WikiDer > Сульфид кадмия

Cadmium sulfide
Сульфид кадмия
3D модель структуры гавлеита
3D модель структуры гринокита
Сульфид кадмия.jpg
Имена
Другие имена
сульфид кадмия (II)
гринокит
гавлеит
кадмий желтый
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.771 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-147-8
13655
Номер RTECS
  • EV3150000
UNII
Номер ООН2570
Характеристики
CDS
Молярная масса144.47 г · моль−1
ВнешностьТвердое вещество от желто-оранжевого до коричневого.
Плотность4,826 г / см3, твердый.
Температура плавления 1750 ° C (3180 ° F; 2020 K) 10 МПа
Точка кипения 980 ° С (1800 ° F, 1250 К) (сублимация)
нерастворимый[1]
Растворимостьрастворим в кислоте
очень мало растворим в гидроксид аммония
-50.0·10−6 см3/ моль
2.529
Структура
Шестиугольный, Кубический
Термохимия
65 Дж · моль−1· K−1[2]
−162 кДж · моль−1[2]
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 0404
Пиктограммы GHSGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHSОпасность
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 возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
7080 мг / кг (крыса, перорально)
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
[1910.1027] TWA 0,005 мг / м3 (как Cd)[3]
REL (Рекомендуемые)
Ca[3]
IDLH (Непосредственная опасность)
Ca [9 мг / м3 (как Cd)][3]
Родственные соединения
Другой анионы
Оксид кадмия
Селенид кадмия
Другой катионы
Сульфид цинка
Сульфид ртути
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Сульфид кадмия это неорганическое соединение с формулой CdS. Сульфид кадмия - твердое вещество желтого цвета.[4] Он встречается в природе с двумя различными кристаллическими структурами как редкие минералы. зеленокит и гавлеит, но более распространен в качестве примесного заместителя в аналогичной структуре цинк руды сфалерит и вюрцит, которые являются основными экономическими источниками кадмия. Как соединение, которое легко выделить и очистить, это основной источник кадмий для всех коммерческих приложений.[4] 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 качественный неорганический анализ.[5]
Препаративный путь и последующая обработка продукта влияют на полиморфный форма, которая создается (т. е. кубическая или гексагональная). Утверждалось, что методы химического осаждения приводят к кубическая форма цинковой обманки.[6]

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.[7] Когда требуются селениды сульфида кадмия, CdSe осаждается совместно с CdS, и на стадии прокаливания образуется сульфоселенид кадмия.[7]

Сульфид кадмия иногда ассоциируется с сульфатредуцирующими бактериями.[8][9]

Пути к тонким пленкам CdS

Специальные методы используются для производства пленок CdS в качестве компонентов некоторых фоторезисторов и солнечных элементов. в химическое осаждение в ванне методом тонкие пленки CdS были приготовлены с использованием тиомочевина как источник сульфид-анионов и аммоний буферный раствор для контроля pH:[10]

CD2+ + H2O + (NH2)2CS + 2 NH3 → CdS + (NH2)2CO + 2 NH4+

Сульфид кадмия можно получить с использованием эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений и MOCVD техники по реакции диметилкадмий с диэтилсульфид:[11]

Cd (CH3)2 + Et2S → CdS + CH3CH3 + C4ЧАС10

Другие методы производства пленок CdS включают:

Реакции

Сульфид кадмия растворяется в кислотах.[17]

CdS + 2 HCl → CdCl2 + H2S

При облучении светом растворов сульфидов, содержащих диспергированные частицы CdS, образуется газообразный водород:[18]

ЧАС2S → H2 + S ΔHж = +9,4 ккал / моль

Предлагаемый механизм включает пары электрон / дырка, создаваемые при поглощении падающего света сульфидом кадмия.[19] с последующей реакцией с водой и сульфидом:[18]

Производство электронно-дырочная пара
CdS + hν → е− + отверстие+
Реакция электрона
2e− + 2H2O → H2 + 2OH−
Реакция отверстия
2отверстие+ + S2− → S

Структура и физические свойства

Сульфид кадмия, как и сульфид цинка, две кристаллические формы. Более стабильный шестиугольник вюрцит структура (находится в минерале Гринокит) и кубический структура цинковой обманки (находится в минерале Хаулеит). В обеих этих формах атомы кадмия и серы четырехкоординированы.[20] Также существует форма высокого давления со структурой каменной соли NaCl.[20]

Сульфид кадмия является прямым запрещенная зона полупроводник (разрыв 2,42 эВ).[19] Близость его запрещенной зоны к длинам волн видимого света придает ему цветной вид.[4]
Помимо этого очевидного свойства в результате появляются другие свойства:

Приложения

Пигмент

Желтый сульфид кадмия - пигмент

CdS используется как пигмент из пластмасс, обладающих хорошей термостойкостью, светостойкостью и атмосферостойкостью, химической стойкостью и высокой непрозрачностью.[7] Как пигмент CdS известен как кадмий желтый (Пигмент CI желтый 37).[4][31] По состоянию на 1982 год ежегодно производилось около 2000 тонн кадмия, что составляло около 25% промышленного производства кадмия.[32]

Историческое использование в искусстве

Повсеместная коммерческая доступность сульфида кадмия с 1840-х годов привела к его принятию художниками, особенно Ван Гог, Моне (в его лондонской серии и других работах) и Матисс (Купальщицы у реки 1916–1919).[33] Присутствие кадмия в красках было использовано для обнаружения подделок на картинах, предположительно созданных до XIX века.[34]

CdS-CdSe решения

CdS и CdSe образуют друг с другом твердые растворы. Увеличение количества селенид кадмиядает пигменты, близкие к красному, например пигмент CI оранжевый 20 и пигмент CI красный 108.[31]
Такие твердые растворы входят в состав фоторезисторы (светозависимые резисторы) чувствительны к видимому и ближнему инфракрасному свету.[нужна цитата]

Безопасность

Сульфид кадмия токсичен, особенно опасен при вдыхании в виде пыли, а соединения кадмия в целом классифицируются как канцерогенный.[35] Проблемы биосовместимость сообщалось, когда CdS используется в качестве цветов в татуировки.[36]

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 4–67, 1363. ISBN 978-0-8493-0594-8.
  2. ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. п. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0087". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ а б c d Эгон Виберг, Арнольд Фредерик Холлеман (2001) Неорганическая химия, Эльзевьер ISBN 0-12-352651-5
  5. ^ Фред Ибботсон (2007), Химический анализ материалов металлургических заводов,Читать книги, ISBN 1-4067-8113-4
  6. ^ Пол Клочек (1991), Справочник по инфракрасным оптическим материалам, CRC Press ISBN 0-8247-8468-5
  7. ^ а б c Хью Макдональд Смит (2002). Пигменты с высокими эксплуатационными характеристиками. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30204-8.
  8. ^ Ларри Л. Бартон 1995 Сульфатредуцирующие бактерии, Спрингер, ISBN 0-306-44857-2
  9. ^ Суини, Розамонд Й .; Мао, Чуаньбинь; Гао, Сяося; Берт, Джастин Л .; Белчер, Анджела М .; Георгиу, Джордж; Айверсон, Брент Л. (2004). «Бактериальный биосинтез нанокристаллов сульфида кадмия». Химия и биология. 11 (11): 1553–9. Дои:10.1016 / j.chembiol.2004.08.022. PMID 15556006.
  10. ^ Oladeji, I.O .; Чоу, Л. (1997). «Оптимизация осаждения сульфида кадмия в химической ванне». J. Electrochem. Soc. 144 (7): 7. CiteSeerX 10.1.1.563.1643. Дои:10.1149/1.1837815.
  11. ^ Уда, H; Yonezawa, H; Оцубо, Й; Косака, М; Сономура, Х (2003). «Тонкие пленки CdS, полученные методом химического осаждения из газовой фазы». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 75 (1–2): 219. Дои:10.1016 / S0927-0248 (02) 00163-0.
  12. ^ Райсфельд, Р. (2002). «Наноразмерные полупроводниковые частицы в стеклах, полученных золь-гель методом: их оптические свойства и возможности использования». Журнал сплавов и соединений. 341 (1–2): 56. Дои:10.1016 / S0925-8388 (02) 00059-2.
  13. ^ Луна, B; Ли, Дж; Юнг, Х (2006). «Сравнительные исследования свойств пленок CdS, нанесенных на различные подложки методом Р.Ф. распыления». Тонкие твердые пленки. 511–512: 299. Bibcode:2006TSF ... 511..299M. Дои:10.1016 / j.tsf.2005.11.080.
  14. ^ Гото, F; Шираи, Кацунори; Ичимура, Масая (1998). «Уменьшение дефектов в электрохимически осажденных тонких пленках CdS путем отжига в O2". Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 50 (1–4): 147. Дои:10.1016 / S0927-0248 (97) 00136-0.
  15. ^ Патент США 4086101 Фотоэлектрические элементы, J.F. Jordan, C.M. Лампкин Дата выпуска: 25 апреля 1978 г.
  16. ^ Патент США 3,208,022 , Фоторезистор высокопроизводительный, Y.T. Сихвонен, дата выпуска: 21 сентября 1965 г.
  17. ^ Wanrooij, P.H.P .; Agarwal, U. S .; Meuldijk, J .; Кастерен, Дж. М. Н. ван; Лемстра, П. Дж. (2006). «Извлечение пигмента CdS из отходов полиэтилена». Журнал прикладной науки о полимерах. 100 (2): 1024. Дои:10.1002 / app.22962.
  18. ^ а б Марио Скьявелло (1985) Фотоэлектрохимия, фотокатализ и фотореакторы: основы и разработки Springer ISBN 90-277-1946-2
  19. ^ а б c Д. Линкот, Гэри Ходс Осаждение полупроводниковых и неметаллических пленок из растворов: Материалы Международного симпозиума Электрохимическое общество, 2006 г. ISBN 1-56677-433-0
  20. ^ а б Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
  21. ^ Антонио Луке, Стивен Хегедус, (2003), Справочник по фотоэлектрической науке и технике Джон Уайли и сыновья ISBN 0-471-49196-9
  22. ^ Reynolds, D .; Leies, G .; Antes, L .; Марбургер, Р. (1954). «Фотоэлектрический эффект в сульфиде кадмия». Физический обзор. 96 (2): 533. Bibcode:1954ПхРв ... 96..533Р. Дои:10.1103 / PhysRev.96.533.
  23. ^ К. Фуасье, (1994), Люминесценция в Энциклопедии неорганической химии, John Wiley & Sons ISBN 0-471-93620-0
  24. ^ Минкус, Уилфред (1965). «Температурная зависимость пироэлектрического эффекта в сульфиде кадмия». Физический обзор. 138 (4A): A1277 – A1287. Bibcode:1965ПхРв..138.1277М. Дои:10.1103 / PhysRev.138.A1277.
  25. ^ Смит, Роланд (1957). «Низкопольная электролюминесценция в диэлектрических кристаллах сульфида кадмия». Физический обзор. 105 (3): 900. Bibcode:1957ПхРв..105..900С. Дои:10.1103 / PhysRev.105.900.
  26. ^ Акимов Ю А; Буров А А; Дрожбин Ю А; Коваленко, В А; Козлов, С.Е .; Крюкова, И В; Родиченко Г.В. Степанов Б М; Яковлев, В А (1972). "КГП-2: Лазер на сульфиде кадмия с электронно-лучевой накачкой". Советский журнал квантовой электроники. 2 (3): 284. Bibcode:1972QuEle ... 2..284A. Дои:10.1070 / QE1972v002n03ABEH004443.
  27. ^ Агарвал, Ритеш; Баррелет, Карл Дж .; Либер, Чарльз М. (2005). «Лазерная генерация в одиночных оптических резонаторах из сульфида кадмия на нанопроволоке». Нано буквы. 5 (5): 917–920. arXiv:cond-mat / 0412144v1. Bibcode:2005NanoL ... 5..917A. Дои:10.1021 / nl050440u. PMID 15884894.
  28. ^ Zhao, H .; Фарах, Альви; Morel, D .; Ферекидес, К.С. (2009). «Влияние примесей на легирование и летучие органические соединения Cd. Te/ CDS тонкопленочные солнечные элементы ». Тонкие твердые пленки. 517 (7): 2365–2369. Bibcode:2009TSF ... 517.2365Z. Дои:10.1016 / j.tsf.2008.11.041.
  29. ^ Веймер, Пол (1962). «Новый тонкопленочный транзистор TFT». Труды IRE. 50: 1462–1469. Дои:10.1109 / JRPROC.1962.288190.
  30. ^ Чжан, июнь (24 января 2013 г.). «Лазерное охлаждение полупроводника на 40 кельвинов». Природа. 493 (7433): 504–508. Bibcode:2013Натура.493..504Z. Дои:10.1038 / природа11721. PMID 23344360.
  31. ^ а б Р. М. Кристи 2001 Цвет Химия, п. 155 Королевское химическое общество ISBN 0-85404-573-2
  32. ^ Карл-Хайнц Шульте-Шреппинг, Магнус Пискатор «Кадмий и соединения кадмия» в Энциклопедии промышленной химии Ульманна, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a04_499.
  33. ^ Сидни Перковиц, 1998 год, Империя света: история открытий в науке и искусстве Джозеф Генри Пресс, ISBN 0-309-06556-9
  34. ^ У. Стэнли Тафт, Джеймс У. Майер, Ричард Ньюман, Питер Кунихолм, Душан Стулик (2000) Наука живописи, Спрингер, ISBN 0-387-98722-3
  35. ^ Международная карта химической безопасности CDC - Сульфид кадмия АРХИВНАЯ КОПИЯ
  36. ^ Бьорнберг, А. (сентябрь 1963 г.). «Реакции на свет в желтых татуировках от сульфида кадмия». Арка Дерматол. 88 (3): 267–71. Дои:10.1001 / archderm.1963.01590210025003. PMID 14043617.

внешняя ссылка