ტრადიციულად, საღებავად გამოიყენებოდა კადმიუმის სულფიდი. ის ჩანს ისეთი დიდი მხატვრების ტილოებზე, როგორებიც არიან ვან გოგი, კლოდ მონე, მატისი. ბოლო წლებში მის მიმართ ინტერესი დაკავშირებულია კადმიუმის სულფიდის გამოყენებასთან, როგორც მზის უჯრედებისთვის და ფოტომგრძნობიარე მოწყობილობებში ფირის საფარით. ეს ნაერთი ხასიათდება კარგი ომური კონტაქტით ბევრ მასალასთან. მისი წინააღმდეგობა არ არის დამოკიდებული დენის სიდიდესა და მიმართულებაზე. ამის გამო, მასალა პერსპექტიულია ოპტოელექტრონიკაში, ლაზერულ ტექნოლოგიასა და LED-ებში გამოსაყენებლად.
ზოგადი აღწერა
კადმიუმის სულფიდი არის არაორგანული ნაერთი, რომელიც ბუნებრივად გვხვდება, როგორც იშვიათი მინერალების თუთიის ნაზავი და ჰოულიტი. ისინი არ არიან დაინტერესებული ინდუსტრიისთვის. კადმიუმის სულფიდის ძირითადი წყარო ხელოვნური სინთეზია.
გარეგნულად, ეს ნაერთი არის ყვითელი ფხვნილი. ჩრდილები შეიძლება განსხვავდებოდეს ლიმნისგან ნარინჯისფერ-წითელამდე. ნათელი ფერისა და გარე გავლენისადმი მაღალი გამძლეობის გამო, კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება როგორც მაღალი ხარისხის.საღებავი. ნივთიერება ფართოდ იყო ხელმისაწვდომი მე-18 საუკუნიდან.
ნაერთის ქიმიური ფორმულა არის CdS. მას აქვს კრისტალების 2 სტრუქტურული ფორმა: ექვსკუთხა (ვურციტი) და კუბური (თუთიის ნაზავი). მაღალი წნევის გავლენით ყალიბდება მესამე ფორმაც, როგორიცაა ქვის მარილი.
კადმიუმის სულფიდის თვისებები
ექვსკუთხა გისოსიანი სტრუქტურის მქონე მასალას აქვს შემდეგი ფიზიკური და მექანიკური თვისებები:
- დნობის წერტილი - 1475 °С;
- სიმკვრივე - 4824 კგ/მ3;
- წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs სიხისტე - 3, 8;
- სუბლიმაციის ტემპერატურა - 980 °C.
ეს ნაერთი პირდაპირი ნახევარგამტარია. შუქით დასხივებისას იზრდება მისი გამტარობა, რაც შესაძლებელს ხდის მასალის ფოტორეზისტორად გამოყენებას. სპილენძთან და ალუმინთან შენადნობისას შეინიშნება ლუმინესცენციის ეფექტი. CdS კრისტალების გამოყენება შესაძლებელია მყარი მდგომარეობის ლაზერებში.
კადმიუმის სულფიდის ხსნადობა წყალში არ არის, განზავებულ მჟავებში სუსტია, კონცენტრირებულ მარილმჟავაში და გოგირდმჟავაში კარგია. ის ასევე კარგად ხსნის Cd-ს.
შემდეგი ქიმიური თვისებები დამახასიათებელია ნივთიერებისთვის:
- ილექება წყალბადის სულფიდის ან ტუტე ლითონების ხსნართან ზემოქმედებისას;
- მარილმჟავასთან რეაქციაში წარმოიქმნება CdCl2 და წყალბადის სულფიდი;
- როდესაც თბება ჭარბი ჟანგბადის ატმოსფეროში, ის იჟანგება სულფატადან ოქსიდი (ეს დამოკიდებულია ღუმელში არსებულ ტემპერატურაზე).
მიიღე
კადმიუმის სულფიდი სინთეზირდება რამდენიმე გზით:
- კადმიუმის და გოგირდის ორთქლებთან ურთიერთობისას;
- გოგირდორგანული და კადმიუმის შემცველი ნაერთების რეაქციაში;
- ნალექი ხსნარიდან H2S ან Na2S. S.
ამ ნივთიერებაზე დაფუძნებული ფილმები დამზადებულია სპეციალური მეთოდებით:
- ქიმიური ნალექით თიოკარბამიდის გამოყენებით, როგორც სულფიდური ანიონების წყარო;
- დაფხვიერება, რასაც მოჰყვება პიროლიზი;
- მოლეკულური სხივის ეპიტაქსიის მეთოდი, რომელშიც კრისტალები იზრდებიან ვაკუუმში;
- სოლ-გელის პროცესის შედეგად;
- სპტირინგი მეთოდით;
- ანოდირება და ელექტროფორეზი;
- ეკრანიანი ბეჭდვის მეთოდით.
პიგმენტის დასამზადებლად, დალექილი მყარი კადმიუმის სულფიდი გარეცხილია, კალცინდება ექვსკუთხა ბროლის ბადის მისაღებად და შემდეგ ფხვნილამდე.
აპლიკაცია
ამ ნაერთზე დაფუძნებულსაღებავებს აქვთ მაღალი თერმული და მსუბუქი წინააღმდეგობა. სელენიდის, კადმიუმის ტელურიდის და ვერცხლისწყლის სულფიდის დანამატები შესაძლებელს ხდის ფხვნილის ფერის შეცვლას მწვანე-ყვითელ და წითელ-იისფერზე. პიგმენტები გამოიყენება პოლიმერული პროდუქტების წარმოებაში.
კადმიუმის სულფიდის სხვა გამოყენებაა:
- დეტექტორები (ჩამწერები) ელემენტარული ნაწილაკების, მათ შორის გამარადიაცია;
- თხელფილიანი ტრანზისტორი;
- პიეზოელექტრული გადამყვანები, რომლებსაც შეუძლიათ იმუშაონ გჰც დიაპაზონში;
- ნანომავთულის და მილების წარმოება, რომლებიც გამოიყენება როგორც ლუმინესცენტური ეტიკეტები მედიცინასა და ბიოლოგიაში.
კადმიუმის სულფიდის მზის უჯრედები
თხელფილიანი მზის პანელები ალტერნატიული ენერგიის ერთ-ერთი უახლესი გამოგონებაა. ამ ინდუსტრიის განვითარება უფრო და უფრო აქტუალური ხდება, რადგან ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის გამოყენებული მინერალების მარაგი სწრაფად იწურება. კადმიუმის სულფიდის მზის უჯრედების უპირატესობები შემდეგია:
- დაბალი მატერიალური ხარჯები მათ წარმოებაში;
- მზის ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის ეფექტურობის გაზრდა (8%-დან ტრადიციული ტიპის ბატარეებისთვის 15%-მდე CdS/CdTe-სთვის);
- ენერგიის გამომუშავების შესაძლებლობა პირდაპირი სხივების არარსებობისა და ბატარეების გამოყენებისას ნისლიან ადგილებში, ჰაერის მაღალი დაბინძურების ადგილებში.
ფილმები, რომლებიც გამოიყენება მზის უჯრედების დასამზადებლად, მხოლოდ 15-30 მიკრონი სისქეა. მათ აქვთ მარცვლოვანი სტრუქტურა, რომლის ელემენტების ზომაა 1-5 მიკრონი. მეცნიერები თვლიან, რომ თხელფენიანი ბატარეები შეიძლება გახდეს პოლიკრისტალური ბატარეების ალტერნატივა მომავალში მათი არაპრეტენზიული ოპერაციული პირობებისა და ხანგრძლივი მომსახურების ვადის გამო.
