Tradicionalmente, o sulfeto de cádmio era usado como corante. Pode ser visto nas telas de grandes artistas como Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Nos últimos anos, o interesse por ele está associado ao uso de sulfeto de cádmio como revestimento de filme para células solares e em dispositivos fotossensíveis. Este composto é caracterizado por um bom contato ôhmico com muitos materiais. Sua resistência não depende da magnitude e direção da corrente. Devido a isso, o material é promissor para uso em optoeletrônica, tecnologia laser e LEDs.
Descrição Geral
O sulfeto de cádmio é um composto inorgânico que ocorre naturalmente como os raros minerais zinco blende e howliite. Eles não são de interesse para a indústria. A principal fonte de sulfeto de cádmio é a síntese artificial.
Na aparência, este composto é um pó amarelo. As tonalidades podem variar de limão a vermelho alaranjado. Devido à sua cor brilhante e alta resistência a influências externas, o sulfeto de cádmio tem sido usado como um produto de alta qualidadetintura. A substância está amplamente disponível desde o século 18.
A fórmula química do composto é CdS. Possui 2 formas estruturais de cristais: hexagonal (wurtzita) e cúbico (blend de zinco). Sob a influência da alta pressão, forma-se também uma terceira forma, como o sal-gema.
Propriedades do sulfeto de cádmio
Um material com estrutura treliçada hexagonal possui as seguintes propriedades físicas e mecânicas:
- ponto de fusão - 1475 °С;
- densidade - 4824 kg/m3;
- coeficiente de expansão linear – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Dureza de Mohs - 3, 8;
- temperatura de sublimação - 980 °C.
Este composto é um semicondutor direto. Quando irradiado com luz, sua condutividade aumenta, o que possibilita o uso do material como fotorresistor. Quando ligado com cobre e alumínio, o efeito da luminescência é observado. Os cristais de CdS podem ser usados em lasers de estado sólido.
A solubilidade do sulfeto de cádmio em água está ausente, em ácidos diluídos é fraca, em ácido clorídrico e sulfúrico concentrado é boa. Também dissolve bem o Cd.
As seguintes propriedades químicas são características de uma substância:
- precipita quando exposto a uma solução de sulfeto de hidrogênio ou metais alcalinos;
- reagindo com ácido clorídrico produz CdCl2 e sulfeto de hidrogênio;
- quando aquecido em uma atmosfera com excesso de oxigênio, oxida a sulfatoou óxido (isso depende da temperatura no forno).
Receber
O sulfeto de cádmio é sintetizado de várias maneiras:
- ao interagir com vapores de cádmio e enxofre;
- na reação de organossulfurados e compostos contendo cádmio;
- precipitação da solução sob a influência de H2S ou Na2S.
Os filmes baseados nesta substância são feitos usando métodos especiais:
- por precipitação química usando tiocarbamida como fonte de ânions sulfeto;
- pulverização seguida de pirólise;
- método de epitaxia por feixe molecular, no qual os cristais são cultivados sob vácuo;
- como resultado do processo sol-gel;
- pelo método sputtering;
- anodização e eletroforese;
- pelo método de serigrafia.
Para fazer o pigmento, o sulfeto de cádmio sólido precipitado é lavado, calcinado para obter uma rede cristalina hexagonal e, em seguida, moído em pó.
Aplicativo
Os corantes à base deste composto possuem alta resistência térmica e à luz. Os aditivos de seleneto, telureto de cádmio e sulfureto de mercúrio permitem alterar a cor do pó para verde-amarelo e vermelho-violeta. Os pigmentos são usados na produção de produtos poliméricos.
Existem outros usos para o sulfeto de cádmio:
- detectores (gravadores) de partículas elementares, incluindo gamaradiação;
- transistores de película fina;
- transdutores piezoelétricos capazes de operar na faixa de GHz;
- fabricação de nanofios e tubos que são usados como rótulos luminescentes em medicina e biologia.
Células solares de sulfeto de cádmio
Os painéis solares de película fina são uma das mais recentes invenções em energia alternativa. O desenvolvimento desta indústria está se tornando cada vez mais urgente, pois as reservas de minerais usados para gerar eletricidade se esgotam rapidamente. As vantagens das células solares de sulfeto de cádmio são as seguintes:
- menores custos de material em sua fabricação;
- aumento da eficiência de conversão de energia solar em energia elétrica (de 8% para tipos tradicionais de baterias a 15% para CdS/CdTe);
- possibilidade de geração de energia na ausência de raios diretos e uso de baterias em áreas de neblina, em locais com alta poluição do ar.
Os filmes usados para fazer células solares têm apenas 15-30 mícrons de espessura. Eles têm uma estrutura granular, cujo tamanho dos elementos é de 1 a 5 mícrons. Os cientistas acreditam que as baterias de filme fino podem se tornar uma alternativa às baterias policristalinas no futuro devido às suas condições operacionais despretensiosas e longa vida útil.
