Kadmium(II) oksida

Ketika dipanaskan di udara, kadmium menyala, membentuk kadmium oksida CdO (berat molekul 128,41). Oksida juga dapat diperoleh dengan mengkalsinasi nitrat atau garam karbonat kadmium. Dengan cara ini, oksida diperoleh dalam bentuk bubuk coklat, yang memiliki dua modifikasi: amorf dan kristal. Ketika dipanaskan, oksida amorf menjadi kristal, mengkristal dalam sistem kubik: ia menyerap karbon dioksida dan berperilaku seperti basa kuat. Panas transformasi CdO AMORPH CdO CRIST adalah 540 kal.

Kepadatan oksida yang dibuat secara artifisial berkisar antara 7,28 hingga 8,27 g/cm3. Di alam, CdO membentuk lapisan hitam pada galmy, dengan densitas 6,15 g/cm 3 . Titik leleh 1385 °.

Kadmium oksida direduksi oleh hidrogen, karbon dan karbon monoksida. Hidrogen mulai mereduksi CdO pada 250-260 ° menurut reaksi reversibel:

CdO + H 2 Cd + H 2 O,

Yang berakhir dengan cepat pada 300 °.

Kadmium oksida sangat larut dalam asam dan dalam larutan seng sulfat menurut reaksi reversibel:

CdO + H 2 O + ZnSO 4 CdSO 4 + Zn (OH) 2.

Kadmium sulfida

Sulfida (CdS, berat molekul 144.7) merupakan salah satu senyawa penting dari kadmium. Ini larut dalam larutan pekat asam klorida dan asam nitrat, dalam asam sulfat encer mendidih dan dalam larutan besi besi; dalam dingin, larut buruk dalam asam, dan tidak larut dalam asam sulfat encer. Produk kelarutan sulfida 1.4·10 -28 . Kristal sulfida terjadi di alam dalam bentuk grenakite sebagai campuran bijih logam berat dan non-ferrous. Ini dapat diperoleh secara artifisial dengan menggabungkan belerang dengan kadmium atau kadmium oksida. Ketika logam kadmium menyatu dengan belerang, perkembangan reaksi pembentukan sulfida dihambat oleh lapisan pelindung CdS. Reaksi

2CdO+3S=2CdS+SO2

dimulai pada 283° dan lewat pada 424° dengan kecepatan tinggi.

Tiga modifikasi CdS diketahui: amorf (kuning) dan dua kristal (merah dan kuning) Varietas merah dari kristal sulfida lebih berat (sp. berat 4,5) kuning (sp. berat 3). CdS amorf menjadi kristal ketika dipanaskan hingga 450 ° C.

Kadmium sulfida, ketika dipanaskan dalam atmosfer pengoksidasi, teroksidasi menjadi sulfat atau oksida, tergantung pada suhu pembakaran.

kadmium sulfat

Kadmium sulfat (CdSO 4 , berat molekul 208.47) adalah bubuk kristal putih yang mengkristal dalam sistem ortorombik. Ini mudah larut dalam air, tetapi tidak larut dalam alkohol. Sulfat mengkristal dari larutan berair dalam sistem monoklinik dengan 8/3 molekul air (CdSO 4 8 / 3H 2 O), stabil hingga 74 °, tetapi pada suhu yang lebih tinggi berubah menjadi sulfat satu air (CdSO 4 H 2 O). Dengan kenaikan suhu, kelarutan sulfat sedikit meningkat, tetapi dengan kenaikan suhu lebih lanjut, itu menurun seperti yang ditunjukkan pada tabel 3:

Tabel 3

Keberadaan tiga modifikasi sulfat ditetapkan: b, c, dan d. Setelah isolasi molekul air terakhir pada 200 ° dari kristal hidrat 3CdSO 4 ·8H 2 O, modifikasi b terbentuk, yang stabil sampai 500 °; dengan peningkatan suhu lebih lanjut, modifikasi s muncul, yang, pada suhu di atas 735 °, masuk ke modifikasi z. Modifikasi suhu tinggi (c dan d) berubah menjadi modifikasi b setelah pendinginan.

pengantar

Saat ini, jumlah bahan yang digunakan dalam teknologi elektronik untuk berbagai keperluan adalah beberapa ribu. Menurut klasifikasi paling umum, mereka dibagi menjadi empat kelas: konduktor, semikonduktor, dielektrik, dan bahan magnetik. Di antara bahan yang paling penting dan relatif baru adalah senyawa kimia semikonduktor, di antaranya senyawa tipe A II B VI paling menarik secara ilmiah dan praktis. Salah satu bahan yang paling signifikan dari kelompok ini adalah CdS.

CdS adalah dasar dari teknologi IR modern, karena spektrum fotosensitifitasnya tumpang tindih dengan jendela transparansi atmosfer (8-14 mikron), di mana semua objek lingkungan terpancar. Ini memungkinkannya untuk digunakan dalam urusan militer, ekologi, kedokteran, dan cabang aktivitas manusia lainnya. Sampai saat ini, CdS diperoleh dalam bentuk film dengan metode hidrokimia.

Tujuan dari proyek kursus ini adalah untuk mengimplementasikan proyek untuk produksi elemen sensitif fotoresistor berbasis CdS dengan metode hidrokimia dengan kapasitas 100 ribu keping / tahun, serta pengenalan metode perhitungan yang dirancang untuk menentukan kondisi awal. untuk pembentukan CdS, kadmium hidroksida dan sianamida.

1. Karakteristik kadmium sulfida

Diagram sistem Cd - S belum dibangun, ada satu senyawa CdS dalam sistem yang ada dalam dua modifikasi: (heksagonal) dan (kubik). CdS terjadi secara alami sebagai mineral greenockite dan howleyite.

1.1 Struktur kristal

Senyawa tipe A II B VI biasanya mengkristal dalam struktur sphalerite atau wurtzite. Struktur sfalerit adalah kubik, tipe B-3, grup ruang F4 3m (T d 2). Struktur wurtzite adalah heksagonal, tipe B-4, grup ruang P 6 3 mc (C 6 v 4). Struktur ini sangat mirip satu sama lain; mereka memiliki jumlah atom yang sama di bidang koordinasi pertama dan kedua - masing-masing 4 dan 12. Ikatan interatomik dalam tetrahedra dari kedua modifikasi sangat dekat.

Kadmium sulfida telah diperoleh dengan struktur sphalerite dan wurtzite.

1.2 Sifat termodinamika dan elektrofisika

Kadmium sulfida adalah fase satu sisi dari komposisi variabel, selalu memiliki kelebihan kadmium. Kadmium sulfida, ketika dipanaskan hingga 1350 , menyublim pada tekanan atmosfer tanpa meleleh, dalam ruang hampa pada 180 , distilasi tanpa meleleh dan tanpa dekomposisi, di bawah tekanan 100 atm meleleh pada suhu sekitar 1750 . Tingkat disosiasi kadmium pada suhu di atas 1000 mencapai 85-98%. Panas pembentukan CdS H 298 0 \u003d -34,71 kkal / mol.

Tergantung pada kondisi produksi dan perlakuan panas, sifat-sifat CdS bisa berbeda. Dengan demikian, kristal yang tumbuh dalam kelebihan uap kadmium memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih tinggi daripada kristal yang tumbuh di bawah kondisi komposisi stoikiometri. Resistansi spesifik CdS, tergantung pada berbagai faktor, dapat bervariasi pada rentang yang luas (dari 10 12 hingga 10 -3 ohm * m).

Penyimpangan dari stoikiometri memiliki pengaruh yang menentukan pada sifat elektrofisika CdS. Pengenalan oksigen ke dalam sampel menyebabkan penurunan yang kuat dalam konduktivitas listrik. Celah pita CdS, ditentukan dari data optik, adalah 2,4 V. Kadmium sulfida biasanya memiliki konduktivitas tipe-n karena kurangnya belerang relatif terhadap komposisi stoikiometri.

Kelarutan kadmium dalam air dapat diabaikan: 1,5 * 10 -10 mol / l.

2. Metode untuk memperoleh kalkogenida logam

Saat ini, kalkogenida logam diperoleh baik dengan metode fisik (penguapan vakum dan percikan katoda) dan kimia (penyemprotan aerosol dari campuran reaksi ke substrat yang dipanaskan hingga 400–600 K atau pengendapan dari larutan berair). Mari kita pertimbangkan setiap metode secara lebih rinci.

Metode kondensasi vakum

Inti dari metode ini terdiri dari pemanasan zat dalam ruang hampa (P 10 -3 mm Hg) ke suhu ketika tekanan melebihi tekanan uap sisa beberapa kali lipat, diikuti oleh kondensasi pada substrat.

Langkah-langkah proses:

Penguapan suatu zat;

Penerbangan atom suatu zat ke substrat;

Pengendapan (pengembunan) uap pada substrat, diikuti dengan pembentukan struktur film.

Metode sputtering vakum katodik.

Metode ini didasarkan pada penghancuran katoda dengan membombardirnya dengan molekul gas yang bekerja. Katoda adalah bahan yang akan disimpan dalam bentuk film. Pertama, udara dipompa keluar dari area kerja, kemudian gas kerja (argon atau nitrogen) dibiarkan masuk ke dalam chamber. Tegangan (3-5 kV) diterapkan antara katoda dan anoda, yang menyebabkan kerusakan celah gas. Pengoperasian instalasi didasarkan di dekat pelepasan plasma.

Jenis sputtering katoda:

Fisik: tidak ada reaksi kimia yang terjadi dalam sistem;

Reaktif: melibatkan reaksi kimia, gas reaktif (oksigen, nitrogen, karbon monoksida) ditambahkan ke gas kerja, dengan molekul yang zat yang disemprotkan membentuk senyawa kimia. Dengan mengubah tekanan parsial gas kerja, dimungkinkan untuk mengubah komposisi film.

Perlu dicatat bahwa produksi vakum struktur film tipis, memiliki kemungkinan dan fleksibilitas yang luas. Ini memiliki sejumlah kelemahan signifikan - membutuhkan peralatan mahal yang kompleks, dan juga tidak menjamin keseragaman properti.

Metode yang paling menarik untuk memperoleh film sulfida dalam hal kesederhanaan dan efisiensinya adalah teknologi deposisi hidrokimia. Saat ini, ada tiga jenis utama dari metode ini: deposisi kimia dari larutan, deposisi elektrokimia, dan penyemprotan larutan ke substrat yang dipanaskan diikuti oleh pirolisis.

Selama deposisi elektrokimia, pembubaran anodik logam dalam larutan berair tiourea dilakukan. Proses pembentukan sulfida berlangsung dalam dua tahap:

pembentukan ion logam di anoda;

interaksi ion logam dengan chalcogenizer.

Terlepas dari kelebihan metode ini: kemampuan kontrol dan ketergantungan yang jelas dari laju pertumbuhan film pada kekuatan saat ini, metode ini tidak cukup ekonomis; film tipis, tidak rata dan amorf terbentuk, yang mencegah penerapan metode ini secara luas dalam praktik.

Metode penyemprotan larutan ke substrat yang dipanaskan (pirolisis)

Larutan yang mengandung garam logam dan tiourea disemprotkan ke substrat yang dipanaskan hingga 180..250 . Keuntungan utama dari metode pirolisis adalah kemungkinan memperoleh film dengan komposisi campuran. Desain perangkat keras termasuk perangkat semprot untuk solusi dan pemanas untuk substrat. Untuk mendapatkan film dengan logam sulfida, rasio stoikiometri logam-sulfur optimal.

Pengendapan kimia dari larutan berair memiliki daya tarik khusus dan prospek yang luas dalam hal hasil akhir. Metode pengendapan hidrokimia dibedakan oleh produktivitas dan ekonomi yang tinggi, kesederhanaan desain teknologi, kemungkinan pengendapan film pada permukaan dengan bentuk yang kompleks dan sifat yang berbeda, serta doping lapisan dengan ion atau molekul organik yang tidak memungkinkan suhu tinggi. pemanasan, dan kemungkinan sintesis "bahan kimia lunak". Yang terakhir memungkinkan kita untuk mempertimbangkan metode ini sebagai yang paling menjanjikan untuk persiapan senyawa kalkogenida logam metastabil dari struktur kompleks.

Pengendapan hidrokimia dilakukan dalam bak reaksi yang mengandung garam logam, basa dan zat pengompleks, dan chalcogenizer. Proses pembentukan sulfida diwujudkan melalui tahap koloid-kimia dan merupakan serangkaian reaksi topokimia dan autokatalitik, mekanisme yang tidak sepenuhnya dipahami.

3. Aplikasi berbasis filmCDS

Kadmium sulfida film tipis banyak digunakan sebagai fotodetektor, bahan photoluminescent, elemen termo, sel surya, bahan sensor, pelapis dekoratif, dan katalis berstruktur nano yang menjanjikan.

4. Deskripsi teknologi produksiCDS

Skema teknologi untuk membuat elemen sensitif fotoresistor mencakup operasi berikut:

1. persiapan substrat (pembersihan, etsa, pencucian);

Deposisi kimia dari film semikonduktor;

Pencucian dan pengeringan film;

Perlakuan panas lapisan semikonduktor di bawah lapisan muatan pada 400 selama 2 jam;

Deposisi vakum dari kontak AI;

menulis;

Kontrol output parameter chip FR.

.1 Persiapan substrat untuk deposisi film

Deposisi film dilakukan pada substrat yang telah mengalami degreased sebelumnya. Substrat benar-benar dihilangkan lemaknya dengan soda, dibilas dengan air keran, dan setelah dipasang di perlengkapan fluoroplastik, substrat ditempatkan selama 20 detik dalam larutan Dash encer untuk mengetsa permukaan guna meningkatkan daya rekat film. Setelah perawatan di Dash etsa, substrat dibilas dengan sejumlah besar air suling yang dipanaskan dan disimpan dalam gelas kimia di bawah lapisan air suling sampai dimulainya proses.

Kualitas persiapan permukaan substrat dikendalikan oleh tingkat keterbasahannya: pada substrat yang disiapkan dengan hati-hati, air suling menyebar di lapisan yang rata. Dilarang keras mengambil substrat bebas lemak dengan tangan Anda.

4.2 Deposisi kimia dari film semikonduktor

Sitall digunakan sebagai bahan substrat untuk deposisi film CdS.

Reagen kimia berikut digunakan untuk sintesis film semikonduktor CdS:

kadmium klorida, CdCl 2 H 2 O;

thiourea, CSN 2 H 4, kemurnian tinggi;

larutan amonia berair, NH 3 aq, 25%, murni secara kimiawi.

Urutan pengeringan reagen untuk persiapan larutan kerja sangat ditentukan. Kebutuhan akan ini disebabkan oleh fakta bahwa proses pengendapan kalkogenida bersifat heterogen, dan lajunya tergantung pada kondisi awal pembentukan fase baru.

Solusi kerja disiapkan dengan mencampur volume yang dihitung dari bahan awal. Film disintesis dalam reaktor kaca molibdenum 100 ml. Pertama, volume garam kadmium yang dihitung dimasukkan ke dalam reaktor, kemudian amonia berair dimasukkan dan air suling ditambahkan. Kemudian tiourea ditambahkan. Solusinya diaduk dan substrat yang disiapkan segera direndam di dalamnya, dipasang dalam perlengkapan fluoroplastik. Substrat dipasang di dalam reaktor dengan permukaan kerja ke bawah pada sudut 15 - 20°. Mulai saat ini, dengan bantuan stopwatch, hitungan mundur waktu proses sintesis dimulai. Reaktor ditutup rapat dan ditempatkan dalam termostat U-10. Keakuratan menjaga suhu sintesis adalah ±0,01°C. Untuk beberapa waktu, tidak ada perubahan yang terjadi dengan solusi. Kemudian larutan mulai menjadi keruh, dan film cermin kuning terbentuk di permukaan substrat dan dinding reaktor. Waktu pengendapannya adalah 60 menit. Pengendapan dilakukan pada suhu 70 °C.

4.3 Pemrosesan film yang disimpan

Setelah akhir waktu sintesis yang ditentukan, reaktor dikeluarkan dari termostat, substrat dengan penahan dilepas dan dicuci dengan air suling panas dalam jumlah besar (0,5-1,0 l). Setelah itu, substrat dikeluarkan dari dudukannya, permukaan kerja substrat (di mana film diendapkan) dengan lembut diseka dengan kapas yang direndam dalam air suling, dan sedimen dikeluarkan dari sisi belakang. Kemudian substrat dengan film dicuci lagi dengan air suling dan dikeringkan di atas kertas saring sampai sisa-sisa uap air yang terlihat hilang.

4.4 Perlakuan panas

Dicuci dan dikeringkan secara menyeluruh - substrat pergi ke operasi selanjutnya: perlakuan panas. Hal ini dilakukan di tungku meredam PM-1.0-7 atau PM-1.0-20 untuk menghilangkan stres dan meningkatkan sifat listrik dari film. Proses berlangsung 2 jam pada suhu 400 °C, dilanjutkan dengan pendinginan hingga suhu kamar.

4.5 Deposisi vakum dari kontak AI

Film logam digunakan dalam produksi perangkat semikonduktor dan sirkuit mikro sebagai kontak non-penyearah (ohmik), serta komponen pasif (trek konduktif, resistor, kapasitor, induktor). Metode utama untuk memproduksi film logam adalah deposisi vakum (penguapan termal dalam vakum) dari berbagai logam (aluminium, emas, dll.), karena memiliki sejumlah keunggulan: kemurnian dan reproduktifitas proses deposisi, produktivitas tinggi, kemungkinan deposisi satu atau lebih logam pada wafer semikonduktor dalam satu operasi dan menggabungkan film logam yang disimpan dan vakum untuk melindunginya dari oksidasi, kemudahan mengontrol proses pengendapan dan kemungkinan memperoleh film logam dengan berbagai ketebalan dan konfigurasi saat pengendapan logam menggunakan topeng .

Penyemprotan juga dilakukan dalam instalasi vakum dengan tekanan sisa di bawah tutup orde 6,5∙10 Pa (5∙10 -6 mm Hg). Tekanan seperti itu dipilih sehingga tidak ada tumbukan antara atom logam yang diuapkan dan molekul gas sisa di bawah tudung instalasi, yang mengarah pada pembentukan film dari struktur yang terganggu.

Dalam produksi perangkat semikonduktor untuk pengendapan berbagai film pada wafer semikonduktor dan substrat lainnya, beberapa model instalasi deposisi vakum digunakan, yang berbeda satu sama lain dalam berbagai solusi desain, terutama perangkat tutup, serta sistem vakum, sistem catu daya untuk memantau parameter proses dan mengendalikan mode operasi. , menyampaikan dan perangkat tambahan untuk penguapan atau penyemprotan.

Untuk deposisi film termal dan sputtering dalam instalasi ini, masing-masing, perangkat resistif dan berkas elektron digunakan, dan untuk sputtering oleh bombardir ion, perangkat pelepasan. Meskipun beberapa kelemahan (kesulitan dalam penguapan bahan tahan api, inersia tinggi, perubahan rasio komponen selama penguapan paduan), instalasi dengan berkas elektron dan terutama dengan evaporator resistif banyak digunakan dalam produksi semikonduktor karena kemudahan operasinya. Oleh karena itu, kami akan fokus pada unit dengan evaporator resistif, model dasarnya adalah unit UVN-2M.

4.6 Menulis

Dari substrat dengan film yang diendapkan di atasnya, chip dengan ukuran tertentu dipotong dengan cara digores (waktu standar adalah 25 menit per satu substrat). Mesin semi-otomatis untuk menyalin ZhK 10.11 dirancang untuk menerapkan kisi takik pada wafer semikonduktor. Mereka memecahkan pelat dengan risiko yang diterapkan dengan menggulungnya dengan roller karet secara manual atau pada instalasi khusus. Perangkat semi-otomatis dipasang di pakaian luar angkasa yang dipasang di atas meja, yang berfungsi untuk menciptakan iklim mikro. Mereka bekerja pada perangkat semi-otomatis dalam sarung tangan karet yang terpasang di dinding depan jas. Tempat kerja diterangi oleh lampu siang hari yang dipasang di bagian atas setelan. Tanda gambar dibuat oleh pemotong berlian yang dipasang di penyangga ayun.

vakum elektrofisika kadmium sulfida

4.7 Kontrol keluaran parameter "chip"

Awalnya, chip dikenai kontrol visual untuk kualitas lapisan. Heterogenitas lapisan, bintik-bintik, ketidakteraturan, area dengan adhesi yang buruk dicatat.

Kontrol output dilakukan pada unit K.50.410 (waktu standar adalah 2 menit per "chip").

5. Bagian penyelesaian

.1 Perhitungan kondisi batas formasiCDS, CD(Oh) 2 danCdCN 2

Hal ini diperlukan untuk menemukan kondisi batas untuk pengendapan timbal sulfida, hidroksida, dan sianamida pada konsentrasi awal berikut, mol/l:

0,4

Dasar dari sintesis hidrokimia adalah reaksi:

CdL x 2+ + N 2 H 4 CS(Se) + 4OH - \u003d CdS + CN 2 2- + 4H 2 O

Dalam campuran reaksi, pembentukan senyawa kompleks berikut dimungkinkan (Tabel 1):

Tabel 1 Data awal untuk menghitung kondisi pengendapan hidrokimia CdS, Cd(OH) 2 , CdCN 2

Senyawa (ion kompleks)

Mari kita hitung Me z + , untuk ini kita menggunakan ekspresi:

di mana Me z + - konsentrasi fraksional ion logam yang tidak terkompleks; L adalah konsentrasi ligan; k 1 , k 1.2 ,…k 1.2… n - konstanta ketidakstabilan dari berbagai bentuk kompleks logam.

Untuk sistem amonia, ekspresi memiliki bentuk:
8,099∙10 -9

Mari kita bangun ketergantungan grafis pC n =f (pH) (Gbr. 2).

Beras. 2. Kondisi batas untuk pembentukan kadmium sulfida, hidroksida, dan sianamida.

Berdasarkan grafik dapat disimpulkan bahwa dalam sistem ini dimungkinkan untuk membentuk film CdS pada pH = 9,5-14, Cd(OH) 2 pada pH = 10,5-14, dan CdCN 2 tidak terbentuk sama sekali.

Sulfida dari beberapa logam lain (tidak larut dalam air), misalnya, besi (II), mangan, seng, tidak mengendap dari larutan asam, karena larut dalam asam mineral encer, oleh karena itu, bukan hidrogen sulfida yang digunakan untuk pengendapannya , tetapi amonium sulfida (atau natrium).

FeSO 4 + (NH 4) 2 S \u003d FeS (endapan) + (NH 4) 2 SO 4

Beberapa sulfida yang tidak larut dapat larut dalam larutan amonium sulfida atau amonium polisulfida berlebih (karena pembentukan garam kompleks), sementara yang lain tidak.

Sebagai 2 S 3 (endapan) + 3 (NH 4) 2 S \u003d 2 (NH 4) 3 (larutan)

Sebelumnya, sifat sulfida untuk mengendap dari larutan di bawah aksi hidrogen sulfida atau amonium sulfida (serta untuk larut atau tidak larut dalam kelebihan larutan sulfida atau polisulfida dari kation monovalen) secara aktif digunakan dalam kimia analitik untuk analisis kualitatif dan pemisahan campuran logam (metode analisis hidrogen sulfida). Selain itu, kation logam dalam kimia analitik diklasifikasikan ke dalam kelompok tergantung pada perilaku mereka di bawah aksi hidrogen sulfida, larutan amonium sulfida dan polisulfida (tentu saja, ini bukan satu-satunya fitur yang kation diklasifikasikan dalam kimia analitik, tetapi salah satu yang utama).

Saat ini, metode analisis hidrogen sulfida hampir kehilangan relevansinya, karena hidrogen sulfida beracun. Selain itu, hidrogen sulfida tidak hanya beracun, tetapi juga berbahaya. Pada awalnya, bau khas hidrogen sulfida (telur busuk) terlihat jelas bahkan dalam konsentrasi rendah, tetapi dengan paparan hidrogen sulfida yang berkepanjangan pada eksperimen, bau hidrogen sulfida tidak lagi terasa. Akibatnya, Anda dapat terkena tingkat hidrogen sulfida yang berbahaya tanpa menyadarinya. Di masa lalu, ketika bekerja dengan hidrogen sulfida adalah urutan hari di laboratorium kimia analitik, ini banyak terjadi.

Selama bertahun-tahun, ahli kimia analitik telah mampu menemukan pengganti hidrogen sulfida dan sulfida (yang disebut metode analisis non-hidrogen sulfida). Selain itu, metode analisis fisikokimia dan instrumental semakin banyak digunakan dalam kimia analitik.

Saya memutuskan untuk mendapatkan beberapa sulfida yang tidak larut dari larutan garam logam dan hidrogen sulfida. Pilihan jatuh pada tembaga dan kadmium (ada pemikiran lain tentang merkuri, tetapi saya menolaknya, karena ada sedikit merkuri, dan itu dalam bentuk logam). Eksperimen dilakukan di jalan. Bekerja di rumah dengan hidrogen sulfida adalah pekerjaan kamikaze. Ini hanya diperbolehkan jika ada lemari asam.

Saya mengambil tembaga sulfat dan kadmium asetat (keduanya kualifikasi "Ch"). Garam dilarutkan dalam air hangat. Pertama, tembaga sulfat diperlakukan dengan hidrogen sulfida. Tabung dengan cepat diisi dengan serpihan hitam tembaga sulfida CuS. Saya meninggalkan tabung reaksi sebentar, pindah (jangan lupa - hidrogen sulfida beracun!). Ketika dia tiba, dia menemukan di dalam tabung reaksi bukannya cairan bubur gelap dari larutan dan endapan.

Saya membilas pipa saluran keluar gas setelah tembaga dan melanjutkan ke kadmium. Lapisan kuning kadmium sulfida dengan cepat terbentuk di dinding di bagian atas cairan. Segera solusinya ditutupi serpihan. Berjalan pergi lagi. Lima belas menit kemudian dia datang, menemukan bubur dengan noda kuning-oranye di dalam tabung reaksi. Ini adalah kadmium sulfida CdS.

Terlepas dari toksisitas kadmium, kadmium sulfida masih digunakan sebagai pigmen karena warnanya yang indah, tahan luntur, dan tahan bahan kimia. Kadang-kadang larutan padat digunakan antara kadmium sulfida dan kadmium selenida Cd(S, Se): dengan mengubah rasio selenium dan belerang dalam pigmen, warnanya dapat bervariasi.

__________________________________________________

pengantar

Saat ini, jumlah bahan yang digunakan dalam teknologi elektronik untuk berbagai keperluan adalah beberapa ribu. Menurut klasifikasi paling umum, mereka dibagi menjadi empat kelas: konduktor, semikonduktor, dielektrik, dan bahan magnetik. Di antara bahan yang paling penting dan relatif baru adalah senyawa kimia semikonduktor, di antaranya senyawa tipe A II B VI paling menarik secara ilmiah dan praktis. Salah satu bahan yang paling signifikan dari kelompok ini adalah CdS.

CdS adalah dasar dari teknologi IR modern, karena spektrum fotosensitifitasnya tumpang tindih dengan jendela transparansi atmosfer (8-14 mikron), di mana semua objek lingkungan terpancar. Ini memungkinkannya untuk digunakan dalam urusan militer, ekologi, kedokteran, dan cabang aktivitas manusia lainnya. Sampai saat ini, CdS diperoleh dalam bentuk film dengan metode hidrokimia.

Tujuan dari proyek kursus ini adalah untuk mengimplementasikan proyek untuk produksi elemen sensitif fotoresistor berbasis CdS dengan metode hidrokimia dengan kapasitas 100 ribu keping / tahun, serta pengenalan metode perhitungan yang dirancang untuk menentukan kondisi awal. untuk pembentukan CdS, kadmium hidroksida dan sianamida.

Karakterisasi kadmium sulfida

Diagram sistem Cd - S belum dibangun, ada satu senyawa CdS dalam sistem yang ada dalam dua modifikasi: b (heksagonal) dan c (kubik). CdS terjadi secara alami sebagai mineral greenockite dan howleyite.

Struktur kristal

Senyawa tipe A II B VI biasanya mengkristal dalam struktur sphalerite atau wurtzite. Struktur sfalerit adalah kubik, tipe B-3, grup ruang F4 3m (T d 2). Struktur wurtzite adalah heksagonal, tipe B-4, grup ruang P 6 3 mc (C 6v 4). Struktur ini sangat mirip satu sama lain; mereka memiliki jumlah atom yang sama di bidang koordinasi pertama dan kedua - masing-masing 4 dan 12. Ikatan interatomik dalam tetrahedra dari kedua modifikasi sangat dekat.

Kadmium sulfida telah diperoleh dengan struktur sphalerite dan wurtzite.

Sifat termodinamika dan elektrofisika

Kadmium sulfida adalah fase satu sisi dari komposisi variabel, selalu memiliki kelebihan kadmium. Kadmium sulfida, ketika dipanaskan hingga 1350 °C, menyublim pada tekanan atmosfer tanpa meleleh, dalam ruang hampa pada 180 °C, ia menyuling tanpa meleleh dan tanpa dekomposisi, di bawah tekanan 100 atm ia meleleh pada suhu sekitar 1750 °C. Derajat disosiasi kadmium pada suhu di atas 1000 °C mencapai 85-98%. Panas pembentukan CdS D H 298 0 \u003d -34,71 kkal / mol.

Tergantung pada kondisi produksi dan perlakuan panas, sifat-sifat CdS bisa berbeda. Dengan demikian, kristal yang tumbuh dalam kelebihan uap kadmium memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih tinggi daripada kristal yang tumbuh di bawah kondisi komposisi stoikiometri. Resistansi spesifik CdS, tergantung pada berbagai faktor, dapat bervariasi pada rentang yang luas (dari 10 12 hingga 10 -3 ohm * m).

Penyimpangan dari stoikiometri memiliki pengaruh yang menentukan pada sifat elektrofisika CdS. Pengenalan oksigen ke dalam sampel menyebabkan penurunan yang kuat dalam konduktivitas listrik. Celah pita CdS, ditentukan dari data optik, adalah 2,4 V. Kadmium sulfida biasanya memiliki konduktivitas tipe-n karena kurangnya belerang relatif terhadap komposisi stoikiometri.

Kelarutan kadmium dalam air dapat diabaikan: 1,5 * 10 -10 mol / l.

(Kadmium) CD , adalah unsur kimia 12 ( IIb ) kelompok sistem periodik. Nomor atom 48, massa atom relatif 112,41. Kadmium alami terdiri dari delapan isotop stabil: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%), dan 116 Cd (7,58%). Bilangan oksidasi adalah +2, jarang +1.

Kadmium ditemukan pada tahun 1817 oleh kimiawan Jerman Friedrich Stromeyer (

Stromeyer Friedrich ) (1776–1835).

Saat diperiksa seng oksida yang diproduksi oleh salah satu pabrik Shenebek, diduga mengandung campuran arsenik. Ketika obat dilarutkan dalam asam dan melewati larutan hidrogen sulfida, endapan kuning muncul, mirip dengan arsenik sulfida, tetapi pemeriksaan yang lebih teliti menunjukkan bahwa unsur ini tidak ada. Untuk kesimpulan akhir, sampel seng oksida yang mencurigakan dan preparat seng lainnya (termasuk seng karbonat) dari pabrik yang sama dikirim ke Friedrich Stromeyer, yang sejak tahun 1802 menjabat sebagai ketua kimia di Universitas Göttingen dan posisi inspektur umum apotek Hanover.

Setelah kalsinasi seng karbonat, Strohmeyer memperoleh oksida, tetapi tidak putih, seperti seharusnya, tetapi kekuningan. Dia menyarankan bahwa pewarnaan itu disebabkan oleh campuran besi, tetapi ternyata besi itu tidak ada. Stromeyer sepenuhnya menganalisis persiapan seng dan menemukan bahwa warna kuning disebabkan oleh unsur baru. Itu dinamai bijih seng di mana ia ditemukan: kata Yunani

kadmeia , "tanah kadmium" - nama kuno smithsonite ZnCO 3 . Kata ini, menurut legenda, berasal dari nama Cadmus Fenisia, yang diduga adalah orang pertama yang menemukan batu seng dan menyadari kemampuannya memberi warna emas pada tembaga (bila dilebur dari bijih). Nama yang sama diberikan kepada pahlawan mitologi Yunani kuno: menurut salah satu legenda, Cadmus mengalahkan Naga dalam duel yang sulit dan membangun benteng Cadmeus di tanahnya, di mana kota tujuh gerbang Thebes kemudian tumbuh.Prevalensi kadmium di alam dan ekstraksi industrinya. Kandungan kadmium di kerak bumi adalah 1,6·10–5%. Prevalensinya mendekati antimon (2·10–5%) dan dua kali lebih umum daripada merkuri (8·10–6%). Kadmium dicirikan oleh migrasi dalam air tanah yang panas bersama dengan seng dan elemen kimia lainnya yang rentan terhadap pembentukan sulfida alami. Ini terkonsentrasi di deposit hidrotermal. Batuan vulkanik mengandung hingga 0,2 mg kadmium per kg, di antara batuan sedimen, tanah liat adalah yang terkaya dalam kadmium - hingga 0,3 mg / kg, pada tingkat lebih rendah - batugamping dan batupasir (sekitar 0,03 mg / kg). Rata-rata kandungan kadmium dalam tanah adalah 0,06 mg/kg.

Kadmium memiliki mineralnya sendiri - greenockite

CdS, otavite CdCO 3, CdO monteponit . Namun, mereka tidak membentuk simpanan mereka sendiri. Satu-satunya sumber kadmium yang signifikan secara industri adalah bijih seng, di mana ia terkandung dalam konsentrasi 0,01-5%. Kadmium juga terakumulasi dalam galena (hingga 0,02%), kalkopirit (hingga 0,12%), pirit (hingga 0,02%), stannite (hingga 0,2%). Total sumber daya dunia kadmium diperkirakan 20 juta ton, industri - 600 ribu ton.Karakterisasi zat sederhana dan produksi industri logam kadmium. Kadmium adalah padatan keperakan dengan kilau kebiruan pada permukaan baru, logam lunak, lunak, dapat ditempa, dapat digulung dengan baik menjadi lembaran, dan dapat dengan mudah dipoles. Seperti timah, batang kadmium berderak saat ditekuk. Meleleh pada 321,1°C, mendidih pada 766,5°C, densitasnya 8,65 g/cm 3 , yang memungkinkan untuk merujuknya ke logam berat.

Kadmium stabil di udara kering. Di udara lembab, ia dengan cepat meredup, dan ketika dipanaskan, ia mudah berinteraksi dengan oksigen, belerang, fosfor, dan halogen. Kadmium tidak bereaksi dengan hidrogen, nitrogen, karbon, silikon dan boron.

Uap kadmium berinteraksi dengan uap air untuk melepaskan hidrogen. Asam melarutkan kadmium untuk membentuk garam dari logam ini. Kadmium mereduksi amonium nitrat dalam larutan pekat menjadi amonium nitrit. Ini dioksidasi dalam larutan berair oleh kation logam tertentu, seperti tembaga (

II ) dan besi(III ). Tidak seperti seng, kadmium tidak berinteraksi dengan larutan alkali.

Sumber utama kadmium adalah produk antara produksi seng. Endapan logam yang diperoleh setelah pemurnian larutan seng sulfat dengan aksi debu seng mengandung kadmium 2-12%. Fraksi yang terbentuk selama produksi distilasi seng mengandung 0,7-1,1% kadmium, dan fraksi yang diperoleh selama pemurnian rektifikasi seng mengandung hingga 40% kadmium. Kadmium juga diekstraksi dari debu peleburan timah dan tembaga (masing-masing dapat mengandung hingga 5% dan 0,5% kadmium). Debu biasanya diolah dengan asam sulfat pekat dan kemudian kadmium sulfat dilarutkan dengan air.

Spons kadmium diendapkan dari larutan kadmium sulfat oleh aksi debu seng, kemudian dilarutkan dalam asam sulfat dan larutan dimurnikan dari kotoran dengan aksi seng oksida atau natrium karbonat, serta dengan metode pertukaran ion. Logam kadmium diisolasi dengan elektrolisis pada katoda aluminium atau reduksi seng.

Untuk menghilangkan seng dan timbal, logam kadmium dilebur di bawah lapisan alkali. Lelehan diperlakukan dengan aluminium untuk menghilangkan nikel dan amonium klorida untuk menghilangkan talium. Menerapkan metode pemurnian tambahan, dimungkinkan untuk mendapatkan kadmium dengan kandungan pengotor 10–5% berat.

Sekitar 20 ribu ton kadmium diproduksi per tahun. Volume produksinya sebagian besar terkait dengan skala produksi seng.

Bidang yang paling penting dari aplikasi kadmium adalah produksi sumber arus kimia. Elektroda kadmium digunakan dalam baterai dan akumulator. Pelat negatif baterai nikel-kadmium terbuat dari jaring besi dengan spons kadmium sebagai zat aktif. Pelat positif dilapisi dengan nikel hidroksida. Elektrolitnya adalah larutan kalium hidroksida. Atas dasar kadmium dan nikel, baterai kompak untuk peluru kendali juga dibuat, hanya dalam hal ini, bukan besi, tetapi kisi-kisi nikel dipasang sebagai dasarnya.

Proses yang terjadi dalam baterai alkaline nikel-kadmium dapat dijelaskan dengan persamaan keseluruhan:

Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 Baterai alkaline nikel-kadmium lebih andal daripada baterai timbal (asam). Sumber arus ini dibedakan oleh karakteristik listrik yang tinggi, operasi yang stabil, dan masa pakai yang lama. Mereka dapat diisi hanya dalam satu jam. Namun, baterai nikel-kadmium tidak dapat diisi ulang tanpa benar-benar dikosongkan terlebih dahulu (dalam hal ini baterai lebih rendah daripada baterai hidrida logam).

Kadmium banyak digunakan untuk pelapis anti korosi pada logam, terutama dalam kasus kontak dengan air laut. Bagian terpenting dari kapal, pesawat terbang, serta berbagai produk yang dirancang untuk operasi di iklim tropis dikadmatkan. Sebelumnya, besi dan logam kadmium lainnya direndam dalam kadmium cair, tetapi sekarang lapisan kadmium diterapkan secara elektrolisis.

Pelapis kadmium memiliki beberapa keunggulan dibandingkan pelapis seng: lebih tahan terhadap korosi, dan lebih mudah dibuat rata dan halus. Plastisitas tinggi dari lapisan tersebut memastikan kekencangan koneksi berulir. Selain itu, kadmium, tidak seperti seng, stabil dalam lingkungan basa.

Namun, kadmium memiliki masalah sendiri. Ketika kadmium diterapkan secara elektrolitik ke bagian baja, hidrogen yang terkandung dalam elektrolit dapat menembus ke dalam logam. Ini menyebabkan apa yang disebut kerapuhan hidrogen pada baja berkekuatan tinggi, yang menyebabkan kegagalan tak terduga dari logam di bawah beban. Untuk mencegah fenomena ini, titanium ditambahkan ke lapisan kadmium.

Selain itu, kadmium bersifat racun. Oleh karena itu, meskipun timah kadmium digunakan cukup luas, tetapi dilarang menggunakannya untuk pembuatan peralatan dapur dan wadah makanan.

Sekitar sepersepuluh dari produksi dunia kadmium dihabiskan untuk produksi paduan. Paduan kadmium terutama digunakan sebagai bahan antifriction dan solder. Paduan yang mengandung 99% kadmium dan 1% nikel digunakan untuk pembuatan bantalan yang beroperasi di mobil, pesawat terbang, dan mesin kelautan pada suhu tinggi. Karena kadmium tidak cukup tahan terhadap asam, termasuk asam organik yang terkandung dalam pelumas, terkadang paduan bantalan berbasis kadmium dilapisi dengan indium.

Paduan tembaga dengan sedikit tambahan kadmium memungkinkan kabel pada jalur transportasi listrik lebih tahan aus. Tembaga dengan penambahan kadmium hampir tidak berbeda dalam konduktivitas listrik dari tembaga murni, tetapi secara nyata melampaui kekuatan dan kekerasannya.

Kadmium termasuk dalam paduan kayu dengan titik leleh rendah (logam kayu), mengandung 50% bismut, 25% timbal, 12,5% timah, 12,5% kadmium. Paduan kayu dapat dilebur dalam air mendidih. huruf komponen paduan kayu membentuk singkatan WAX Ditemukan pada tahun 1860 oleh insinyur Inggris yang tidak terlalu terkenal B. Wood (

b. Kayu ). Seringkali penemuan ini secara keliru dikaitkan dengan namanya - fisikawan Amerika yang terkenal Robert Williams Wood yang lahir hanya delapan tahun kemudian. Paduan kadmium dengan titik leleh rendah digunakan sebagai bahan untuk memproduksi coran yang tipis dan kompleks, dalam sistem pemadam kebakaran otomatis, dan untuk menyolder kaca ke logam. Solder yang mengandung kadmium cukup tahan terhadap fluktuasi suhu.

Lonjakan tajam dalam permintaan kadmium dimulai pada 1940-an dan dikaitkan dengan penggunaan kadmium dalam industri nuklir - ternyata ia menyerap neutron dan mereka mulai membuat batang kendali dan darurat reaktor nuklir darinya. Kemampuan kadmium untuk menyerap neutron dengan energi yang ditentukan secara ketat digunakan dalam studi spektrum energi berkas neutron.

senyawa kadmium. Kadmium membentuk senyawa biner, garam, dan banyak senyawa kompleks, termasuk senyawa organologam. Dalam larutan, molekul banyak garam, khususnya halida, terkait. Larutan memiliki lingkungan yang sedikit asam karena hidrolisis. Di bawah aksi larutan alkali, mulai dari pH 7-8, garam basa diendapkan.

kadmium oksida

CDO diperoleh dengan interaksi zat sederhana atau dengan kalsinasi kadmium hidroksida atau karbonat. Tergantung pada "sejarah panas", itu bisa kuning kehijauan, coklat, merah, atau hampir hitam. Hal ini sebagian disebabkan oleh ukuran partikel, tetapi sebagian besar disebabkan oleh cacat pada kisi kristal. Di atas 900 ° C kadmium oksida mudah menguap, dan pada 1570 ° C itu menyublim sepenuhnya. Ini memiliki sifat semikonduktor.

Kadmium oksida mudah larut dalam asam dan buruk dalam alkali, mudah direduksi oleh hidrogen (pada 900 ° C), karbon monoksida (di atas 350 ° C), karbon (di atas 500 ° C).

Kadmium oksida digunakan sebagai bahan elektroda. Ini adalah bagian dari minyak pelumas dan biaya untuk produksi kacamata khusus. Kadmium oksida mengkatalisis sejumlah reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi.

kadmium hidroksida

Cd(OH ) 2 mengendap sebagai endapan putih dari larutan berair garam kadmium ( II ) dengan menambahkan alkali. Di bawah aksi larutan alkali yang sangat pekat, ia diubah menjadi hidroksokadmat, seperti: Na2 [Cd (OH ) 4 ]. Kadmium hidroksida bereaksi dengan amonia untuk membentuk kompleks yang larut:Cd (OH) 2 + 6NH 3 H 2 O \u003d (OH) 2 + 6H 2 OSelain itu, kadmium hidroksida masuk ke dalam larutan di bawah aksi sianida alkali. Di atas 170 ° C, terurai menjadi kadmium oksida. Interaksi kadmium hidroksida dengan hidrogen peroksida dalam larutan berair mengarah pada pembentukan peroksida dari berbagai komposisi.

Kadmium hidroksida digunakan untuk mendapatkan senyawa kadmium lainnya, dan juga sebagai reagen analitis. Ini adalah bagian dari elektroda kadmium dalam sumber arus. Selain itu, kadmium hidroksida digunakan dalam kaca dekoratif dan enamel.

kadmium fluorida

CDF 2 sedikit larut dalam air (4,06% berat pada 20°C), tidak larut dalam etanol. Ini dapat diperoleh dengan aksi fluor pada logam atau hidrogen fluorida pada kadmium karbonat.

Kadmium fluorida digunakan sebagai bahan optik. Ini adalah bagian dari beberapa gelas dan fosfor, serta elektrolit padat dalam sumber arus kimia.

Kadmium klorida

CdCl 2 sangat larut dalam air (53,2% berat pada 20°C). Sifat kovalennya menyebabkan titik lelehnya yang relatif rendah (568,5 °C) dan kelarutan etanol (1,5% pada 25 °C).

Kadmium klorida diperoleh dengan mereaksikan kadmium dengan asam klorida pekat atau dengan klorinasi logam pada 500 °C.

Kadmium klorida adalah komponen elektrolit dalam sel elektrokimia kadmium dan sorben dalam kromatografi gas. Ini adalah bagian dari beberapa solusi dalam fotografi, katalis dalam sintesis organik, fluks untuk menumbuhkan kristal semikonduktor. Ini digunakan sebagai mordan dalam pewarnaan dan pencetakan tekstil. Senyawa kadmium diperoleh dari kadmium klorida.

Kadmium bromida

CdBr 2 bentuk kristal bersisik dengan kilau mutiara. Ini sangat higroskopis, sangat larut dalam air (52,9% berat pada 25°C), metanol (13,9% berat pada 20°C), etanol (23,3% berat pada 20°C).

Kadmium bromida diperoleh dengan brominasi logam atau dengan aksi hidrogen bromida pada kadmium karbonat.

Kadmium bromida berfungsi sebagai katalis dalam sintesis organik, merupakan penstabil untuk emulsi fotografi, dan merupakan komponen komposisi getar dalam fotografi.

kadmium iodida

CDI 2 membentuk kristal mengkilap dalam bentuk selebaran, mereka memiliki struktur kristal berlapis (dua dimensi). Hingga 200 politipe kadmium iodida diketahui, berbeda dalam urutan lapisan dengan kemasan tutup heksagonal dan kubik.

Tidak seperti halogen lainnya, kadmium iodida tidak higroskopis. Ini sangat larut dalam air (46,4% berat pada 25 ° C). Kadmium iodida diperoleh dengan iodinasi logam ketika dipanaskan atau dengan adanya air, serta dengan aksi hidrogen iodida pada kadmium karbonat atau oksida.

Kadmium iodida berfungsi sebagai katalis dalam sintesis organik. Ini adalah komponen komposisi piroteknik dan pelumas.

Kadmium sulfida CdS mungkin merupakan senyawa pertama dari elemen ini yang diminati industri. Ini membentuk kristal kuning lemon hingga merah oranye. Kadmium sulfida memiliki sifat semikonduktor.

Senyawa ini praktis tidak larut dalam air. Ini juga tahan terhadap aksi larutan alkali dan sebagian besar asam.

Kadmium sulfida diperoleh dengan interaksi kadmium dan uap belerang, pengendapan dari larutan di bawah aksi hidrogen sulfida atau natrium sulfida, reaksi antara kadmium dan senyawa organik belerang.

Kadmium sulfida adalah pewarna mineral penting, sebelumnya disebut kadmium kuning.

Dalam bisnis pengecatan, kadmium kuning kemudian mulai digunakan lebih luas. Secara khusus, mobil penumpang dicat dengannya, karena, di antara kelebihan lainnya, cat ini tahan asap lokomotif dengan baik. Sebagai pewarna, kadmium sulfida juga digunakan dalam industri tekstil dan sabun. Dispersi koloid yang sesuai digunakan untuk mendapatkan kaca transparan berwarna.

Dalam beberapa tahun terakhir, kadmium sulfida murni telah digantikan oleh pigmen yang lebih murah - kadmopon dan seng-kadmium litopon. Kadmopon adalah campuran kadmium sulfida dan barium sulfat. Itu diperoleh dengan mencampur dua garam larut - kadmium sulfat dan barium sulfida. Akibatnya, terbentuk endapan yang mengandung dua garam yang tidak larut:

CdSO4 + BaS = CdS

+ BaSO4

Kadmium seng lithopone juga mengandung seng sulfida. Dalam pembuatan pewarna ini, tiga garam mengendap secara bersamaan. Lithopone adalah krim atau gading.

Dengan penambahan kadmium selenida, seng sulfida, merkuri sulfida dan senyawa lainnya, kadmium sulfida memberikan pigmen yang stabil secara termal dengan warna cerah dari kuning pucat hingga merah tua.

Kadmium sulfida memberi api warna biru. Properti ini digunakan dalam kembang api.

Selain itu, kadmium sulfida digunakan sebagai media aktif dalam laser semikonduktor. Itu akan terjadi sebagai bahan untuk pembuatan fotosel, sel surya, fotodioda, dioda pemancar cahaya, fosfor.

Kadmium selenida CdSe membentuk kristal merah tua. Ini tidak larut dalam air, terurai oleh asam klorida, nitrat dan sulfat. Kadmium selenida diperoleh dengan menggabungkan zat sederhana atau dari gas kadmium dan selenium, serta dengan pengendapan dari larutan kadmium sulfat di bawah aksi hidrogen selenida, dengan reaksi kadmium sulfida dengan asam selenious, dengan interaksi antara kadmium dan organoselenium senyawa.

Kadmium selenida adalah fosfor. Ini berfungsi sebagai media aktif dalam laser semikonduktor, merupakan bahan untuk pembuatan fotoresistor, fotodioda, dan sel surya.

Cadmium selenide adalah pigmen untuk enamel, glasir dan cat seni. Kaca ruby ​​diwarnai dengan kadmium selenide. Dialah, dan bukan kromium oksida, seperti pada ruby ​​​​itu sendiri, yang membuat bintang-bintang ruby ​​​​Moskow Kremlin menjadi merah.

Kadmium telluride CdTe bisa berwarna abu-abu tua sampai coklat tua. Ini tidak larut dalam air, tetapi terurai oleh asam pekat. Ini diperoleh dengan interaksi kadmium cair atau gas dan telurium.

Kadmium telluride, yang memiliki sifat semikonduktor, digunakan sebagai sinar-X dan

g -radiasi, dan telluride merkuri-kadmium telah menemukan aplikasi luas (terutama untuk keperluan militer) di detektor IR untuk pencitraan termal.

Ketika stoikiometri dilanggar atau kotoran (misalnya, atom tembaga dan klorin) dimasukkan, telluride kadmium memperoleh sifat peka cahaya. Ini digunakan dalam elektrofotografi.

Senyawa organokadmium CdR 2 dan CdRX (R = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 dan radikal hidrokarbon lainnya, X adalah halogen, OR, SR, dll.) biasanya diperoleh dari pereaksi Grignard yang sesuai. Mereka secara termal kurang stabil daripada rekan seng mereka, tetapi umumnya kurang reaktif (umumnya tidak mudah terbakar di udara). Bidang aplikasinya yang paling penting adalah pembuatan keton dari asam klorida.

Peran biologis kadmium. Kadmium ditemukan dalam organisme hampir semua hewan (pada hewan darat, sekitar 0,5 mg per 1 kg massa, dan pada hewan laut, dari 0,15 hingga 3 mg/kg). Namun, itu dianggap sebagai salah satu logam berat paling beracun.

Kadmium terkonsentrasi di tubuh terutama di ginjal dan hati, sedangkan kandungan kadmium dalam tubuh meningkat seiring bertambahnya usia. Ini terakumulasi dalam bentuk kompleks dengan protein yang terlibat dalam proses enzimatik. Masuk ke dalam tubuh dari luar, kadmium memiliki efek penghambatan pada sejumlah enzim, menghancurkannya. Tindakannya didasarkan pada pengikatan gugus –SH residu sistein dalam protein dan penghambatan enzim SH. Ini juga dapat menghambat aksi enzim yang mengandung seng dengan mengganti seng. Karena kedekatan jari-jari ion kalsium dan kadmium, dapat menggantikan kalsium dalam jaringan tulang.

Orang-orang diracuni oleh kadmium dengan meminum air yang terkontaminasi dengan limbah yang mengandung kadmium, serta sayuran dan biji-bijian yang tumbuh di tanah yang terletak di dekat kilang minyak dan perusahaan metalurgi. Jamur memiliki kemampuan khusus untuk mengakumulasi kadmium. Menurut beberapa laporan, kandungan kadmium dalam jamur bisa mencapai satuan, puluhan bahkan 100 miligram atau lebih per kg beratnya sendiri. Senyawa kadmium adalah salah satu zat berbahaya yang ditemukan dalam asap tembakau (satu batang rokok mengandung 1-2 mikrogram kadmium).

Contoh klasik keracunan kadmium kronis adalah penyakit yang pertama kali dijelaskan di Jepang pada 1950-an dan disebut itai-itai. Penyakit ini disertai dengan rasa sakit yang parah di daerah pinggang, nyeri pada otot. Ada juga tanda-tanda karakteristik kerusakan ginjal ireversibel. Ratusan kematian itai-itai telah dicatat. Penyakit ini menyebar luas karena polusi lingkungan yang tinggi di Jepang pada waktu itu dan makanan khas orang Jepang - terutama nasi dan makanan laut (mereka mampu mengakumulasi kadmium dalam konsentrasi tinggi). Penelitian telah menunjukkan bahwa "itai-itai" yang sakit mengonsumsi hingga 600 mikrogram kadmium per hari. Selanjutnya, sebagai akibat dari tindakan perlindungan lingkungan, frekuensi dan tingkat keparahan sindrom seperti "itai-itai" menurun tajam.

Di Amerika Serikat, korelasi telah ditemukan antara tingkat kadmium atmosfer dan kejadian kematian akibat penyakit kardiovaskular.

Dipercaya bahwa sekitar 1 g kadmium per 1 kg berat badan dapat masuk ke tubuh manusia per hari tanpa membahayakan kesehatan. Air minum tidak boleh mengandung lebih dari 0,01 mg/l kadmium. Penangkal keracunan kadmium adalah selenium, tetapi makan makanan yang kaya elemen ini menyebabkan penurunan kandungan belerang dalam tubuh, dalam hal ini kadmium kembali menjadi berbahaya.

Elena Savinkina

LITERATUR Perpustakaan populer elemen kimia. M., Nauka, 1977
Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Kimia umum dan anorganik. M., Kimia, 1992
Greenwood N.N., Earnshaw A. Kimia dari Elemen, Oxford: Butterworth, 1997