mini|Nickelarsenid-Struktur, in der die meisten Chromsulfide (mit Leerstellen) kristallisieren Chromsulfide sind eine Stoffgruppe aus der anorganischen Chemie und umfassen Verbindungen der Elemente Chrom und Schwefel in verschiedenen Verhältnissen. Neben den stöchiometrischen Chrom(II)-sulfid und Chrom(III)-sulfid sind auch noch eine Reihe von nicht-stöchiometrischen Phasen wie Cr3S4 oder Cr5S6 bekannt.
Vorkommen Mehrere Chromsulfide wurden in Mineralen vor allem in Meteoriten gefunden. So kommt Cr3S4 als Brezinait vor und wurde erstmals im Tucson-Meteorit gefunden.T. E. Bunch, Louis H. Fuchs: A new mineral: Brezinaite, Cr3S4, and the Tucson meteorite. In: American Mineralogist. Band 54, Nr. 11–12, 1969, S. 1509–1518 (online, pdf). Cr5S6 wurde im Murchinson-Meteorit gefunden und als Murchisit bezeichnet.Ma Chi, John R. Beckett, George R. Rossman: Discovery of a New Chromium Sulfide Mineral, Cr5S6 in Murchison. In: Meteoritics and Planetary Science. Band 45, Nr. S1, Seite A124, . Charles Upham Shepard beschrieb Chrom(III)-sulfid als Bestandteil des Bishopville-Meteoriten und nannte das Mineral Schreibersit, jedoch ist seine Entdeckung nicht anerkannt und gilt als fragwürdig. Schreibersit wird mittlerweile als Bezeichnung für ein anderes Mineral verwendet.Schreibersite (of Shephard) In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 5. April 2026. Auch Chrom(II)-sulfid wurde möglicherweise im Fernen Osten Russlands entdeckt, jedoch ist auch diese Entdeckung nicht anerkannt es wurde auch kein Name für dieses Mineral vergeben.UM1965-09-S:Cr. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 5. April 2026.
Gewinnung und Darstellung Die Chromsulfide lassen sich aus den Elementen im jeweils benötigten Verhältnis herstellen. Die Synthese erfolgt im Vakuum bei 1000 °C.F. Jellinek: The structures of the chromium sulphides. In: Acta Crystallografica. Band 10, 1957, S. 620–628, .
Eigenschaften Die Strukturen der Chromsulfide leiten sich von der Nickelarsenid-Struktur ab und liegt im Chrom(II)-sulfid CrS vor. Diese kann man als hexagonale Kugelpackung von Sulfidionen auffassen, deren Oktaederlücken vollständig mit Chrom-Kationen gefüllt sind. Bei den weiteren Phasen mit höherem Schwefelanteil ist ein Teil der Oktaederlücken nicht mehr besetzt. Die Lücken treten dabei in einer Schichtstruktur auf, wobei eine vollständige Chromschicht mit einer nur teilweise gefüllten abwechseln. Im Cr5S6 sind 2/3 der Oktaederlücken in dieser Schicht besetzt, im Cr2S3 1/3. Chrom(III)-sulfid besitzt zudem zwei Modifikationen, die eine trigonale bzw. rhomboedrische Struktur besitzen.Antoine Maignan, Emmanuel Guilmeau, Franck Gascoin, Yohann Bréard, Vincent Hardy: Revisiting some chalcogenides for thermoelectricity. In: Sci. Technol. Adv. Mater. Band 13, 2012, Artikel 053003, .
Mit der Änderung der Struktur gehen auch Änderungen in den magnetischen und elektronischen Eigenschaften des Materials einher. So ist CrS ein Antiferromagnet mit einer Néel-Temperatur von 177 °C, Cr5S6 unterhalb von −123 °C antiferromagnetisch und bis zur Curie-Temperatur von 27 °C ein Ferrimagnet.M. Koyama, H. Sato, Y. Ueda, C. Hirai, M. Taniguchi: Electronic structure of Cr1−δS (δ=0, 0.17) with NiAs-type crystal structure. In: Solid State Communications. Band 125, Nr. 5, 2003, S. 243–246, . Cr3S4 ist dagegen wieder antiferromagnetischM. Yuzuri, M. Sato: Magnetic properties of the Cr3S4−xTex. In: Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Band 70, Nr. 1–3, 1987, S. 221–222, . und Cr2S3 ferrimagnetisch.Motoyoshi Yuzuri, Yoji Nakamura: Origin of Ferrimagnetism in Compounds, Cr5S6 and Cr2S3. In: J. Phys. Soc. Jpn. Band 19, 1964, S. 1350–1354, . Auch die Leitfähigkeit ändert sich. So ist CrS ein Halbleiter, während Cr5S6 und auch Cr3S4 metallische Leitfähigkeit zeigen.D. Babot, M. Chevreton: Conductibilité electrique aux basses températures des composés binaires Cr2X3 et Cr3X4 (X = S, Se ou Te). In: Journal of Solid State Chemistry. Band 8, Nr. 2, 1973, S. 166–174, . Dünne Cr2S3-Schichten zeigen wieder Halbleiter-Eigenschaften.Bing Yao et al.: Growth of wafer-scale chromium sulphide and selenide semiconductor films. In: Journal of Physics: Condensed Matter. Band 35, Nr. 33, Artikel 335302, .
Unter hohem Druck (13 GPa) konnte auch eine sehr schwefelhaltige Hochdruckphase mit der Zusammensetzung CrS3 dargestellt werden. Diese hat eine orthorhombische Kristallstruktur und enthält Disulfid-Ionen.Hiroshi Fukuoka, Naomi Kawata, Masahiro Furuta, Yuta Katakami, Sota Kimura, Kei Inumaru: High-Pressure Synthesis and Crystal Structure of the Sulfur-Richest Chromium Sulfide CrS3 Composed of Cr(III) and Disulfide Ions. In: Inorganic Chemistry. Band 59, Nr. 18, 2020, S. 13320–13325, . Phase CrS Cr5S6 Cr3S4 Douglas C. Colgan, Anthony V. Powell: A combined time-of-flight powder neutron and powder X-ray diffraction study of ternary chromium sulfides, VxCr3 –xS4(0⩽x⩽1.0). In: Journal of Materials Chemistry. Band 6, 1996, S. 1579–1584, . Cr2S3 rhomb. Cr2S3 trig. Kristallsystem hexagonal trigonal monoklin rhomboedrisch trigonal Raumgruppe Gitterparameter a = 3,469 Åc = 5,786 Å a = 5,98 Åc = 11,509 Å a = 5,9 Åb = 3,4 Åc = 11,2 Åβ = 91,4° a = 5,9339(1) Åc = 16,67724(4) Å a = 5,9441(1) Åc = 11,20339(2) Å
Einzelnachweise
Kategorie:Stoffgruppe