În mod tradițional, sulfura de cadmiu a fost folosită ca colorant. Poate fi văzut pe pânzele unor astfel de mari artiști precum Van Gogh, Claude Monet, Matisse. În ultimii ani, interesul față de acesta este asociat cu utilizarea sulfurei de cadmiu ca acoperire de peliculă pentru celulele solare și în dispozitivele fotosensibile. Acest compus este caracterizat de un bun contact ohmic cu multe materiale. Rezistența sa nu depinde de mărimea și direcția curentului. Din acest motiv, materialul este promițător pentru utilizare în optoelectronică, tehnologie laser și LED-uri.
Descriere generală
Sulfura de cadmiu este un compus anorganic care apare în mod natural sub formă de minerale rare, blenda de zinc și howliita. Nu prezintă interes pentru industrie. Principala sursă de sulfură de cadmiu este sinteza artificială.
În aparență, acest compus este o pulbere galbenă. Nuanțele pot varia de la lămâie la roșu portocaliu. Datorită culorii sale strălucitoare și rezistenței mari la influențele externe, sulfura de cadmiu a fost folosită ca o calitate superioară.colorant. Substanța a fost disponibilă pe scară largă încă din secolul al XVIII-lea.
Formula chimică a compusului este CdS. Are 2 forme structurale de cristale: hexagonale (wurtzita) si cubice (blenda de zinc). Sub influența presiunii în alte, se formează și o a treia formă, ca sarea gemă.
Proprietățile sulfurei de cadmiu
Un material cu o structură de rețea hexagonală are următoarele proprietăți fizice și mecanice:
- punct de topire - 1475 °С;
- densitate - 4824 kg/m3;
- coeficient de expansiune liniară – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Duritate Mohs - 3, 8;
- temperatura de sublimare - 980 °C.
Acest compus este un semiconductor direct. Când este iradiat cu lumină, conductivitatea acestuia crește, ceea ce face posibilă utilizarea materialului ca fotorezistor. Atunci când este aliat cu cupru și aluminiu, se observă efectul luminiscenței. Cristalele CdS pot fi utilizate în laserele cu stare solidă.
Solubilitatea sulfurei de cadmiu în apă este absentă, în acizii diluați este slabă, în acidul clorhidric și sulfuric concentrat este bună. De asemenea, dizolvă bine CD-ul.
Următoarele proprietăți chimice sunt caracteristice unei substanțe:
- precipită atunci când este expus la o soluție de hidrogen sulfurat sau metale alcaline;
- reacționând cu acidul clorhidric produce CdCl2 și hidrogen sulfurat;
- când este încălzit într-o atmosferă cu exces de oxigen, se oxidează la sulfatsau oxid (aceasta depinde de temperatura din cuptor).
Primire
Sulfura de cadmiu este sintetizată în mai multe moduri:
- când interacționează cu vapori de cadmiu și sulf;
- în reacția compușilor care conțin organosulf și cadmiu;
- precipitație din soluție sub influența H2S sau Na2S.
Filmele bazate pe această substanță sunt realizate folosind metode speciale:
- prin precipitare chimică folosind tiocarbamidă ca sursă de anioni sulfuri;
- pulverizare urmată de piroliză;
- metoda de epitaxie cu fascicul molecular, în care cristalele sunt crescute sub vid;
- ca rezultat al procesului sol-gel;
- prin metoda pulverizarii;
- anodizare și electroforeză;
- prin metoda de serigrafie.
Pentru a face pigmentul, sulfura de cadmiu solidă precipitată este spălată, calcinată pentru a obține o rețea cristalină hexagonală și apoi măcinată până la o pulbere.
Aplicație
Colori pe bază de acest compus au rezistență ridicată la căldură și lumină. Aditivii de seleniră, telurura de cadmiu și sulfura de mercur fac posibilă schimbarea culorii pulberii în verde-galben și roșu-violet. Pigmentii sunt utilizați în producția de produse polimerice.
Există și alte utilizări pentru sulfura de cadmiu:
- detectoare (înregistratoare) de particule elementare, inclusiv gammaradiații;
- tranzistoare cu peliculă subțire;
- traductoare piezoelectrice capabile să funcționeze în banda GHz;
- fabricarea de nanofire și tuburi care sunt folosite ca etichete luminiscente în medicină și biologie.
Celule solare cu sulfură de cadmiu
Panourile solare cu peliculă subțire sunt una dintre cele mai recente invenții în domeniul energiei alternative. Dezvoltarea acestei industrii devine din ce în ce mai urgentă, pe măsură ce rezervele de minerale folosite pentru generarea energiei electrice se epuizează rapid. Avantajele celulelor solare cu sulfură de cadmiu sunt următoarele:
- costuri cu materiale mai mici la fabricarea lor;
- creșterea eficienței conversiei energiei solare în energie electrică (de la 8% pentru tipurile tradiționale de baterii la 15% pentru CdS/CdTe);
- posibilitate de generare a energiei în absența razelor directe și utilizarea bateriilor în zone cu ceață, în locuri cu poluare ridicată a aerului.
Filmele folosite la fabricarea celulelor solare au o grosime de numai 15-30 de microni. Au o structură granulară, a cărei dimensiune a elementelor este de 1-5 microni. Oamenii de știință cred că bateriile cu peliculă subțire ar putea deveni o alternativă la bateriile policristaline în viitor, datorită condițiilor lor de funcționare nepretențioase și a duratei de viață lungi.
