कैडमियम सल्फाइड: Difference between revisions

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Cadmium sulfide
3D model of the structure of hawleyite
3D model of the structure of greenockite
Cadmium sulfide.jpg
Names
Other names
cadmium(II) sulfide
greenockite
hawleyite
cadmium yellow
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEBI
ChemSpider
EC Number
  • 215-147-8
13655
RTECS number
  • EV3150000
UNII
UN number 2570
  • InChI=1S/Cd.S/q+2;-2 checkY
    Key: FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/Cd.S/q+2;-2
    Key: FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYAL
  • monomer: [S-2].[Cd+2]
  • hawleyite: [SH+2]12[CdH2-2][SH+2]3[CdH2-2][SH+2]([CdH-2]14)[CdH-2]1[S+2]5([CdH-2]38)[Cd-2]26[SH+2]2[CdH-2]([S+2]4)[SH+2]1[CdH2-2][SH+2]3[CdH-2]2[S+2][CdH-2]([SH+2]6[CdH-2]([SH+2])[SH+2]68)[SH+2]([CdH2-2]6)[CdH-2]35
  • greenockite: [CdH2-2]1[S+2]47[CdH-2]2[S+2][CdH-2]3[S+2]8([CdH2-2][SH+2]([CdH2-2]4)[CdH2-2]6)[CdH-2]4[S+2][CdH-2]5[S+2]6([CdH2-2]6)[Cd-2]78[S+2]78[CdH-2]([SH+2]69)[SH+2]5[CdH2-2][SH+2]4[CdH-2]7[SH+2]3[CdH2-2][SH+2]2[CdH-2]8[SH+2]1[CdH2-2]9
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Properties
CdS
Molar mass 144.47 g·mol−1
Appearance Yellow-orange to brown solid.
Density 4.826 g/cm3, solid.
Melting point 1,750 °C (3,180 °F; 2,020 K) 10 MPa
Boiling point 980 °C (1,800 °F; 1,250 K) (sublimation)
insoluble[1]
Solubility soluble in acid
very slightly soluble in ammonium hydroxide
Band gap 2.42 eV
-50.0·10−6 cm3/mol
2.529
Structure
Hexagonal, Cubic
Thermochemistry
65 J·mol−1·K−1[2]
−162 kJ·mol−1[2]
Hazards
GHS labelling:
GHS07: Exclamation markGHS08: Health hazard
Danger
H302, H341, H350, H361, H372, H413
P201, P202, P260, P264, P270, P273, P281, P301+P312, P308+P313, P314, P330, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)
3
0
0
Flash point Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
7080 mg/kg (rat, oral)
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)
 [1910.1027] TWA 0.005 mg/m3 (as Cd)[3]
REL (Recommended)
 Ca[3]
IDLH (Immediate danger)
 Ca [9 mg/m3 (as Cd)][3]
Safety data sheet (SDS) ICSC 0404
Related compounds
Other anions
 Cadmium oxide
Cadmium selenide
Other cations
 Zinc sulfide
Mercury sulfide
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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कैडमियम सल्फाइड सूत्र सीडीएस के साथ अकार्बनिक यौगिक है। कैडमियम सल्फाइड एक पीत ठोस है।[4] यह प्रकृति में दो अलग-अलग मणिभ संरचनाओं के साथ होता है जैसे कि दुर्लभ खनिज ग्रीनोकाइट और हॉलीइट, लेकिन समान रूप से संरचितजस्ता अयस्क स्फ़ेलराइट और वुर्ट्जाइट में अशुद्धता के रूप में अधिक प्रचलित है, जो कैडमियम का प्रमुख आर्थिक स्रोत हैं। एक यौगिक रूप में जिसे अलग करना और शुद्ध करना सरल है, यह सभी व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए कैडमियम का प्रमुख स्रोत है।[4] इसके ज्वलंत पीले रंग ने 18वीं शताब्दी में पीले रंग के ''कैडमियम पीत'' के लिए वर्णक के रूप में अधिग्रहण किया है।

उत्पादन

कैडमियम सल्फाइड सल्फाइड आयन के साथ विलेय कैडमियम (द्वितीय) लवण से अवक्षेपण द्वारा निर्माण किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया का उपयोग गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण और गुणात्मक अकार्बनिक विश्लेषण के लिए किया गया है।[5]
उत्पाद का प्रारंभिक क्रम और उसके बाद का उपचार, उत्पन्न होने वाले बहुरूपी रूप को प्रभावित करता है (अर्थात, घन बनाम षट्कोणीय)। यह दावा किया गया है कि रासायनिक अवक्षेपण विधियों का परिणाम घन जिंकब्लेंड रूप में होता है।[6]

वर्णक उत्पादन में सामान्यतः सीडीएस का अवक्षेपण सम्मलित होता है, विलेय कैडमियम लवण को हटाने के लिए ठोस अवक्षेपण की धावन के बाद इसे षट्कोणीय रूप में परिवर्तित करने के लिए निस्तापन (रोस्टिंग) के बाद पेषण करके एक पाउडर का उत्पादन होता है।[7] जब कैडमियम सल्फाइड सेलेनाइड्स की आवश्यकता होती है तो सीडीएसई सीडीएस के साथ सह-अवक्षेपित होता है और निस्तापन पद के समय कैडमियम सल्फोसेलेनाइड बनाया जाता है।[7]

कैडमियम सल्फाइड कभी-कभी सल्फेट को कम करने वाले जीवाणु से जुड़ा होता है।[8][9]

सीडीएस की पतली झिल्ली के लिए क्रम

कुछ फोटो प्रतिरोधक और सौर सेल में घटकों के रूप में सीडीएस की झिल्ली का निर्माण करने के लिए विशेष विधियों का उपयोग किया जाता है। रासायनिक स्नान निक्षेपण विधि में, पीएच को नियंत्रित करने के लिए सल्फाइड आयनों के स्रोत और अमोनियम बफर समाधान के रूप में थियोरिया का उपयोग करके सीडीएस की पतली झिल्ली को तैयार किया गया है:[10]

Cd2+ + H2O + (NH2)2CS + 2 NH3 → CdS + (NH2)2CO + 2 NH4+

डायथाइल सल्फाइड के साथ डाइमिथाइलकैडमियम की प्रतिक्रिया से कैडमियम सल्फाइड का उत्पादन धातु कार्बनिक वाष्प प्रावस्था अधिरोहण और एमओसीवीडी तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है:[11]

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

सीडीएस की झिल्ली के निर्माण के अन्य विधि में सम्मलित हैं

  • सोल-जेल तकनीकें[12]
  • कणक्षेपण [13]
  • विद्युत रासायनिक निक्षेपण[14]
  • पूर्वगामी कैडमियम लवण, सल्फर यौगिक और अपमिश्रक के साथ छिड़काव[15]
  • परिक्षिप्‍त सीडीएस युक्त कर्दम का उपयोग कर आवरण मुद्रण[16]

प्रतिक्रियाएं

कैडमियम सल्फाइड अम्ल में विलीन किया जा सकता है।[17]

CdS + 2 HCl → CdCl2 + H2S

जब परिक्षेपित सीडीएस कणों वाले सल्फाइड के समाधान को प्रकाश से विकिरणित किया जाता है, तो हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है:[18]

H2S → H2 + S ΔHf = +9.4 kcal/mol

प्रस्तावित क्रियाविधि में कैडमियम सल्फाइड द्वारा प्रासंगिक प्रकाश को अवशोषित पानी और सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करने पर निर्मित इलेक्ट्रॉन/छिद्र युग्म सम्मलित होते हैं:[19][18]

एक इलेक्ट्रॉन/छिद्र युग्म का उत्पादन

CdS + hν → e− + h+
इलेक्ट्रॉन की प्रतिक्रिया
2e− + 2H2O → H2 + 2OH−
छिद्र की प्रतिक्रिया
2h+ + S2− → S

संरचना और भौतिक गुण

कैडमियम सल्फाइड में जिंक सल्फाइड की तरह दो मणिभ रूप होते हैं। अधिक स्थिर षट्कोणीय वर्ट्ज़ाइट संरचना (खनिज ग्रीनॉकाइट में पाया जाता है) और घनीय जिंक ब्लेंड संरचना (खनिज हॉलीइट में पाया जाता है) होते हैं। इन दोनों रूपों में कैडमियम और सल्फर परमाणु चार निर्देशांक हैं।[20] NaCl खनिज लवण संरचना के साथ एक उच्च दाब रूप भी है।[20]

कैडमियम सल्फाइड एक सीधा बैंड अंतराल अर्धचालक (अंतराल 2.42 eV) है।[19] दृश्य प्रकाश तरंग दैर्ध्य के लिए इसके बैंड अंतराल की निकटता इसे एक रंगीन रूप देती है।[4]
साथ ही साथ यह स्पष्ट गुण अन्य गुणों का परिणाम है:

  • विकिरणित होने पर चालकता बढ़ जाती है,[19](एक फोटो प्रतिरोधक के रूप में उपयोग करने के लिए अग्रणी)।
  • जब एक p-प्रकार अर्धचालक के साथ जोड़ा जाता है तो यह एक प्रकाश वोल्टीय (सौर) सेल का मुख्य घटक बनाता है और एक CdS/Cu2S सौर सेल (1954) में सूचना की जाने वाली पहली दक्ष कोशिकाओं में से एक है। [21][22]
  • उदाहरण के लिए Cu+ (''सक्रियक'') और Al3+ (''सहसक्रियक'') के साथ अपमिश्रित करने पर CdS इलेक्ट्रॉन किरण उत्तेजना (कैथोडोल्यूमिनेसेंस) के अंतर्गत संदीप्तिशील करती है और इसका उपयोग संदीपक के रूप में किया जाता है।[23]
  • दोनों बहुरूप दाब वैद्युत् हैं और षट्कोणीय भी तापविद्युत् है। [24]
  • विद्युत् संदीप्ति[25]
  • सीडीएस मणिभ ठोस अवस्था लेजर में लाभ के माध्यम के रूप में कार्य कर सकते है।[26][27]
  • पतली झिल्ली के रूप में, सीडीएस को कुछ प्रकार के सौर सेल में उपयोग के लिए अन्य परतों के साथ जोड़ा जा सकता है।[28] सीडीएस पतली झिल्ली ट्रांजिस्टर (टीएफटी) के लिए उपयोग होने वाली पहली अर्धचालक सामग्री में से एक है।[29] हालांकि 1970 के दशक के अंत में अक्रिस्टलीय सिलिकन प्रौद्योगिकी के उद्भव के बाद टीएफटी के लिए यौगिक अर्धचालकों में रुचि व्यापक रूप से कम हो गई है।
  • सीडीएस की पतली झिल्लीें दाब वैद्युत् हो सकती हैं और पारक्रमित्र के रूप में उपयोग की जाती हैं जो गीगाहर्ट्ज क्षेत्र में आवृत्तियों पर काम कर सकती हैं।
  • ~510 nm पर प्रतिस्टोक्स संदीप्ति के समय, CdS के नैनोरिबन फोनोन के विलोपन के कारण नेट शीतलन दिखाते हैं। परिणामस्वरूप, जब नैनोरिबन्स को 514 या 532 nm लेज़र के साथ उत्तेजित किया जाता है, तो अधिकतम तापमान में 40 और 15 K की गिरावट प्रदर्शित की जाती है।[30]

अनुप्रयोग

वर्णक

पीत कैडमियम सल्फाइड- वर्णक

CdS का उपयोग प्लास्टिक में वर्णक के रूप में किया जाता है, जो अच्छी तापीय स्थिरता, प्रकाश और मौसम की स्थिरता, रासायनिक प्रतिरोध और उच्च अपारदर्शिता को प्रदर्शित करता है।[7] वर्णक के रूप में, CdS को कैडमियम पीत (CI वर्णक पीत 37) के रूप में जाना जाता है।[4][31] 1982 तक लगभग 2000 टन प्रति वर्ष उत्पादन किया जाता है, जो व्यावसायिक रूप से संसाधित कैडमियम के लगभग 25% का प्रतिनिधित्व करता है।[32]

कला में ऐतिहासिक उपयोग

1840 के दशक से कैडमियम सल्फाइड की सामान्य व्यावसायिक उपलब्धता ने कलात्मक, विशेष रूप से वान गाग, मोनेट (उनकी लंदन श्रृंखला और अन्य कार्यों में) और मैटिस (1916-1919 नदी द्वारा तैराक करने वाले) द्वारा इसे अधिग्रहण का नेतृत्व किया है।[33] रंगलेप में कैडमियम की उपस्थिति का उपयोग उन चित्रकला में जालसाजियों का पता लगाने के लिए किया गया है जो कथित तौर पर 19वीं शताब्दी से पहले बनाई गई थीं।[34]

सीडीएस-सीडीएसई विलयन

सीडीएस और सीडीएसई एक दूसरे के साथ ठोस विलयन बनाते हैं। कैडमियम सेलेनाइड की बढ़ती मात्रा, वर्णक को लाल रंग की ओर ले जाती है, उदाहरण के लिए CI वर्णक नारंगी 20 और CI वर्णक लाल 108 हैं।[31]
इस तरह के ठोस विलयन प्रत्यक्ष और निकट अवरक्त प्रकाश के प्रति संवेदनशील फोटो प्रतिरोधक (प्रकाश पर निर्भर प्रतिरोधक) के घटक हैं।[citation needed]

सुरक्षा

कैडमियम सल्फाइड विषैला होता है, विशेष रूप से संकटपूर्ण जब धूल के रूप में साँस में लिया जाता है, और सामान्य रूप से कैडमियम यौगिकों को कार्सिनोजेनिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।[35] टैटू में रंग के रूप में CdS का उपयोग किए जाने पर जैव की समस्या बताई गई है।[36] सीडीएस में रैटस् में लगभग 7,080 mg/kg का LD50 होता है - जो इसकी कम विलेयता के कारण अन्य कैडमियम यौगिकों से अधिक है।[37]

संदर्भ

  1. ↑ Lide, David R. (1998). Handbook of Chemistry and Physics (87 ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 4–67, 1363. ISBN 978-0-8493-0594-8.
  2. ↑ 2.0 2.1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. p. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0087". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier ISBN 0-12-352651-5
  5. ↑ Fred Ibbotson (2007), The Chemical Analysis of Steel-Works' Materials,Read Books, ISBN 1-4067-8113-4
  6. ↑ Paul Klocek (1991), Handbook of Infrared Optical Materials, CRC Press ISBN 0-8247-8468-5
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 Hugh MacDonald Smith (2002). हाई परफॉरमेंस पिगमेंट. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30204-8.
  8. ↑ Larry L. Barton 1995 Sulfate reducing bacteria, Springer, ISBN 0-306-44857-2
  9. ↑ Sweeney, Rozamond Y.; Mao, Chuanbin; Gao, Xiaoxia; Burt, Justin L.; Belcher, Angela M.; Georgiou, George; Iverson, Brent L. (2004). "कैडमियम सल्फाइड नैनोक्रिस्टल का जीवाणु जैवसंश्लेषण". Chemistry & Biology. 11 (11): 1553–9. doi:10.1016/j.chembiol.2004.08.022. PMID 15556006.
  10. ↑ Oladeji, I.O.; Chow, L. (1997). "रासायनिक स्नान जमा कैडमियम सल्फाइड का अनुकूलन". J. Electrochem. Soc. 144 (7): 7. CiteSeerX 10.1.1.563.1643. doi:10.1149/1.1837815.
  11. ↑ Uda, H; Yonezawa, H; Ohtsubo, Y; Kosaka, M; Sonomura, H (2003). "धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा तैयार की गई पतली सीडीएस फिल्में". Solar Energy Materials and Solar Cells. 75 (1–2): 219. doi:10.1016/S0927-0248(02)00163-0.
  12. ↑ Reisfeld, R (2002). "Nanosized semiconductor particles in glasses prepared by the sol–gel method: their optical properties and potential uses". Journal of Alloys and Compounds. 341 (1–2): 56. doi:10.1016/S0925-8388(02)00059-2.
  13. ↑ Moon, B; Lee, J; Jung, H (2006). "आरएफ द्वारा विभिन्न सबस्ट्रेट्स पर जमा की गई सीडीएस फिल्मों के गुणों का तुलनात्मक अध्ययन। स्पटरिंग". Thin Solid Films. 511–512: 299. Bibcode:2006TSF...511..299M. doi:10.1016/j.tsf.2005.11.080.
  14. ↑ Goto, F; Shirai, Katsunori; Ichimura, Masaya (1998). "Defect reduction in electrochemically deposited CdS thin films by annealing in O2". Solar Energy Materials and Solar Cells. 50 (1–4): 147. doi:10.1016/S0927-0248(97)00136-0.
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  16. ↑ U.S. Patent 3,208,022, High performance photoresistor, Y.T. Sihvonen, issue date: September 21, 1965
  17. ↑ Wanrooij, P. H. P.; Agarwal, U. S.; Meuldijk, J.; Kasteren, J. M. N. van; Lemstra, P. J. (2006). "अपशिष्ट पॉलीथीन से सीडीएस वर्णक का निष्कर्षण". Journal of Applied Polymer Science. 100 (2): 1024. doi:10.1002/app.22962.
  18. ↑ 18.0 18.1 Mario Schiavello (1985) Photoelectrochemistry, Photocatalysis, and Photoreactors: Fundamentals and Developments Springer ISBN 90-277-1946-2
  19. ↑ 19.0 19.1 19.2 D. Lincot, Gary Hodes Chemical Solution Deposition of Semiconducting and Non-Metallic Films: Proceedings of the International Symposium The Electrochemical Society, 2006 ISBN 1-56677-433-0
  20. ↑ 20.0 20.1 Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
  21. ↑ Antonio Luque, Steven Hegedus, (2003), Handbook of Photovoltaic Science and Engineering John Wiley and Sons ISBN 0-471-49196-9
  22. ↑ Reynolds, D.; Leies, G.; Antes, L.; Marburger, R. (1954). "कैडमियम सल्फाइड में फोटोवोल्टिक प्रभाव". Physical Review. 96 (2): 533. Bibcode:1954PhRv...96..533R. doi:10.1103/PhysRev.96.533.
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  29. ↑ Weimer, Paul (1962). "टीएफटी एक नया पतला-फिल्म ट्रांजिस्टर". Proceedings of the IRE. 50 (6): 1462–1469. doi:10.1109/JRPROC.1962.288190. S2CID 51650159.
  30. ↑ Zhang, Jun (24 January 2013). "Laser cooling of a semiconductor by 40 kelvin". Nature. 493 (7433): 504–508. Bibcode:2013Natur.493..504Z. doi:10.1038/nature11721. PMID 23344360. S2CID 4426843.
  31. ↑ 31.0 31.1 R. M. Christie 2001 Colour Chemistry, p. 155 Royal Society of Chemistry ISBN 0-85404-573-2
  32. ↑ Karl-Heinz Schulte-Schrepping, Magnus Piscator "Cadmium and Cadmium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a04_499.
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  34. ↑ W. Stanley Taft, James W. Mayer, Richard Newman, Peter Kuniholm, Dusan Stulik (2000) The Science of Paintings, Springer, ISBN 0-387-98722-3
  35. ↑ CDC International Chemical Safety Card - Cadmium Sulfide ARCHIVE COPY
  36. ↑ Bjornberg, A (Sep 1963). "कैडमियम सल्फाइड से पीले टैटू में प्रकाश की प्रतिक्रिया". Arch Dermatol. 88 (3): 267–71. doi:10.1001/archderm.1963.01590210025003. PMID 14043617.
  37. ↑ "सुरक्षा डेटा पत्रक" (PDF). Archived from the original (PDF) on 24 July 2015.

बाहरी संबंध

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