्ज वक्र के साथ जब चक्र बनाम ली+/ली को क्षमता के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए निर्धारित किया गया है। निर्माण के तरीकों की विविधता भी कम लागत का एक कारक है। हालाँकि, चक्र स्थिरता और रासायनिक गतिकी के मुद्दे इसके अनुसंधान में भविष्य के विकास तक मुख्यधारा की लिथियम बैटरियों में कोवेलाइट के उपयोग की प्रगति को सीमित कर रहे हैं।

नैनोसंरचना
कोवेलाइट की इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और मुक्त छिद्र घनत्व विशेषताएँ इसे नैनोस्ट्रक्चर और नैनोक्रिस्टल के लिए एक आकर्षक विकल्प बनाती हैं क्योंकि वे संरचनाओं को आकार में भिन्न होने की क्षमता प्रदान करते हैं। हालाँकि, यह क्षमता सभी कॉपर सल्फाइड की प्लेट जैसी संरचना द्वारा सीमित हो सकती है। इसकी एनिसोट्रॉपिक विद्युत चालकता प्रयोगात्मक रूप से परतों के भीतर अधिक साबित हुई है (यानी सी-अक्ष के लंबवत)। शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि लगभग कोवेलाइट नैनोप्लेटलेट्स। दो एनएम मोटी, एक यूनिट सेल और दो तांबे परमाणु परतों के साथ, और लगभग 100 एनएम व्यास ऑक्सीजन कटौती प्रतिक्रियाओं (ओआरआर) में विद्युत उत्प्रेरक के लिए आदर्श आयाम हैं। बेसल तल अधिमान्य ऑक्सीजन अवशोषण का अनुभव करते हैं और बड़ा सतह क्षेत्र इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की सुविधा प्रदान करता है। इसके विपरीत, परिवेशीय स्थितियों के साथ, चार एनएम चौड़ाई और 30 एनएम से अधिक व्यास वाले नैनोप्लेटलेट्स को प्रयोगात्मक रूप से कम लागत और ऊर्जा के साथ संश्लेषित किया गया है। इसके विपरीत, कोवेलाइट नैनोकणों में देखी गई स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन प्रतिध्वनि को हाल ही में नैनोक्रिस्टल के लिए स्टोइकोमेट्री-निर्भर ऊर्जा अंतराल कुंजी से जोड़ा गया है। इस प्रकार, कोवेलाइट CuS के साथ नैनोस्ट्रक्चर के उपयोग से भविष्य के रासायनिक संवेदी उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य उपकरणों की खोज की जा रही है।

यह भी देखें

 * खनिजों की सूची
 * लोगों के नाम पर रखे गए खनिजों की सूची

संदर्भ