Tradicionalmente, el sulfuro de cadmio se usaba como tinte. Se puede ver en los lienzos de grandes artistas como Van Gogh, Claude Monet, Matisse. En los últimos años, su interés está asociado con el uso de sulfuro de cadmio como película de recubrimiento para células solares y en dispositivos fotosensibles. Este compuesto se caracteriza por un buen contacto óhmico con muchos materiales. Su resistencia no depende de la magnitud y dirección de la corriente. Debido a esto, el material es prometedor para su uso en optoelectrónica, tecnología láser y LED.
Descripción general
El sulfuro de cadmio es un compuesto inorgánico que ocurre naturalmente como los minerales raros zinc blenda y howliita. No son de interés para la industria. La principal fuente de sulfuro de cadmio es la síntesis artificial.
En apariencia, este compuesto es un polvo amarillo. Los tonos pueden variar de limón a rojo anaranjado. Debido a su color brillante y alta resistencia a las influencias externas, el sulfuro de cadmio se ha utilizado como un material de alta calidad.teñir. La sustancia ha estado ampliamente disponible desde el siglo XVIII.
La fórmula química del compuesto es CdS. Tiene 2 formas estructurales de cristales: hexagonal (wurtzita) y cúbico (blenda de zinc). Bajo la influencia de la alta presión, también se forma una tercera forma, como la sal de roca.
Propiedades del sulfuro de cadmio
Un material con estructura reticular hexagonal tiene las siguientes propiedades físicas y mecánicas:
- punto de fusión - 1475 °С;
- densidad - 4824 kg/m3;
- coeficiente de dilatación lineal – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Dureza de Mohs - 3, 8;
- temperatura de sublimación - 980 °C.
Este compuesto es un semiconductor directo. Cuando se irradia con luz, aumenta su conductividad, lo que permite utilizar el material como fotorresistencia. Cuando se alea con cobre y aluminio, se observa el efecto de luminiscencia. Los cristales de CdS se pueden utilizar en láseres de estado sólido.
La solubilidad del sulfuro de cadmio en agua está ausente, en ácidos diluidos es débil, en ácido clorhídrico y sulfúrico concentrado es buena. También disuelve bien el Cd.
Las siguientes propiedades químicas son características de una sustancia:
- precipita cuando se expone a una solución de sulfuro de hidrógeno o metales alcalinos;
- reaccionando con ácido clorhídrico produce CdCl2 y sulfuro de hidrógeno;
- cuando se calienta en una atmósfera con exceso de oxígeno, se oxida a sulfatou óxido (esto depende de la temperatura en el horno).
Recibir
El sulfuro de cadmio se sintetiza de varias maneras:
- al interactuar con vapores de cadmio y azufre;
- en la reacción de compuestos que contienen azufre orgánico y cadmio;
- precipitación de la solución bajo la influencia de H2S o Na2S.
Las películas basadas en esta sustancia se fabrican utilizando métodos especiales:
- por precipitación química usando tiocarbamida como fuente de aniones sulfuro;
- pulverización seguida de pirólisis;
- método de epitaxia de haz molecular, en el que se cultivan cristales al vacío;
- como resultado del proceso sol-gel;
- por método de pulverización catódica;
- anodizado y electroforesis;
- por método de serigrafía.
Para hacer el pigmento, el sulfuro de cadmio sólido precipitado se lava, se calcina para obtener una red cristalina hexagonal y luego se muele hasta convertirlo en polvo.
Solicitud
Los tintes a base de este compuesto tienen una alta resistencia térmica y a la luz. Los aditivos de seleniuro, telururo de cadmio y sulfuro de mercurio permiten cambiar el color del polvo a verde-amarillo y rojo-violeta. Los pigmentos se utilizan en la producción de productos poliméricos.
Hay otros usos para el sulfuro de cadmio:
- detectores (grabadores) de partículas elementales, incluida gammaradiación;
- transistores de película delgada;
- transductores piezoeléctricos capaces de operar en la banda de GHz;
- fabricación de nanocables y tubos que se utilizan como etiquetas luminiscentes en medicina y biología.
Células solares de sulfuro de cadmio
Los paneles solares de película delgada son uno de los últimos inventos en energía alternativa. El desarrollo de esta industria es cada vez más urgente, ya que las reservas de minerales utilizados para generar electricidad se agotan rápidamente. Las ventajas de las células solares de sulfuro de cadmio son las siguientes:
- menores costes de material en su fabricación;
- aumentar la eficiencia de convertir la energía solar en energía eléctrica (del 8 % para los tipos tradicionales de baterías al 15 % para CdS/CdTe);
- posibilidad de generación de energía en ausencia de rayos directos y el uso de baterías en áreas con niebla, en lugares con alta contaminación del aire.
Las películas utilizadas para fabricar células solares tienen un grosor de solo 15-30 micrones. Tienen una estructura granular, el tamaño de los elementos es de 1 a 5 micras. Los científicos creen que las baterías de película delgada podrían convertirse en una alternativa a las baterías policristalinas en el futuro debido a sus condiciones de funcionamiento sin pretensiones y su larga vida útil.
