Tradičně se jako barvivo používal sulfid kademnatý. Je to vidět na plátnech takových velkých umělců jako Van Gogh, Claude Monet, Matisse. V posledních letech je zájem o něj spojen s použitím sulfidu kademnatého jako filmového povlaku pro solární články a ve fotosenzitivních zařízeních. Tato sloučenina se vyznačuje dobrým ohmickým kontaktem s mnoha materiály. Jeho odpor nezávisí na velikosti a směru proudu. Díky tomu je materiál slibný pro použití v optoelektronice, laserové technologii a LED.
Obecný popis
Sirník kademnatý je anorganická sloučenina, která se přirozeně vyskytuje jako vzácná minerální směs zinku a howliitu. Průmysl je nezajímá. Hlavním zdrojem sulfidu kademnatého je umělá syntéza.
Vzhledem je tato sloučenina žlutým práškem. Odstíny se mohou lišit od citronové po oranžovo-červenou. Díky své zářivé barvě a vysoké odolnosti vůči vnějším vlivům se sulfid kademnatý používá jako vysoce kvalitníbarvivo. Látka je široce dostupná od 18. století.
Chemický vzorec sloučeniny je CdS. Má 2 strukturní formy krystalů: hexagonální (wurtzit) a kubický (směs zinku). Pod vlivem vysokého tlaku vzniká také třetí forma, jako je kamenná sůl.
Vlastnosti sulfidu kademnatého
Materiál s hexagonální mřížkovou strukturou má následující fyzikální a mechanické vlastnosti:
- bod tání - 1475 °С;
- hustota – 4824 kg/m3;
- koeficient lineární expanze – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Tvrdost podle Mohse - 3, 8;
- teplota sublimace – 980 °C.
Tato sloučenina je přímý polovodič. Při ozáření světlem se zvyšuje jeho vodivost, což umožňuje použít materiál jako fotorezistor. Při legování mědí a hliníkem je pozorován efekt luminiscence. Krystaly CdS lze použít v pevnolátkových laserech.
Rozpustnost sulfidu kademnatého ve vodě chybí, ve zředěných kyselinách je slabá, v koncentrované kyselině chlorovodíkové a sírové dobrá. Také dobře rozpouští Cd.
Následující chemické vlastnosti jsou charakteristické pro látku:
- sráží se při vystavení roztoku sirovodíku nebo alkalických kovů;
- reakce s kyselinou chlorovodíkovou produkuje CdCl2 a sirovodík;
- při zahřátí v atmosféře s přebytkem kyslíku oxiduje na sírannebo oxid (to závisí na teplotě v peci).
Přijmout
Sirník kademnatý se syntetizuje několika způsoby:
- při interakci s parami kadmia a síry;
- při reakci organosíry a sloučenin obsahujících kadmium;
- srážení z roztoku pod vlivem H2S nebo Na2S.
Filmy založené na této látce se vyrábějí pomocí speciálních metod:
- chemickým vysrážením za použití thiokarbamidu jako zdroje sulfidových aniontů;
- pulverizace následovaná pyrolýzou;
- metoda molekulární epitaxe, při které krystaly rostou ve vakuu;
- jako výsledek procesu sol-gel;
- metodou naprašování;
- eloxování a elektroforéza;
- způsobem sítotisku.
Při výrobě pigmentu se vysrážený pevný sulfid kademnatý promyje, kalcinuje, aby se získala hexagonální krystalová mřížka, a poté se mele na prášek.
Aplikace
Barviva na bázi této sloučeniny mají vysokou tepelnou a světelnou odolnost. Přísady selenidu, teluridu kadmia a sulfidu rtuťnatého umožňují změnit barvu prášku na zelenožlutou a červenofialovou. Pigmenty se používají při výrobě polymerních produktů.
Sirník kademnatý má i jiná použití:
- detektory (záznamníky) elementárních částic včetně gamazáření;
- tenkovrstvé tranzistory;
- piezoelektrické měniče schopné pracovat v pásmu GHz;
- výroba nanodrátů a trubic, které se používají jako luminiscenční štítky v medicíně a biologii.
solární články sulfidu kademnatého
Tenkovrstvé solární panely jsou jedním z nejnovějších vynálezů v oblasti alternativní energie. Rozvoj tohoto odvětví je stále naléhavější, protože zásoby nerostných surovin používaných k výrobě elektřiny se rychle vyčerpávají. Výhody solárních článků se sulfidem kademnatým jsou následující:
- nižší náklady na materiál při jejich výrobě;
- zvýšení účinnosti přeměny sluneční energie na elektrickou energii (z 8 % u tradičních typů baterií na 15 % u CdS/CdTe);
- možnost výroby energie při absenci přímých paprsků a použití baterií v oblastech s mlhou, v místech s vysokým znečištěním ovzduší.
Fólie používané k výrobě solárních článků mají tloušťku pouze 15–30 mikronů. Mají zrnitou strukturu, jejíž velikost prvků je 1-5 mikronů. Vědci se domnívají, že tenkovrstvé baterie by se v budoucnu mohly stát alternativou k polykrystalickým bateriím kvůli jejich nenáročným provozním podmínkám a dlouhé životnosti.
