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硫化亞鐵的顏色會什么是黑色的
2025-11-24
硫化亞鐵(FeS)的顏色呈現黑色,主要源于其電子結構和晶體結構對光的吸收特性,具體原因如下:
1. 電子躍遷與光吸收
FeS 中,鐵(Fe²?)的3d軌道電子與硫(S²?)的價電子之間存在電荷轉移躍遷(Fe²? → S²?的電荷轉移)。這種躍遷會強烈吸收可見光(尤其是高能量光子如藍、綠光),導致反射光中僅剩低能量的黑色或暗灰色。
類似現象也出現在其他過渡金屬硫化物中(如FeS?、CuS),但FeS的電荷轉移效率更高,吸收更徹底。

2. 晶體缺陷與金屬性
FeS 的晶體結構(如六方或四方晶系)常存在非化學計量比(如Fe???S,x≈0.05-0.1),導致鐵空位和自由電子。這些缺陷增強了金屬性導電,使材料對光的吸收無選擇性(類似金屬的黑色表面)。
實驗表明,FeS 的能帶間隙接近0 eV(半金屬特性),可見光光子能量(1.6-3.1 eV)遠超其帶隙,因此全波段光被吸收,無特定顏色反射。
3. 對比其他硫化物
黃鐵礦(FeS?):因S?²?二聚體存在,帶隙較大(~0.9 eV),吸收邊在紅外區,反射金黃色。
硫化銅(CuS):銅的d-d躍遷導致藍綠色吸收,剩余光呈黑色(但機制與FeS不同)。
總結

FeS 的黑色是電荷轉移躍遷與金屬性缺陷能級共同作用的結果:前者吸收可見光,后者消除選擇性反射。這一特性使其成為天然黑色顏料(如古代壁畫)和光伏吸收層的研究材料。












