تقليديا ، تم استخدام كبريتيد الكادميوم كصبغة. يمكن رؤيته على اللوحات الفنية لفنانين عظماء مثل فان جوخ وكلود مونيه وماتيس. في السنوات الأخيرة ، ارتبط الاهتمام به باستخدام كبريتيد الكادميوم كطلاء غشاء للخلايا الشمسية وفي الأجهزة الحساسة للضوء. يتميز هذا المركب بالتلامس الأومي الجيد مع العديد من المواد. لا تعتمد مقاومته على حجم واتجاه التيار. نتيجة لذلك ، تعد المادة واعدة للاستخدام في الإلكترونيات الضوئية وتكنولوجيا الليزر ومصابيح LED.
الوصف العام
كبريتيد الكادميوم مركب غير عضوي يحدث بشكل طبيعي مثل المعادن النادرة مزيج الزنك و howliite. لا تهم الصناعة. المصدر الرئيسي لكبريتيد الكادميوم هو التخليق الاصطناعي.
في المظهر ، هذا المركب عبارة عن مسحوق أصفر. يمكن أن تختلف الظلال من الليمون إلى البرتقالي والأحمر. بسبب لونه اللامع ومقاومته العالية للتأثيرات الخارجية ، تم استخدام كبريتيد الكادميوم كجودة عاليةصبغ. كانت المادة متوفرة على نطاق واسع منذ القرن الثامن عشر.
الصيغة الكيميائية للمركب هي CdS. له شكلين هيكليين من البلورات: سداسي (ورتزيت) ومكعب (خليط الزنك). تحت تأثير الضغط العالي ، يتم أيضًا تكوين شكل ثالث ، مثل الملح الصخري.
خصائص كبريتيد الكادميوم
مادة ذات هيكل شبكي سداسي لها الخصائص الفيزيائية والميكانيكية التالية:
- نقطة الانصهار - 1475 درجة مئوية ؛
- كثافة - 4824 كجم / م3؛
- معامل التمدد الخطي - (4، 1-6، 5) mkK-1؛
- صلابة موس - 3 ، 8 ؛
- درجة حرارة التسامي - 980 درجة مئوية
هذا المركب هو أشباه موصلات مباشرة. عند تشعيعها بالضوء ، تزداد موصليةها ، مما يجعل من الممكن استخدام المادة كمقاوم ضوئي. عند الخلط مع النحاس والألمنيوم ، لوحظ تأثير التلألؤ. يمكن استخدام بلورات CdS في ليزر الحالة الصلبة.
قابلية ذوبان كبريتيد الكادميوم في الماء غائبة ، وفي الأحماض المخففة تكون ضعيفة ، وفي حمض الهيدروكلوريك المركز وحمض الكبريتيك جيد. كما أنه يذوب الكادميوم جيداً.
الخصائص الكيميائية التالية مميزة للمادة:
- يترسب عند تعرضه لمحلول كبريتيد الهيدروجين أو الفلزات القلوية ؛
- التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك ينتج CdCl2وكبريتيد الهيدروجين ؛
- عند تسخينه في جو به أكسجين زائد ، يتأكسد إلى كبريتاتأو أكسيد (هذا يعتمد على درجة الحرارة في الفرن).
تلقي
يتم تصنيع كبريتيد الكادميوم بعدة طرق:
- عند التفاعل مع أبخرة الكادميوم والكبريت ؛
- في تفاعل الكبريت العضوي والمركبات المحتوية على الكادميوم ؛
- هطول الأمطار من المحلول تحت تأثير H2S أو Na2S.
يتم تصنيع الأفلام القائمة على هذه المادة باستخدام طرق خاصة:
- عن طريق الترسيب الكيميائي باستخدام ثيوكارباميد كمصدر لأنيونات الكبريتيد ؛
- سحق متبوعًا بانحلال حراري
- طريقة epitaxy الشعاع الجزيئي ، حيث تنمو البلورات تحت الفراغ ؛
- نتيجة لعملية sol-gel ؛
- عن طريق الاخرق ؛
- أنودة ورحلان كهربائي ؛
- عن طريق طريقة طباعة الشاشة.
لصنع الصباغ ، يتم غسل كبريتيد الكادميوم الصلب المترسب ، وتكلسها للحصول على شبكة بلورية سداسية ، ثم طحنها إلى مسحوق.
التطبيق
الأصباغ القائمة على هذا المركب تتميز بمقاومة عالية للحرارة والضوء. تتيح إضافات السلينيد وتيلورايد الكادميوم وكبريتيد الزئبق إمكانية تغيير لون المسحوق إلى الأخضر والأصفر والأحمر البنفسجي. تستخدم الأصباغ في إنتاج منتجات البوليمر.
هناك استخدامات أخرى لكبريتيد الكادميوم:
- كاشفات (مسجلات) للجسيمات الأولية ، بما في ذلك جاماإشعاع ؛
- ترانزستورات رقيقة ؛
- محولات طاقة كهرضغطية قادرة على العمل في نطاق GHz ؛
- تصنيع الأسلاك والأنابيب النانوية التي تستخدم كعلامات مضيئة في الطب والبيولوجيا.
الخلايا الشمسية كبريتيد الكادميوم
الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة هي واحدة من أحدث الاختراعات في مجال الطاقة البديلة. أصبح تطوير هذه الصناعة أكثر إلحاحًا ، حيث يتم استنفاد احتياطيات المعادن المستخدمة لتوليد الكهرباء بسرعة. مزايا الخلايا الشمسية كبريتيد الكادميوم كالتالي:
- انخفاض تكاليف المواد في تصنيعها ؛
- زيادة كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية (من 8٪ لأنواع البطاريات التقليدية إلى 15٪ لـ CdS / CdTe) ؛
- إمكانية توليد الطاقة في غياب الأشعة المباشرة واستخدام البطاريات في المناطق الضبابية ، في الأماكن التي ترتفع فيها نسبة تلوث الهواء.
سماكة الأغشية المستخدمة لصنع الخلايا الشمسية لا تتعدى 15-30 ميكرون. لديهم بنية حبيبية ، حجم عناصرها 1-5 ميكرون. يعتقد العلماء أن البطاريات الرقيقة يمكن أن تصبح بديلاً للبطاريات متعددة الكريستالات في المستقبل بسبب ظروف التشغيل المتواضعة وعمر الخدمة الطويل.
