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sulfuro de cadmio

El sulfuro de cadmio es el compuesto inorgánico de fórmula CdS. El sulfuro de cadmio es una sal amarilla. [4] Ocurre en la naturaleza con dos estructuras cristalinas diferentes como los minerales raros greenockita y hawleyita , pero es más frecuente como sustituyente de impureza en los minerales de zinc de estructura similar esfalerita y wurtzita , que son las principales fuentes económicas de cadmio. Como compuesto fácil de aislar y purificar, es la principal fuente de cadmio para todas las aplicaciones comerciales. [4] Su vívido color amarillo llevó a su adopción como pigmento para la pintura amarilla "amarillo de cadmio" en el siglo XVIII.

Producción

El sulfuro de cadmio se puede preparar mediante precipitación de sales solubles de cadmio (II) con ion sulfuro. Esta reacción se ha utilizado para análisis gravimétricos y análisis inorgánicos cualitativos . [5]
La ruta preparativa y el tratamiento posterior del producto afectan la forma polimórfica que se produce (es decir, cúbica versus hexagonal). Se ha afirmado que los métodos de precipitación química dan como resultado la forma cúbica de zincblenda . [6]

La producción de pigmentos generalmente implica la precipitación de CdS, el lavado del precipitado sólido para eliminar las sales de cadmio solubles, seguido de la calcinación (tostación) para convertirlo a la forma hexagonal y luego la molienda para producir un polvo. [7] Cuando se requieren selenuros de sulfuro de cadmio, el CdSe se coprecipita con CdS y el sulfoseleniuro de cadmio se crea durante el paso de calcinación. [7]

El sulfuro de cadmio a veces se asocia con bacterias reductoras de sulfato. [8] [9]

Rutas hacia películas delgadas de CdS

Se utilizan métodos especiales para producir películas de CdS como componentes de algunos fotorresistores y células solares. En el método de deposición en baño químico , se han preparado películas delgadas de CdS utilizando tiourea como fuente de aniones de sulfuro y una solución tampón de amonio para controlar el pH: [10]

Cd 2+ + H 2 O + (NH 2 ) 2 CS + 2 NH 3 → CdS + (NH 2 ) 2 CO + 2 NH 4 +

El sulfuro de cadmio se puede producir utilizando epitaxia metalorgánica en fase de vapor y técnicas MOCVD mediante la reacción de dimetilcadmio con sulfuro de dietilo : [11]

Cd ( CH3 ) 2 + Et2S → CdS + CH3CH3 + C4H10​

Otros métodos para producir películas de CdS incluyen

Reacciones

El sulfuro de cadmio se puede disolver en ácidos. [17]

CdS + 2 HCl → CdCl 2 + H 2 S

Cuando se irradian con luz soluciones de sulfuro que contienen partículas de CdS dispersas, se genera gas hidrógeno: [18]

H 2 S → H 2 + S Δ f H = +9,4 kcal/mol

El mecanismo propuesto involucra los pares electrón/hueco creados cuando la luz incidente es absorbida por el sulfuro de cadmio [19] y luego estos reaccionan con agua y sulfuro: [18]

Producción de un par electrón-hueco.
CdS + hν  → e −  + h +
Reacción del electrón
2e −  + 2H 2 O → H 2  + 2OH −
Reacción del agujero
2h +  + S 2− → S

Estructura y propiedades físicas.

El sulfuro de cadmio tiene, al igual que el sulfuro de zinc , dos formas cristalinas. La estructura hexagonal más estable de wurtzita (que se encuentra en el mineral Greenockita ) y la estructura cúbica de blenda de zinc (que se encuentra en el mineral Hawleyita ). En ambas formas, los átomos de cadmio y azufre tienen cuatro coordenadas. [20] También existe una forma de alta presión con la estructura de sal gema de NaCl. [20]

El sulfuro de cadmio es un semiconductor de banda prohibida directa (distancia de 2,42 eV ). [19] La proximidad de su banda prohibida a las longitudes de onda de la luz visible le da una apariencia coloreada. [4] Además de esta propiedad obvia, resultan otras propiedades:

Aplicaciones

Pigmento

Sulfuro de cadmio amarillo - pigmento

El CdS se utiliza como pigmento en plásticos y muestra buena estabilidad térmica, solidez a la luz y a la intemperie, resistencia química y alta opacidad. [7] Como pigmento, el CdS se conoce como amarillo de cadmio (pigmento CI amarillo 37). [4] [31] Alrededor de 2000 toneladas se producen anualmente desde 1982, lo que representa alrededor del 25% del cadmio procesado comercialmente. [32]

Uso histórico en el arte.

La disponibilidad comercial general del sulfuro de cadmio a partir de la década de 1840 llevó a su adopción por parte de artistas, en particular Van Gogh , Monet (en su serie de Londres y otras obras) y Matisse ( Bañistas junto a un río, 1916-1919). [33] La presencia de cadmio en pinturas se ha utilizado para detectar falsificaciones en pinturas supuestamente producidas antes del siglo XIX. [34]

Soluciones CdS-CdSe

CdS y CdSe forman juntos soluciones sólidas. Cantidades crecientes de seleniuro de cadmio dan pigmentos que rozan el rojo, por ejemplo, el pigmento CI naranja 20 y el pigmento CI rojo 108. [31]
Estas soluciones sólidas son componentes de fotorresistores (resistencias dependientes de la luz) sensibles a la luz visible e infrarroja cercana. [ cita necesaria ]

Seguridad

El sulfuro de cadmio es tóxico, especialmente peligroso cuando se inhala en forma de polvo, y los compuestos de cadmio en general están clasificados como cancerígenos . [35] Se han informado problemas de biocompatibilidad cuando se utiliza CdS como colorante en tatuajes . [36] El CdS tiene una LD 50 de aproximadamente 7080 mg/kg en ratas, que es más alta que otros compuestos de cadmio debido a su baja solubilidad . [37]

Referencias

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enlaces externos

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