Сульфид кадмия - Cadmium sulfide
|
|||
|
|||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Другие имена | |||
| Идентификаторы | |||
|
3D модель ( JSmol )
|
|||
| ЧЭБИ | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard |
100.013.771 
|
||
| Номер ЕС | |||
| 13655 | |||
|
PubChem CID
|
|||
| Номер RTECS | |||
| UNII | |||
| Номер ООН | 2570 | ||
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Характеристики | |||
| Cd S | |||
| Молярная масса | 144,47 г · моль -1 | ||
| Появление | Твердое вещество от желто-оранжевого до коричневого. | ||
| Плотность | 4,826 г / см 3 , твердое вещество. | ||
| Температура плавления | 1750 ° C (3180 ° F; 2020 K) 10 МПа | ||
| Точка кипения | 980 ° С (1800 ° F, 1250 К) ( сублимация ) | ||
| нерастворимый | |||
| Растворимость | растворим в кислоте очень мало растворим в гидроксиде аммония |
||
| Ширина запрещенной зоны | 2,42 эВ | ||
| -50,0 · 10 −6 см 3 / моль | |||
|
Показатель преломления ( n D )
|
2,529 | ||
| Состав | |||
| Шестиугольная , Кубическая | |||
| Термохимия | |||
|
Стандартная мольная
энтропия ( S |
65 Дж · моль −1 · K −1 | ||
|
Std энтальпия
формации (Δ F H ⦵ 298 ) |
−162 кДж · моль −1 | ||
| Опасности | |||
| Паспорт безопасности | ICSC 0404 | ||
| Пиктограммы GHS |
 
|
||
| Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
| H302 , H341 , H350 , H361 , H372 , H413 | |||
| P201 , P202 , P260 , P264 , P270 , P273 , P281 , P301 + 312 , P308 + 313 , P314 , P330 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | Не воспламеняется | ||
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
|
LD 50 ( средняя доза )
|
7080 мг / кг (крыса, перорально) | ||
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
|
PEL (Допустимо)
|
[1910.1027] TWA 0,005 мг / м 3 (как Cd) | ||
|
REL (рекомендуется)
|
Ca | ||
|
IDLH (Непосредственная опасность)
|
Ca [9 мг / м 3 (в виде Cd)] | ||
| Родственные соединения | |||
|
Другие анионы
|
Оксид кадмия Селенид кадмия |
||
|
Другие катионы
|
Сульфид цинка Сульфид ртути |
||
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|||
 проверить ( что есть ?)
  |
|||
| Ссылки на инфобоксы | |||
Сульфид кадмия - неорганическое соединение с формулой CdS. Сульфид кадмия - твердое вещество желтого цвета. Это происходит в природе с двумя различными кристаллическими структурами , как редкие минералы гринокита и hawleyite , но чаще встречаются в качестве примеси заместителя в сходной структуре цинк руды сфалерит и вюрцит , которые являются основными экономическими источниками кадмия. Как соединение, которое легко выделить и очистить, это основной источник кадмия для всех коммерческих применений. Его яркий желтый цвет привел к его использованию в качестве пигмента для желтой краски «желтый кадмий» в 18 веке.
Производство
Сульфид кадмия можно получить осаждением из растворимых солей кадмия (II) сульфид-ионом. Эта реакция была использована для гравиметрического анализа и качественного неорганического анализа .
Препаративный путь и последующая обработка продукта влияют на получаемую полиморфную форму (т. Е. Кубическая или гексагональная). Утверждалось, что методы химического осаждения приводят к кубической форме цинковой обманки .
Производство пигмента обычно включает осаждение CdS, промывку твердого осадка для удаления растворимых солей кадмия с последующим прокаливанием (обжигом) для преобразования его в гексагональную форму с последующим измельчением для получения порошка. Когда требуются селениды сульфида кадмия, CdSe осаждается совместно с CdS, и на стадии прокаливания образуется сульфоселенид кадмия.
Сульфид кадмия иногда связывают с сульфатредуцирующими бактериями.
Пути к тонким пленкам CdS
Специальные методы используются для производства пленок CdS в качестве компонентов некоторых фоторезисторов и солнечных элементов. В методе химического осаждения из ванны тонкие пленки CdS были приготовлены с использованием тиомочевины в качестве источника сульфидных анионов и буферного раствора аммония для контроля pH:
- Cd 2+ + H 2 O + (NH 2 ) 2 CS + 2 NH 3 → CdS + (NH 2 ) 2 CO + 2 NH 4 +
Сульфид кадмия может быть получен с использованием методов газофазной эпитаксии металлоорганических соединений и методов MOCVD путем реакции диметилкадмия с диэтилсульфидом :
- Cd (CH 3 ) 2 + Et 2 S → CdS + CH 3 CH 3 + C 4 H 10
Другие методы производства пленок из CdS включают:
- Золь – гель методы
- Распыление
- Электрохимическое осаждение
- Распыление предшественником соли кадмия, соединения серы и присадки
- Трафаретная печать с использованием суспензии, содержащей диспергированный CdS
Реакции
Сульфид кадмия растворяется в кислотах.
- CdS + 2 HCl → CdCl 2 + H 2 S
При облучении светом растворов сульфидов, содержащих диспергированные частицы CdS, образуется газообразный водород:
- H 2 S → H 2 + S ΔH f = +9,4 ккал / моль
Предлагаемый механизм включает пары электрон / дырка, возникающие при поглощении падающего света сульфидом кадмия с последующим их взаимодействием с водой и сульфидом:
- Создание электронно-дырочной пары
- CdS + hν → e - + дырка +
- Реакция электрона
- 2e - + 2H 2 O → H 2 + 2OH -
- Реакция отверстия
- 2отр. + + S 2- → S
Структура и физические свойства
Сульфид кадмия, как и сульфид цинка , имеет две кристаллические формы. Более стабильная гексагональная структура вюрцита (найденная в минерале Гринокит ) и кубическая структура цинковой обманки (найденная в минерале Хавлейт ). В обеих этих формах атомы кадмия и серы четырехкоординированы. Также существует форма высокого давления со структурой каменной соли NaCl.
Сульфид кадмия является полупроводником с прямой запрещенной зоной (ширина запрещенной зоны 2,42 эВ ). Близость его запрещенной зоны к длинам волн видимого света придает ему цветной вид. Помимо этого очевидного свойства в результате появляются другие свойства:
- проводимость увеличивается при облучении (что приводит к использованию в качестве фоторезистора )
- в сочетании с полупроводником p-типа он образует основной компонент фотоэлектрического ( солнечного ) элемента, а солнечный элемент CdS / Cu 2 S был одним из первых эффективных элементов, о которых сообщалось (1954 г.)
- при легировании, например, Cu + (« активатор ») и Al 3+ («соактиватор») CdS люминесцирует при возбуждении электронным пучком ( катодолюминесценция ) и используется в качестве люминофора.
- и полиморфы являются пьезоэлектрическими и гексагональным также пироэлектрической
- электролюминесценция
- Кристаллы CdS могут действовать как усиливающая среда в твердотельном лазере.
- В тонкопленочной форме CdS можно комбинировать с другими слоями для использования в некоторых типах солнечных элементов. CdS также был одним из первых полупроводниковых материалов, которые использовались для тонкопленочных транзисторов (TFT). Однако интерес к составным полупроводникам для TFT в значительной степени ослаб после появления технологии аморфного кремния в конце 1970-х годов.
- Тонкие пленки CdS могут быть пьезоэлектрическими и используются в качестве преобразователей, которые могут работать на частотах в диапазоне ГГц.
- Наноленты CdS демонстрируют чистое охлаждение из-за аннигиляции фононов во время антистоксовой люминесценции на ~ 510 нм. В результате было продемонстрировано максимальное падение температуры на 40 и 15 К при накачке нанолент лазером с длиной волны 514 или 532 нм.
Приложения
Пигмент
CdS используется в качестве пигмента в пластмассах, демонстрируя хорошую термостойкость, устойчивость к свету и погодным условиям, химическую стойкость и высокую непрозрачность. В качестве пигмента CdS известен как желтый кадмий (желтый пигмент CI 37). По состоянию на 1982 год ежегодно производилось около 2000 тонн кадмия, что составляло около 25% коммерчески перерабатываемого кадмия.
Историческое использование в искусстве
Широкая коммерческая доступность сульфида кадмия с 1840-х годов привела к его принятию художниками, особенно Ван Гогом , Моне (в его лондонских сериях и других работах) и Матиссе ( Купальщицы у реки 1916–1919). Присутствие кадмия в красках использовалось для обнаружения подделок на картинах, предположительно созданных до XIX века.
Решения CdS-CdSe
CdS и CdSe образуют друг с другом твердые растворы. Увеличение количества селенида кадмия дает пигменты, близкие к красному, например пигмент CI оранжевый 20 и пигмент CI красный 108.
Такие твердые растворы являются компонентами фоторезисторов (светозависимых резисторов), чувствительных к видимому и ближнему инфракрасному свету.
Безопасность
Сульфид кадмия токсичен, особенно опасен при вдыхании в виде пыли, а соединения кадмия в целом классифицируются как канцерогенные . Сообщалось о проблемах биосовместимости при использовании CdS в качестве красок в татуировках .
использованная литература
внешние ссылки
- Информация о сульфиде кадмия (II) на веб-сайте Webelements
- Монография МАИР: "Кадмий и соединения кадмия" Последний доступ ноябрь 2005 г.
- Международная карта химической безопасности 0404
- Национальный кадастр загрязнителей - кадмий и соединения
- [1] Отчет Академии медицинских наук главному научному советнику Министерства обороны об испытаниях дисперсии сульфида цинка и кадмия, проведенных в Соединенном Королевстве в период с 1953 по 1964 год.