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Quecksilbersulfid
Quecksilbersulfid (HgS) ist eine chemische Verbindung aus Quecksilber und Schwefel. Es gehört zur Gruppe der II-VI-Verbindungshalbleiter und existiert in …
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Einordnung und Eigenschaften
Quecksilbersulfid ist eine chemische Verbindung aus Quecksilber und Schwefel. Die Verhältnisformel lautet HgS. Es gehört zur Gruppe der II-VI-Verbindungshalbleiter und kommt in drei verschiedenen Modifikationen vor. Modifikationen sind unterschiedliche kristalline Formen desselben Stoffes.
Quecksilbersulfid bildet geruchlose, rote Kristalle. Es ist ein Feststoff mit einer molaren Masse von 232,65 g·mol⁻¹ und einer Dichte von 8,1 g·cm⁻³. Der Schmelzpunkt liegt bei 386 °C, der Siedepunkt bei 584 °C. In Wasser ist Quecksilbersulfid praktisch unlöslich.
Weitere Namen sind Zinnober, Quecksilber(II)-sulfid und C. I. Pigment Red 106. Die CAS-Nummer lautet 1344-48-5, die EG-Nummer 215-696-3. Für die Gefahrenkennzeichnung sind unter anderem der H-Satz H317, der EUH-Satz EUH031 und der P-Satz P280 angegeben. Die genannten Stoffdaten gelten, sofern nicht anders vermerkt, bei Standardbedingungen von 0 °C und 1000 hPa.
Gewinnung der Modifikationen
Die schwarze Modifikation kann aus einer wässrigen Lösung von Quecksilber(II)-chlorid hergestellt werden. Dabei werden EDTA und Ammoniumnitrat zugesetzt; anschließend reagiert die Lösung mit Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Die Reaktionsgleichung lautet:
HgCl₂ + H₂S + 2 NH₃ → HgS + 2 NH₄Cl
Die rote Modifikation lässt sich gewinnen, indem Quecksilber(II)-acetat mit Schwefelwasserstoff in heißem Eisessig umgesetzt wird. Dabei entsteht neben Quecksilbersulfid Essigsäure:
Hg(CH₃COO)₂ + H₂S → HgS + 2 CH₃COOH
Die schwarze Modifikation wandelt sich beim Erhitzen in die rote Modifikation um. Die Herstellung kann somit auch durch eine gezielte Umwandlung der schwarzen in die rote Form erfolgen.
Kristalline Formen
Alle drei Modifikationen von Quecksilbersulfid kommen in der Natur als Minerale vor und können auch synthetisch hergestellt werden.
Die trigonale Modifikation heißt Cinnabarit. Sie ist landläufig als Zinnober bekannt und gab der Farbe Zinnoberrot ihren Namen. Als Pigment wird sie daher mit der roten Erscheinungsform von Quecksilbersulfid verbunden.
Die kubisch kristallisierende Form heißt Metacinnabarit und wird auch Quecksilbermohr genannt. Sie ist die schwarze Modifikation. Sie entsteht, wenn zu einer Quecksilbersalzlösung Schwefelwasserstoff gegeben wird. Wegen der besseren Handhabung kann der Schwefelwasserstoff direkt in der Reaktionslösung aus Thioacetamid erzeugt werden. Dazu wird Thioacetamid in alkalischem Medium erhitzt.
Die dritte Form ist Hypercinnabarit. Diese Modifikation kristallisiert hexagonal. Damit unterscheiden sich die drei Formen vor allem durch ihre Kristallstruktur: Cinnabarit ist trigonal, Metacinnabarit kubisch und Hypercinnabarit hexagonal.
Pigment und Bindung von Quecksilber
Quecksilbersulfid wird als rotes Pigment verwendet. Die rote Farbe wird als Zinnoberrot bezeichnet. Die extrem hohe Schwerlöslichkeit ist für seine Eigenschaften und seine Verwendung besonders wichtig. Das Löslichkeitsprodukt von HgS in Wasser beträgt etwa 10⁻⁵⁴ mol²·l⁻².
Nach der Darstellung im Artikel ist Quecksilbersulfid aufgrund dieser extrem hohen Schwerlöslichkeit im Gegensatz zu fast allen anderen Quecksilberverbindungen ungiftig. Elementares Quecksilber kann durch Reaktion mit Schwefel in die rote Modifikation von Quecksilbersulfid umgewandelt werden. Diese Umwandlung kann prinzipiell genutzt werden, um das Quecksilber zur Entsorgung unter Tage einzulagern, also einer Endlagerung zuzuführen.