矿物质颜料雄黄和雌黄的结构和性质的理论研究

雄黄As4S4和雌黄As2S3是低毒的中国画传统矿物质颜料的黄色颜料,而砒霜As2O3是著名的剧毒物,砷化物的毒性与其水溶性有关.为研究雄黄和雌黄的稳定性和水溶性,应用B3LYP/6-31G(d)方法计算了As4S4、As2S3、As2O3、As2O5、As4S3和As4S5的分子结构.研究发现:由于S的价层原子轨道能比O的高从而更接近As的价原子轨道能,故形成的AsS键强度远高于AsO键,AsS键极性远小于AsO键.而且,砷的硫化物中还具有较强的AsAs非极性键,故砷的硫化物均具有较高的稳定性.与砷的氧化物中原子的高电荷密度相反,砷的硫化物中As、S的正、负电荷密度很小,与水的相互作用很弱.因此,砷的硫化物的水溶性很小,尤其是D2d点群的雄黄As4S4和D3h点群的雌黄As2S3更是非极性分子,更难溶于水故毒性低,作为国画颜料画成的壁画或宣传画不怕受潮,不容易受雨水的侵蚀变色.