Не только «золото дураков»: как сульфиды дарят яркость экранам и скорость микрочипам

Вы наверняка слышали про пирит — минерал, который из‑за блеска путают с золотом и называют «золотом дураков». Но халькогениды и сульфиды — это гораздо больше, чем просто красивые камни: они незаметно, но существенно улучшают нашу повседневную жизнь. В материале газеты «За науку» Елена Харнутова, кандидат химических наук, доцент кафедры техносферной безопасности и аналитической химии АлтГУ, рассказывает, как благодаря этим соединениям работают современные гаджеты с яркими экранами, автомобили служат дольше, топливо становится экологичнее, а в медицине появляются новые методы лечения. Узнайте, как минералы из древних легенд превратились в ключевые компоненты высоких технологий, помогают очищать нефть с эффективностью более 80% и даже борются с раковыми клетками — всё это в нашем материале.

Как халькогениды и сульфиды попадают в наши гаджеты?

• Ноутбук. Авторство: JaayJay. Собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5679646

Халькогениды и сульфиды металлов — незаметные, но важные компоненты современных гаджетов, которые напрямую влияют на качество нашей повседневной жизни. Благодаря этим соединениям экраны смартфонов и мониторов радуют нас яркими и насыщенными цветами (например, сульфид кадмия даёт зелёное свечение, а сульфид цинка — синее), лазерные технологии обеспечивают надёжную космическую связь и точные экологические измерения, оптические диски позволяют многократно записывать и стирать информацию, а микрочипы в электронике работают всё быстрее и надёжнее. Проще говоря, без халькогенидов и сульфидов не было бы качественных дисплеев, долговечных накопителей данных и многих высокотехнологичных устройств, которые мы используем каждый день — от телефонов до систем спутниковой навигации.

Почему без сульфидов не обойтись в автомобиле и на заправке?

• Автозаправка. Бензин. CC0

Сульфиды важны для автомобилей и производства топлива: в машиностроении и авиации используют масла и смазки с сульфидами молибдена и вольфрама — они снижают износ деталей и работают при высоких температурах (до 300–400 °C на воздухе и до 1000 °C в вакууме), превосходя по эффективности другие смазочные материалы. На нефтеперерабатывающих заводах сульфид кобальта применяют как катализатор для гидрирования, а сульфид никеля — при гидрогенизации и дегидрогенизации: это позволяет регулировать фракционный состав нефтепродуктов, удалять серо‑ и азотсодержащие соединения, повышать качество бензина и дизельного топлива и снижать объём вредных выбросов в атмосферу.

Могут ли сульфиды лечить? Разбираемся в медицинских применениях

• Грязелечение в Кисловодской бальнеогрязелечебнице. CC0

Сульфиды действительно применяются в медицине. Сульфид железа используют в грязелечении — в составе грязевых купаний и обёртываний для улучшения состояния кожи при атопическом дерматите и себорее. Сульфид цинка включают в состав кремов и мазей для лечения кожных заболеваний. Сульфид меди задействуют в фототермической терапии: он выступает фотопоглощающим материалом и при непрерывном лазерном облучении выделяет тепло, уничтожая раковые клетки без вреда для здоровых тканей. Кроме того, в медицинской диагностике и биотехнологиях применяют наночастицы сульфида серебра — они помогают распознавать биологические объекты, а наноразмерные сульфиды железа проявляют ферментоподобную активность, что тоже имеет медицинское значение.

Где мы встречаем халькогениды и сульфиды в повседневной жизни и путешествиях — от украшений до кремлевских куполов

Халькогениды и сульфиды встречаются в быту чаще, чем кажется, и приносят реальную пользу. Пирит (сульфид железа) используют в ювелирных украшениях — в народе его считают талисманом, который придаёт уверенность и силу. Дисульфид олова (SnS₂), известный как „сусальное золото“, применяют для золочения деревянных и гипсовых изделий — например, в мозаичных работах. В повседневной эксплуатации техники помогают смазки с сульфидами молибдена и вольфрама — они снижают износ деталей машин и оборудования.

• Купола храмов в московском Кремле покрыты сусальным золотом. Авторство: Uwe Brodrecht. 0979 - Moskau 2015 - Kreml, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56695494

Как сульфиды помогают очищать нефть: эффективность более 80%

• Нефть. Авторство: Nefronus. Собственная работа, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=94983250

Самое перспективное использование халькогенидов и сульфидов в промышленности — очистка нефти и нефтепродуктов от серы и серосодержащих соединений с помощью метода получения сульфидов металлов в среде н‑алканов: этот экологически безопасный подход (альтернатива традиционным способам синтеза с токсичным сероводородом) показал высокую эффективность — в смоделированном образце парафиновой нефти степень извлечения серы составила более 80%, что сопоставимо с эффективностью известных промышленных методов; дополнительно перспективным направлением считается получение композиций полиметакрилата, легированных сульфидом цинка (ZnS), — такие материалы обладают фотолюминесцентными свойствами и могут найти широкое применение в различных отраслях.