Cadmium(II) oxide

Kapag pinainit sa hangin, nag-aapoy ang cadmium, na bumubuo ng cadmium oxide CdO (molecular weight 128.41). Ang oxide ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng calcining nitrate o carbonate salts ng cadmium. Sa ganitong paraan, ang oksido ay nakuha sa anyo ng isang kayumanggi pulbos, na may dalawang pagbabago: amorphous at mala-kristal. Kapag pinainit, ang isang amorphous oxide ay nagiging mala-kristal, nagki-kristal sa sistemang kubiko: ito ay sumisipsip ng carbon dioxide at kumikilos tulad ng isang malakas na base. Ang init ng pagbabagong-anyo ng CdO AMORPH CdO CRIST ay 540 cal.

Ang density ng artipisyal na inihandang oksido ay mula 7.28 hanggang 8.27 g/cm 3 . Sa kalikasan, ang CdO ay bumubuo ng isang itim na patong sa galmy, na may density na 6.15 g/cm 3 . Natutunaw na punto 1385°.

Ang cadmium oxide ay nababawasan ng hydrogen, carbon at carbon monoxide. Nagsisimulang bawasan ng hydrogen ang CdO sa 250-260° ayon sa nababaligtad na reaksyon:

CdO + H 2 Cd + H 2 O,

Na mabilis na nagtatapos sa 300°.

Ang Cadmium oxide ay lubos na natutunaw sa mga acid at sa isang solusyon ng zinc sulfate ayon sa isang nababaligtad na reaksyon:

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

Cadmium sulfide

Ang Sulfide (CdS, molecular weight 144.7) ay isa sa mga mahalagang compound ng cadmium. Natutunaw ito sa mga puro solusyon ng hydrochloric at nitric acid, sa kumukulong dilute sulfuric acid at sa mga solusyon ng ferric iron; sa malamig, mahina itong natutunaw sa mga acid, at hindi matutunaw sa dilute na sulfuric acid. Produkto ng solubility ng sulfide 1.4·10 -28 . Ang crystalline sulfide ay nangyayari sa kalikasan sa anyo ng grenakite bilang isang admixture sa ores ng mabibigat at non-ferrous na metal. Maaari itong makuha sa artipisyal na paraan sa pamamagitan ng pagsasama ng sulfur sa cadmium o cadmium oxide. Kapag ang metal na cadmium ay pinagsama sa asupre, ang pagbuo ng reaksyon ng pagbuo ng sulfide ay pinipigilan ng mga pelikulang proteksiyon ng CdS. Reaksyon

2CdO+3S=2CdS+SO2

nagsisimula sa 283° at pumasa sa 424° sa mataas na bilis.

Tatlong pagbabago ng CdS ang kilala: amorphous (dilaw) at dalawang crystalline (pula at dilaw) Ang pulang uri ng crystalline sulfide ay mas mabigat (sp. weight 4.5) yellow (sp. weight 3). Ang amorphous CdS ay nagiging mala-kristal kapag pinainit hanggang 450°C.

Ang Cadmium sulfide, kapag pinainit sa isang oxidizing atmosphere, ay nag-oxidize sa sulfate o oxide, depende sa temperatura ng pagpapaputok.

cadmium sulfate

Ang Cadmium sulfate (CdSO 4 , molecular weight 208.47) ay isang puting mala-kristal na pulbos na nagki-kristal sa orthorhombic system. Ito ay madaling natutunaw sa tubig, ngunit hindi matutunaw sa alkohol. Ang sulfate ay nag-kristal mula sa isang may tubig na solusyon sa isang monoclinic system na may 8/3 na molekula ng tubig (CdSO 4 8 / 3H 2 O), ay matatag hanggang sa 74 °, ngunit sa mas mataas na temperatura ito ay nagiging one-water sulfate (CdSO 4 H ). 2 O). Sa pagtaas ng temperatura, bahagyang tumataas ang solubility ng sulfate, ngunit sa karagdagang pagtaas ng temperatura, bumababa ito tulad ng ipinapakita sa talahanayan 3:

Talahanayan 3

Ang pagkakaroon ng tatlong pagbabago ng sulfate ay naitatag: b, c, at d. Matapos ang paghihiwalay ng huling molekula ng tubig sa 200° mula sa 3CdSO 4 ·8H 2 O crystalline hydrate, nabuo ang isang b-modification, na kung saan ay matatag up hanggang 500°; na may karagdagang pagtaas sa temperatura, lumitaw ang s-modification, na, sa mga temperatura sa itaas ng 735 °, ay pumasa sa z-modification. Ang mga pagbabago sa mataas na temperatura (c at d) ay nagiging b-modification sa paglamig.

Panimula

Sa kasalukuyan, ang bilang ng mga materyales na ginagamit sa elektronikong teknolohiya para sa iba't ibang layunin ay ilang libo. Ayon sa pinaka-pangkalahatang pag-uuri, nahahati sila sa apat na klase: conductors, semiconductors, dielectrics at magnetic materials. Kabilang sa pinakamahalaga at medyo bagong mga materyales ay ang mga semiconductor chemical compound, kung saan ang mga compound ng uri A II B VI ay ang pinakadakilang pang-agham at praktikal na interes. Ang isa sa mga pinakamahalagang materyales ng pangkat na ito ay ang CdS.

Ang CdS ay ang batayan ng modernong IR na teknolohiya, dahil ang photosensitivity spectrum nito ay nagsasapawan sa atmospheric transparency window (8-14 microns), kung saan ang lahat ng mga bagay sa kapaligiran ay nagliliwanag. Ito ay nagpapahintulot na ito ay magamit sa mga gawaing militar, ekolohiya, medisina at iba pang sangay ng aktibidad ng tao. Sa ngayon, ang CdS ay nakuha sa anyo ng pelikula sa pamamagitan ng hydrochemical method.

Ang layunin ng proyekto ng kursong ito ay upang ipatupad ang isang proyekto para sa paggawa ng mga sensitibong elemento ng photoresistors batay sa CdS sa pamamagitan ng hydrochemical method na may kapasidad na 100 libong piraso / taon, pati na rin ang pamilyar sa paraan ng pagkalkula na idinisenyo upang paunang matukoy ang mga kondisyon. para sa pagbuo ng CdS, cadmium hydroxide at cyanamide.

1. Mga katangian ng cadmium sulfide

Ang diagram ng Cd - S system ay hindi pa binuo, mayroong isang CdS compound sa system na umiiral sa dalawang pagbabago: α (hexagonal) at β (cubic). Ang CdS ay natural na nangyayari bilang mga mineral na greenockite at howleyite.

1.1 Istraktura ng kristal

Ang mga compound ng uri A II B VI ay karaniwang nag-kristal sa istruktura ng sphalerite o wurtzite. Ang istraktura ng sphalerite ay kubiko, uri B-3, space group F4 3m (T d 2). Ang istraktura ng wurtzite ay hexagonal, uri B-4, space group P 6 3 mc (C 6 v 4). Ang mga istrukturang ito ay halos magkapareho sa isa't isa; mayroon silang parehong bilang ng mga atomo sa una at pangalawang coordination sphere - 4 at 12, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga interatomic na bono sa tetrahedra ng parehong mga pagbabago ay napakalapit.

Ang cadmium sulfide ay nakuha sa parehong mga istruktura ng sphalerite at wurtzite.

1.2 Thermodynamic at electrophysical na mga katangian

Ang Cadmium sulfide ay isang bahaging bahagi ng variable na komposisyon, palaging may labis na cadmium. Ang Cadmium sulfide, kapag pinainit sa 1350 ᵒС, ay nag-sublimate sa presyon ng atmospera nang hindi natutunaw, sa isang vacuum sa 180 ᵒС natutunaw ito nang hindi natutunaw at walang agnas, sa ilalim ng presyon ng 100 atm natutunaw ito sa temperatura na humigit-kumulang 1750 ᵒС. Ang antas ng dissociation ng cadmium sa mga temperatura sa itaas 1000 ᵒС umabot sa 85-98%. Ang init ng pagbuo ng CdS Δ H 298 0 \u003d -34.71 kcal / mol.

Depende sa mga kondisyon ng produksyon at paggamot sa init, ang mga katangian ng CdS ay maaaring magkakaiba. Kaya, ang mga kristal na lumago sa labis na singaw ng cadmium ay may mas mataas na thermal conductivity kaysa sa mga kristal na lumago sa ilalim ng mga kondisyon ng isang stoichiometric na komposisyon. Ang tiyak na paglaban ng CdS, depende sa iba't ibang mga kadahilanan, ay maaaring mag-iba sa isang malawak na hanay (mula 10 12 hanggang 10 -3 ohm * m).

Ang mga paglihis mula sa stoichiometry ay may mapagpasyang impluwensya sa mga electrophysical na katangian ng CdS. Ang pagpapakilala ng oxygen sa mga sample ay humahantong sa isang malakas na pagbaba sa electrical conductivity. Ang band gap ng CdS, na tinutukoy mula sa optical data, ay 2.4 V. Karaniwang may n-type na conductivity ang Cadmium sulfide dahil sa kakulangan ng sulfur na nauugnay sa stoichiometric na komposisyon.

Ang solubility ng cadmium sa tubig ay bale-wala: 1.5 * 10 -10 mol / l.

2. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng metal chalcogenides

Sa kasalukuyan, ang mga metal na chalcogenides ay nakukuha kapwa sa pamamagitan ng pisikal (vacuum evaporation at cathode sputtering) at mga kemikal na pamamaraan (aerosol spraying ng reaction mixture sa isang substrate na pinainit hanggang 400–600 K o precipitation mula sa isang aqueous solution). Isaalang-alang natin ang bawat pamamaraan nang mas detalyado.

Paraan ng vacuum condensation

Ang kakanyahan ng pamamaraan ay binubuo sa pagpainit ng sangkap sa vacuum (P ≥ 10 -3 mm Hg) sa isang temperatura kapag ang presyon ay lumampas sa natitirang presyon ng singaw ng ilang mga order ng magnitude, na sinusundan ng paghalay sa substrate.

Mga hakbang sa proseso:

Pagsingaw ng isang sangkap;

Ang paglipad ng mga atomo ng isang sangkap patungo sa substrate;

Deposition (condensation) ng singaw sa isang substrate, na sinusundan ng pagbuo ng isang istraktura ng pelikula.

Paraan ng cathodic vacuum sputtering.

Ang pamamaraan ay batay sa pagkasira ng katod sa pamamagitan ng pagbomba nito sa mga gumaganang molekula ng gas. Ang katod ay isang materyal na dapat ideposito sa anyo ng isang pelikula. Una, ang hangin ay pumped out sa nagtatrabaho na lugar, pagkatapos ay ang gumaganang gas (argon o nitrogen) ay ipaalam sa kamara. Ang isang boltahe (3-5 kV) ay inilalapat sa pagitan ng katod at ng anode, na nagiging sanhi ng pagkasira ng gap ng gas. Ang operasyon ng pag-install ay nakabatay malapit sa paglabas ng plasma.

Mga uri ng cathode sputtering:

Pisikal: walang reaksiyong kemikal na nangyayari sa system;

Reaktibo: nagsasangkot ng isang kemikal na reaksyon, isang reaktibong gas (oxygen, nitrogen, carbon monoxide) ay idinagdag sa gumaganang gas, kasama ang mga molekula kung saan ang sprayed substance ay bumubuo ng isang kemikal na tambalan. Sa pamamagitan ng pagbabago ng bahagyang presyon ng gumaganang gas, posible na baguhin ang komposisyon ng pelikula.

Dapat ito ay nabanggit na ang vacuum produksyon ng manipis-film na mga istraktura, pagkakaroon ng malawak na mga posibilidad at kagalingan sa maraming bagay. Mayroon itong isang bilang ng mga makabuluhang disbentaha - nangangailangan ito ng kumplikadong mamahaling kagamitan, at hindi rin tinitiyak ang pagkakapareho ng mga pag-aari.

Ang pinaka-kaakit-akit sa mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga sulfide film sa mga tuntunin ng pagiging simple at kahusayan nito ay ang teknolohiya ng hydrochemical deposition. Sa kasalukuyan, mayroong tatlong pangunahing uri ng pamamaraang ito: chemical deposition mula sa mga solusyon, electrochemical deposition, at pag-spray ng mga solusyon sa isang pinainit na substrate na sinusundan ng pyrolysis.

Sa panahon ng electrochemical deposition, ang anodic dissolution ng metal sa isang may tubig na solusyon ng thiourea ay isinasagawa. Ang proseso ng pagbuo ng sulfide ay nagpapatuloy sa dalawang yugto:

ang pagbuo ng mga metal ions sa anode;

pakikipag-ugnayan ng mga ion ng metal sa isang chalcogenizer.

Sa kabila ng mga pakinabang ng pamamaraan: ang kakayahang kontrolin at isang malinaw na pag-asa ng rate ng paglago ng pelikula sa kasalukuyang lakas, ang pamamaraan ay hindi sapat na matipid; ang mga manipis, hindi pantay at amorphous na mga pelikula ay nabuo, na pumipigil sa malawak na aplikasyon ng pamamaraang ito sa pagsasanay.

Ang paraan ng pag-spray ng solusyon sa isang pinainit na substrate (pyrolysis)

Ang isang solusyon na naglalaman ng isang metal na asin at thiourea ay na-spray sa isang substrate na pinainit sa 180..250 ᵒС. Ang pangunahing bentahe ng paraan ng pyrolysis ay ang posibilidad ng pagkuha ng mga pelikula ng halo-halong komposisyon. Kasama sa disenyo ng hardware ang isang spray device para sa mga solusyon at isang heater para sa substrate. Upang makakuha ng mga pelikulang may metal sulfide, ang stoichiometric metal-sulfur ratio ay pinakamainam.

Ang pag-ulan ng kemikal mula sa mga may tubig na solusyon ay partikular na kaakit-akit at malawak na mga prospect sa mga tuntunin ng mga huling resulta. Ang pamamaraan ng hydrochemical deposition ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na produktibo at ekonomiya, pagiging simple ng teknolohikal na disenyo, ang posibilidad ng pagdeposito ng mga pelikula sa isang ibabaw ng kumplikadong hugis at iba't ibang kalikasan, pati na rin ang doping ng layer na may mga organikong ion o molekula na hindi pinapayagan ang mataas na temperatura. pag-init, at ang posibilidad ng synthesis ng "malambot na kemikal". Ang huli ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang pamamaraang ito bilang ang pinaka-maaasahan para sa paghahanda ng mga likas na metastable na metal na chalcogenide compound ng kumplikadong istraktura.

Ang hydrochemical precipitation ay isinasagawa sa isang reaction bath na naglalaman ng metal salt, alkaline at complexing agent, at isang chalcogenizer. Ang proseso ng pagbuo ng sulfide ay naisasakatuparan sa pamamagitan ng isang yugto ng koloid-kemikal at kumakatawan sa isang hanay ng mga topochemical at autocatalytic na reaksyon, ang mekanismo kung saan ay hindi lubos na nauunawaan.

3. Paglalapat ng mga pelikula batayCDS

Ang manipis na film na cadmium sulfide ay malawakang ginagamit bilang mga photodetector, photoluminescent na materyales, thermoelement, solar cell, materyal na sensor, pandekorasyon na coatings, at promising nanostructured catalysts.

4. Paglalarawan ng teknolohiya ng produksyonCDS

Ang teknolohikal na pamamaraan para sa paggawa ng mga sensitibong elemento ng photoresistors ay kinabibilangan ng mga sumusunod na operasyon:

1. paghahanda ng substrate (paglilinis, pag-ukit, paghuhugas);

Chemical deposition ng isang semiconductor film;

Paghuhugas at pagpapatuyo ng pelikula;

Heat treatment ng semiconductor layer sa ilalim ng charge layer sa 400 ᵒС sa loob ng 2 oras;

Vacuum deposition ng AI-contact;

Pagsusulat;

Kontrol sa output ng mga parameter ng FR chips.

.1 Paghahanda ng mga substrate para sa film deposition

Ang pagtitiwalag ng pelikula ay isinasagawa sa mga dati nang degreased na substrate. Ang mga substrate ay lubusan na binabawasan ng soda, hinuhugasan ng tubig mula sa gripo, at pagkatapos i-install sa isang fluoroplastic fixture, inilalagay ang mga ito sa loob ng 20 segundo sa isang dilute na solusyon sa Dash upang mag-ukit sa ibabaw upang madagdagan ang pagdirikit ng pelikula. Pagkatapos ng paggamot sa Dash etchant, ang mga substrate ay hinuhugasan ng isang malaking halaga ng pinainit na distilled water at iniimbak sa isang beaker sa ilalim ng isang layer ng distilled water hanggang sa simula ng proseso.

Ang kalidad ng paghahanda sa ibabaw ng substrate ay kinokontrol ng antas ng pagkabasa nito: sa isang maingat na inihanda na substrate, ang distilled water ay kumakalat sa isang kahit na layer. Mahigpit na ipinagbabawal na kunin ang walang taba na substrate gamit ang iyong mga kamay.

4.2 Chemical deposition ng isang semiconductor film

Ang Sitall ay ginagamit bilang materyal na substrate para sa pagtitiwalag ng mga pelikulang CdS.

Ang mga sumusunod na chemical reagents ay ginagamit para sa synthesis ng CdS semiconductor films:

cadmium chloride, CdCl 2 ∙H 2 O;

thiourea, CSN 2 H 4, mataas na kadalisayan;

may tubig na solusyon sa ammonia, NH 3 aq, 25%, dalisay sa kemikal.

Ang pagkakasunud-sunod ng pag-draining ng mga reagents para sa paghahanda ng gumaganang solusyon ay mahigpit na naayos. Ang pangangailangan para dito ay dahil sa ang katunayan na ang proseso ng pag-ulan ng chalcogenides ay magkakaiba, at ang rate nito ay nakasalalay sa mga paunang kondisyon para sa pagbuo ng isang bagong yugto.

Ang gumaganang solusyon ay inihanda sa pamamagitan ng paghahalo ng mga kinakalkula na dami ng mga panimulang materyales. Ang mga pelikula ay synthesize sa isang 100 ml molibdenum glass reactor. Una, ang kinakalkula na dami ng cadmium salt ay ipinakilala sa reactor, pagkatapos ay ang may tubig na ammonia ay ipinakilala at ang distilled water ay idinagdag. Pagkatapos ay idinagdag ang thiourea. Ang solusyon ay hinalo at ang inihandang substrate ay agad na nahuhulog dito, naayos sa isang fluoroplastic fixture. Ang substrate ay naka-install sa reactor na may gumaganang ibabaw pababa sa isang anggulo ng 15 - 20 °. Mula sa sandaling ito, sa tulong ng isang segundometro, magsisimula ang countdown ng oras ng proseso ng synthesis. Ang reactor ay mahigpit na nakasara at inilagay sa isang U-10 thermostat. Ang katumpakan ng pagpapanatili ng temperatura ng synthesis ay ±0.01°C. Sa loob ng ilang panahon, walang pagbabagong nagaganap sa solusyon. Pagkatapos ang solusyon ay nagsisimulang maging maulap, at ang isang dilaw na mirror film ay nabuo sa ibabaw ng substrate at sa mga dingding ng reaktor. Ang oras ng pag-aayos nito ay 60 min. Ang pag-ulan ay isinasagawa sa temperatura na 70 °C.

4.3 Pagproseso ng idinepositong pelikula

Matapos ang pagtatapos ng tinukoy na oras ng synthesis, ang reaktor ay tinanggal mula sa termostat, ang substrate na may lalagyan ay tinanggal at hinugasan ng isang malaking halaga (0.5-1.0 l) ng pinainit na dalisay na tubig. Pagkatapos nito, ang substrate ay tinanggal mula sa may hawak, ang gumaganang ibabaw ng substrate (ang isa kung saan ang pelikula ay idineposito) ay malumanay na punasan ng cotton wool na ibinabad sa distilled water, at ang sediment ay tinanggal mula sa likod na bahagi. Pagkatapos ang substrate na may pelikula ay hugasan muli ng distilled water at tuyo sa filter na papel hanggang sa maalis ang nakikitang mga bakas ng kahalumigmigan.

4.4 Paggamot ng init

Lubusan na hugasan at tuyo - ang mga substrate ay pumunta sa susunod na operasyon: paggamot sa init. Isinasagawa ito sa mga muffle furnace na PM-1.0-7 o PM-1.0-20 upang maalis ang stress at mapabuti ang mga electrical properties ng mga pelikula. Ang proseso ay tumatagal ng 2 oras sa temperatura na 400 °C, na sinusundan ng paglamig sa temperatura ng silid.

4.5 Vacuum deposition ng AI contacts

Ang mga metal na pelikula ay ginagamit sa paggawa ng mga semiconductor device at microcircuits bilang non-rectifying (ohmic) na mga contact, pati na rin ang mga passive na bahagi (conductive track, resistors, capacitors, inductors). Ang pangunahing paraan para sa pagkuha ng mga metal na pelikula ay ang vacuum deposition (thermal evaporation sa vacuum) ng iba't ibang mga metal (aluminyo, ginto, atbp.), Dahil mayroon itong ilang mga pakinabang: kadalisayan at muling paggawa ng mga proseso ng pag-deposito, mataas na produktibo, ang posibilidad ng pag-deposito ng isa. o higit pang mga metal sa mga semiconductor wafer sa isang operasyon at pagsasama-sama ng nadeposito na metal film at vacuum upang maprotektahan ito mula sa oksihenasyon, ang kadalian ng pagkontrol sa proseso ng pag-deposition at ang posibilidad na makakuha ng mga metal film na may iba't ibang kapal at configuration kapag ang pagdedeposito ng mga metal gamit ang mga maskara.

Ang pag-spray ay isinasagawa din sa isang pag-install ng vacuum na may natitirang presyon sa ilalim ng takip ng pagkakasunud-sunod na 6.5∙10 Pa (5∙10 -6 mm Hg). Ang ganitong presyon ay pinili upang walang mga banggaan sa pagitan ng mga evaporated metal atoms at ang mga molekula ng natitirang gas sa ilalim ng hood ng pag-install, na humahantong sa pagbuo ng mga pelikula ng isang nababagabag na istraktura.

Sa paggawa ng mga aparatong semiconductor para sa pag-deposito ng iba't ibang mga pelikula sa mga wafer ng semiconductor at iba pang mga substrate, maraming mga modelo ng mga pag-install ng vacuum deposition ang ginagamit, na naiiba sa bawat isa sa iba't ibang mga solusyon sa disenyo, pangunahin ang isang cap device, pati na rin ang isang vacuum system, isang power supply system para sa pagsubaybay sa mga parameter ng proseso at pagkontrol sa mga operating mode. , conveying at auxiliary device para sa evaporation o spraying.

Para sa thermal film deposition at sputtering sa mga installation na ito, ayon sa pagkakabanggit, resistive at electron-beam device ang ginagamit, at para sa sputtering sa pamamagitan ng ion bombardment, discharge device. Sa kabila ng ilang mga disadvantages (kahirapan sa pagsingaw ng mga refractory na materyales, mataas na pagkawalang-galaw, pagbabago sa ratio ng mga bahagi sa panahon ng pagsingaw ng mga haluang metal), ang mga pag-install na may electron-beam at lalo na sa mga resistive evaporator ay malawakang ginagamit sa paggawa ng semiconductor dahil sa kanilang kadalian ng operasyon. Samakatuwid, kami ay tumutuon sa mga yunit na may resistive evaporator, ang pangunahing modelo kung saan ay ang UVN-2M unit.

4.6 Pagsusulat

Mula sa isang substrate na may isang pelikula na idineposito dito, ang mga chip ng isang naibigay na laki ay pinutol sa pamamagitan ng pagsusulat (ang karaniwang oras ay 25 min bawat isang substrate). Ang semi-awtomatikong makina para sa pagsusulat ng ZhK 10.11 ay idinisenyo para sa paglalapat ng isang grid ng mga notches sa mga semiconductor wafer. Sinisira nila ang mga plato na may inilapat na mga panganib sa pamamagitan ng pag-roll sa mga ito gamit ang isang rubber roller nang manu-mano o sa mga espesyal na pag-install. Ang semiautomatic na aparato ay naka-install sa isang spacesuit na naayos sa mesa, na nagsisilbing lumikha ng isang microclimate. Gumagana ang mga ito sa isang semiautomatic na aparato sa mga guwantes na goma na itinayo sa harap na dingding ng suit. Ang lugar ng trabaho ay iluminado ng mga daylight lamp na naka-install sa itaas na bahagi ng suit. Ang mga marka ng pagguhit ay ginawa ng pamutol ng brilyante na naayos sa swinging support.

cadmium sulfide electrophysical vacuum

4.7 Kontrol sa output ng mga parameter na "chip".

Sa una, ang mga chips ay sumasailalim sa visual na kontrol para sa kalidad ng patong. Ang mga heterogeneity ng layer, mga spot, mga iregularidad, mga lugar na may mahinang pagdirikit ay nabanggit.

Ang kontrol sa output ay isinasagawa sa K.50.410 na mga yunit (ang karaniwang oras ay 2 minuto bawat "chip").

5. Bahagi ng paninirahan

.1 Pagkalkula ng mga kondisyon ng hangganan ng pagbuoCDS, CD(Oh) 2 atCdCN 2

Kinakailangang hanapin ang mga kundisyon sa hangganan para sa pag-ulan ng lead sulfide, hydroxide, at cyanamide sa mga sumusunod na paunang konsentrasyon, mol/l:

0,4

Ang batayan ng hydrochemical synthesis ay ang reaksyon:

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

Sa pinaghalong reaksyon, posible ang pagbuo ng mga sumusunod na kumplikadong compound (Talahanayan 1):

Talahanayan 1 Paunang data para sa pagkalkula ng mga kondisyon para sa hydrochemical precipitation ng CdS, Cd(OH) 2 , CdCN 2

Compound (kumplikadong ion)

Kalkulahin natin ang α Me z + , para dito ginagamit natin ang expression:

kung saan α Me z + - fractional na konsentrasyon ng hindi kumplikadong mga ion ng metal; L ay ang konsentrasyon ng ligand; k 1 , k 1.2 ,…k 1.2... n - instability constants ng iba't ibang kumplikadong anyo ng metal.

Para sa sistema ng ammonia, ang expression ay may anyo:
8,099∙10 -9

Bumuo tayo ng graphical dependence pC n =f (pH) (Fig. 2).

kanin. 2. Mga kundisyon sa hangganan para sa pagbuo ng cadmium sulfide, hydroxide, at cyanamide.

Batay sa graph, maaari nating tapusin na sa sistemang ito ay posible na bumuo ng isang CdS film sa pH = 9.5-14, Cd(OH) 2 sa pH = 10.5-14, at CdCN 2 ay hindi nabuo sa lahat.

Ang mga sulfide ng ilang iba pang mga metal (hindi matutunaw sa tubig), halimbawa, iron (II), manganese, zinc, ay hindi namuo mula sa isang acidic na solusyon, dahil ang mga ito ay natutunaw sa dilute mineral acids, samakatuwid, hindi hydrogen sulfide ang ginagamit para sa kanilang pag-ulan , ngunit ammonium sulfide (o sodium).

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

Ang ilang mga hindi matutunaw na sulfide ay natutunaw sa labis na ammonium sulfide o ammonium polysulfide solution (dahil sa pagbuo ng mga kumplikadong asing-gamot), habang ang iba ay hindi.

Bilang 2 S 3 (namuo) + 3 (NH 4) 2 S \u003d 2 (NH 4) 3 (solusyon)

Noong nakaraan, ang pag-aari ng mga sulfide na namuo mula sa solusyon sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen sulfide o ammonium sulfide (pati na rin ang pagtunaw o hindi pagtunaw sa labis na mga solusyon ng sulfides o polysulfides ng monovalent cations) ay aktibong ginamit sa analytical chemistry para sa qualitative analysis at paghihiwalay ng mga pinaghalong metal (mga paraan ng pagsusuri ng hydrogen sulfide). Bukod dito, ang mga metal cation sa analytical chemistry ay inuri sa mga grupo depende sa kanilang pag-uugali sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen sulfide, ammonium sulfide solution at polysulfides (siyempre, hindi lamang ito ang tampok kung saan ang mga cation ay inuri sa analytical chemistry, ngunit isa sa mga mga pangunahing).

Sa ating panahon, ang mga pamamaraan ng pagtatasa ng hydrogen sulfide ay halos nawala ang kanilang kaugnayan, dahil ang hydrogen sulfide ay lason. Bukod dito, ang hydrogen sulfide ay hindi lamang nakakalason, ngunit nakakapinsala din. Sa una, ang katangian ng amoy ng hydrogen sulfide (bulok na mga itlog) ay malinaw na kapansin-pansin kahit na sa mababang konsentrasyon, ngunit sa matagal na pagkakalantad sa hydrogen sulfide sa eksperimento, ang amoy ng hydrogen sulfide ay hindi na maramdaman. Bilang resulta, maaari kang malantad sa mga mapanganib na antas ng hydrogen sulfide nang hindi mo nalalaman. Noong nakaraan, kapag nagtatrabaho sa hydrogen sulfide ay ang pagkakasunud-sunod ng araw sa analytical chemistry labs, ito ay nangyari ng maraming.

Sa paglipas ng mga taon, ang mga analytical chemist ay nakabuo ng isang kapalit para sa hydrogen sulfide at sulfide (ang tinatawag na non-hydrogen sulfide na pamamaraan ng pagsusuri). Bilang karagdagan, ang physicochemical at instrumental na pamamaraan ng pagsusuri ay lalong ginagamit sa analytical chemistry.

Nagpasya akong kumuha ng ilang hindi matutunaw na sulfide mula sa mga solusyon ng mga metal salt at hydrogen sulfide. Ang pagpipilian ay nahulog sa tanso at cadmium (mayroong isa pang pag-iisip tungkol sa mercury, ngunit tinanggihan ko ito, dahil mayroong maliit na mercury, at ito ay nasa anyo ng isang metal). Ang mga eksperimento ay isinagawa sa kalye. Ang pagtatrabaho sa bahay gamit ang hydrogen sulfide ay isang kamikaze na trabaho. Ito ay pinapayagan lamang kung mayroong fume hood.

Kumuha ako ng copper sulfate at cadmium acetate (parehong mga kwalipikasyon na "Ch"). Ang asin ay natunaw sa maligamgam na tubig. Una, ang tansong sulpate ay ginagamot ng hydrogen sulfide. Ang tubo ay mabilis na napuno ng mga itim na natuklap ng tansong sulfide CuS. Iniwan ko ang test tube nang ilang sandali, lumayo (huwag kalimutan - ang hydrogen sulfide ay lason!). Pagdating niya, nakita niya sa test tube sa halip na likido ang isang maitim na lugaw mula sa solusyon at latak.

Binanlawan ko ang gas outlet pipe pagkatapos ng tanso at nagpatuloy sa cadmium. Ang isang dilaw na pelikula ng cadmium sulfide ay mabilis na nabuo sa mga dingding sa tuktok ng likido. Sa lalong madaling panahon ang solusyon ay natatakpan ng mga natuklap. Naglakad ulit palayo. Makalipas ang labinlimang minuto ay dumating siya, nakakita ng sinigang na may dilaw-orange na mantsa sa isang test tube. Ito ay cadmium sulfide CdS.

Sa kabila ng toxicity ng cadmium, ang cadmium sulfide ay ginagamit pa rin bilang pigment dahil sa magandang kulay nito, lightfastness, at chemical resistance. Minsan ang isang solidong solusyon ay ginagamit sa pagitan ng cadmium sulfide at cadmium selenide Cd(S, Se): sa pamamagitan ng pagbabago ng ratio ng selenium at sulfur sa pigment, ang kulay nito ay maaaring iba-iba.

__________________________________________________

Panimula

Sa kasalukuyan, ang bilang ng mga materyales na ginagamit sa elektronikong teknolohiya para sa iba't ibang layunin ay ilang libo. Ayon sa pinaka-pangkalahatang pag-uuri, nahahati sila sa apat na klase: conductors, semiconductors, dielectrics at magnetic materials. Kabilang sa pinakamahalaga at medyo bagong mga materyales ay ang mga semiconductor chemical compound, kung saan ang mga compound ng uri A II B VI ay ang pinakadakilang pang-agham at praktikal na interes. Ang isa sa mga pinakamahalagang materyales ng pangkat na ito ay ang CdS.

Ang CdS ay ang batayan ng modernong IR na teknolohiya, dahil ang photosensitivity spectrum nito ay nagsasapawan sa atmospheric transparency window (8-14 microns), kung saan ang lahat ng mga bagay sa kapaligiran ay nagliliwanag. Ito ay nagpapahintulot na ito ay magamit sa mga gawaing militar, ekolohiya, medisina at iba pang sangay ng aktibidad ng tao. Sa ngayon, ang CdS ay nakuha sa anyo ng pelikula sa pamamagitan ng hydrochemical method.

Ang layunin ng proyekto ng kursong ito ay upang ipatupad ang isang proyekto para sa paggawa ng mga sensitibong elemento ng photoresistors batay sa CdS sa pamamagitan ng hydrochemical method na may kapasidad na 100 libong piraso / taon, pati na rin ang pamilyar sa paraan ng pagkalkula na idinisenyo upang paunang matukoy ang mga kondisyon. para sa pagbuo ng CdS, cadmium hydroxide at cyanamide.

Pagkilala sa cadmium sulfide

Ang diagram ng Cd - S system ay hindi pa binuo, mayroong isang CdS compound sa system na umiiral sa dalawang pagbabago: b (hexagonal) at c (cubic). Ang CdS ay natural na nangyayari bilang mga mineral na greenockite at howleyite.

Istraktura ng kristal

Ang mga compound ng uri A II B VI ay karaniwang nag-kristal sa istruktura ng sphalerite o wurtzite. Ang istraktura ng sphalerite ay kubiko, uri B-3, space group F4 3m (T d 2). Ang istraktura ng wurtzite ay hexagonal, uri B-4, space group P 6 3 mc (C 6v 4). Ang mga istrukturang ito ay halos magkapareho sa isa't isa; mayroon silang parehong bilang ng mga atomo sa una at pangalawang coordination sphere - 4 at 12, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga interatomic na bono sa tetrahedra ng parehong mga pagbabago ay napakalapit.

Ang cadmium sulfide ay nakuha sa parehong mga istruktura ng sphalerite at wurtzite.

Thermodynamic at electrophysical na mga katangian

Ang Cadmium sulfide ay isang bahaging bahagi ng variable na komposisyon, palaging may labis na cadmium. Ang Cadmium sulfide, kapag pinainit sa 1350 °C, ay nag-sublimate sa atmospheric pressure nang hindi natutunaw, sa isang vacuum sa 180 °C ito ay nagdidistill nang hindi natutunaw at walang nabubulok, sa ilalim ng presyon na 100 atm natutunaw ito sa temperatura na humigit-kumulang 1750 °C. Ang antas ng dissociation ng cadmium sa mga temperatura sa itaas 1000 °C ay umabot sa 85-98%. Ang init ng pagbuo ng CdS D H 298 0 \u003d -34.71 kcal / mol.

Depende sa mga kondisyon ng produksyon at paggamot sa init, ang mga katangian ng CdS ay maaaring magkakaiba. Kaya, ang mga kristal na lumago sa labis na singaw ng cadmium ay may mas mataas na thermal conductivity kaysa sa mga kristal na lumago sa ilalim ng mga kondisyon ng isang stoichiometric na komposisyon. Ang tiyak na paglaban ng CdS, depende sa iba't ibang mga kadahilanan, ay maaaring mag-iba sa isang malawak na hanay (mula 10 12 hanggang 10 -3 ohm * m).

Ang mga paglihis mula sa stoichiometry ay may mapagpasyang impluwensya sa mga electrophysical na katangian ng CdS. Ang pagpapakilala ng oxygen sa mga sample ay humahantong sa isang malakas na pagbaba sa electrical conductivity. Ang band gap ng CdS, na tinutukoy mula sa optical data, ay 2.4 V. Karaniwang may n-type na conductivity ang Cadmium sulfide dahil sa kakulangan ng sulfur na nauugnay sa stoichiometric na komposisyon.

Ang solubility ng cadmium sa tubig ay bale-wala: 1.5 * 10 -10 mol / l.

(Cadmium) CD , ay ang kemikal na elemento 12 ( IIb ) pangkat ng Periodic system. Atomic number 48, relative atomic mass 112.41. Ang natural na cadmium ay binubuo ng walong matatag na isotopes: 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%) at 116 Cd (7.58%). Ang estado ng oksihenasyon ay +2, bihirang +1.

Ang Cadmium ay natuklasan noong 1817 ng German chemist na si Friedrich Stromeyer (

Stromeyer Friedrich ) (1776–1835).

Kapag sinusuri ang zinc oxide, na ginawa ng isa sa mga pabrika ng Shenebek, pinaghihinalaang naglalaman ito ng admixture ng arsenic. Kapag ang gamot ay natunaw sa acid at dumaan sa isang solusyon ng hydrogen sulfide, lumitaw ang isang dilaw na precipitate, katulad ng arsenic sulfide, ngunit ang isang mas masusing pagsusuri ay nagpakita na ang elementong ito ay wala. Para sa pangwakas na konklusyon, isang sample ng kahina-hinalang zinc oxide at iba pang paghahanda ng zinc (kabilang ang zinc carbonate) mula sa parehong pabrika ay ipinadala kay Friedrich Stromeyer, na mula 1802 ay humawak ng upuan ng kimika sa Unibersidad ng Göttingen at ang posisyon ng pangkalahatang inspektor ng Mga botika ng Hanoverian.

Pagkatapos ng calcining zinc carbonate, nakuha ni Strohmeyer ang oksido, ngunit hindi puti, tulad ng nararapat, ngunit madilaw-dilaw. Iminungkahi niya na ang kulay ay sanhi ng isang admixture ng bakal, ngunit ito ay naging walang bakal. Ganap na sinuri ng Stromeyer ang mga paghahanda ng zinc at nalaman na ang dilaw na kulay ay dahil sa bagong elemento. Ipinangalan ito sa zinc ore kung saan ito natagpuan: ang salitang Griyego

kadmeia , "cadmium earth" - ang sinaunang pangalan ng smithsonite ZnCO 3 . Ang salitang ito, ayon sa alamat, ay nagmula sa pangalan ng Phoenician na si Cadmus, na sinasabing unang nakahanap ng zinc stone at napansin ang kakayahang magbigay ng tanso (kapag natunaw mula sa mineral) ng ginintuang kulay. Ang parehong pangalan ay ibinigay sa bayani ng sinaunang mitolohiyang Griyego: ayon sa isa sa mga alamat, natalo ni Cadmus ang Dragon sa isang mahirap na tunggalian at itinayo ang kuta ng Cadmeus sa mga lupain nito, sa paligid kung saan lumaki ang pitong-gate na lungsod ng Thebes.Ang pagkalat ng cadmium sa kalikasan at ang pang-industriyang pagkuha nito. Ang nilalaman ng cadmium sa crust ng lupa ay 1.6·10–5%. Ito ay malapit sa pagkalat ng antimony (2·10–5%) at dalawang beses na mas karaniwan kaysa sa mercury (8·10–6%). Ang Cadmium ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglipat sa mainit na tubig sa lupa kasama ng zinc at iba pang mga kemikal na elemento na madaling kapitan ng pagbuo ng mga natural na sulfide. Nakatuon ito sa mga hydrothermal na deposito. Ang mga bulkan na bato ay naglalaman ng hanggang sa 0.2 mg ng cadmium bawat kg, sa mga sedimentary na bato, ang mga luad ay ang pinakamayaman sa cadmium - hanggang sa 0.3 mg / kg, sa isang mas mababang lawak - mga limestone at sandstone (mga 0.03 mg / kg). Ang average na nilalaman ng cadmium sa lupa ay 0.06 mg/kg.

Ang Cadmium ay may sariling mga mineral - greenockite

CdS, otavite CdCO 3, monteponite CdO . Gayunpaman, hindi sila bumubuo ng kanilang sariling mga deposito. Ang tanging industriyal na makabuluhang pinagmumulan ng cadmium ay zinc ores, kung saan ito ay nakapaloob sa isang konsentrasyon na 0.01–5%. Ang Cadmium ay naipon din sa galena (hanggang 0.02%), chalcopyrite (hanggang 0.12%), pyrite (hanggang 0.02%), stannite (hanggang 0.2%). Ang kabuuang mapagkukunan ng mundo ng cadmium ay tinatantya sa 20 milyong tonelada, pang-industriya - sa 600 libong tonelada.Pagkilala ng isang simpleng sangkap at pang-industriya na produksyon ng cadmium metal. Ang Cadmium ay isang kulay-pilak na solid na may mala-bughaw na kinang sa isang sariwang ibabaw, malambot, malleable, malleable na metal, gumugulong nang maayos sa mga sheet, at madaling pinakintab. Tulad ng lata, ang cadmium sticks ay kaluskos kapag nakayuko. Natutunaw ito sa 321.1°C, kumukulo sa 766.5°C, ang density ay 8.65 g/cm 3 , na ginagawang posible na i-refer ito sa mga mabibigat na metal.

Ang Cadmium ay matatag sa tuyong hangin. Sa mahalumigmig na hangin, mabilis itong lumalabo, at kapag pinainit, madali itong nakikipag-ugnayan sa oxygen, sulfur, phosphorus at halogens. Ang Cadmium ay hindi tumutugon sa hydrogen, nitrogen, carbon, silicon at boron.

Ang mga singaw ng cadmium ay nakikipag-ugnayan sa singaw ng tubig upang maglabas ng hydrogen. Ang mga acid ay natutunaw ang cadmium upang bumuo ng mga asing-gamot ng metal na ito. Binabawasan ng Cadmium ang ammonium nitrate sa mga puro solusyon sa ammonium nitrite. Ito ay na-oxidized sa may tubig na solusyon sa pamamagitan ng mga cation ng ilang mga metal, tulad ng tanso (

II ) at bakal(III ). Hindi tulad ng zinc, ang cadmium ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga solusyon sa alkali.

Ang pangunahing pinagmumulan ng cadmium ay mga intermediate na produkto ng produksyon ng zinc. Ang mga metal precipitates na nakuha pagkatapos ng paglilinis ng mga solusyon sa zinc sulfate sa pamamagitan ng pagkilos ng zinc dust ay naglalaman ng 2-12% cadmium. Ang mga fraction na nabuo sa panahon ng distillation production ng zinc ay naglalaman ng 0.7-1.1% cadmium, at ang mga fraction na nakuha sa panahon ng rectification purification ng zinc ay naglalaman ng hanggang 40% cadmium. Ang Cadmium ay nakuha din mula sa alikabok ng lead at copper smelters (maaari itong maglaman ng hanggang 5% at 0.5% cadmium, ayon sa pagkakabanggit). Ang alikabok ay karaniwang ginagamot ng puro sulfuric acid at pagkatapos ay ang cadmium sulfate ay nilulusaw ng tubig.

Ang espongha ng kadmium ay na-precipitate mula sa mga solusyon sa cadmium sulfate sa pamamagitan ng pagkilos ng zinc dust, pagkatapos ito ay natunaw sa sulfuric acid at ang solusyon ay nalinis mula sa mga impurities sa pamamagitan ng pagkilos ng zinc oxide o sodium carbonate, pati na rin sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng palitan ng ion. Ang cadmium metal ay ibinukod sa pamamagitan ng electrolysis sa aluminum cathodes o zinc reduction.

Upang alisin ang zinc at lead, ang cadmium metal ay natutunaw sa ilalim ng isang layer ng alkali. Ang pagkatunaw ay ginagamot sa aluminyo upang alisin ang nickel at ammonium chloride upang alisin ang thallium. Ang paglalapat ng mga karagdagang pamamaraan ng pagdalisay, posibleng makakuha ng cadmium na may impurity content na 10-5% ayon sa timbang.

Humigit-kumulang 20 libong tonelada ng cadmium ang ginagawa bawat taon. Ang dami ng produksyon nito ay higit na nauugnay sa laki ng produksyon ng zinc.

Ang pinakamahalagang larangan ng aplikasyon ng cadmium ay ang paggawa ng mga kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal. Ang mga cadmium electrodes ay ginagamit sa mga baterya at accumulator. Ang mga negatibong plato ng mga baterya ng nickel-cadmium ay gawa sa mga iron meshes na may sponge cadmium bilang aktibong ahente. Ang mga positibong plato ay pinahiran ng nickel hydroxide. Ang electrolyte ay isang potassium hydroxide solution. Sa batayan ng cadmium at nickel, ang mga compact na baterya para sa mga guided missiles ay ginawa din, tanging sa kasong ito, hindi bakal, ngunit ang nickel grids ay naka-install bilang batayan.

Ang mga prosesong nagaganap sa isang nickel-cadmium alkaline na baterya ay maaaring ilarawan ng pangkalahatang equation:

Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 Ang Nickel-cadmium alkaline na baterya ay mas maaasahan kaysa sa lead (acid) na baterya. Ang mga kasalukuyang pinagmumulan ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na mga katangian ng kuryente, matatag na operasyon, at mahabang buhay ng serbisyo. Maaari silang singilin sa loob lamang ng isang oras. Gayunpaman, ang mga nickel-cadmium na baterya ay hindi maaaring ma-recharge nang hindi muna ganap na na-discharge (sa bagay na ito ay mas mababa ang mga ito sa mga metal hydride na baterya).

Ang Cadmium ay malawakang ginagamit para sa mga anti-corrosion coatings sa mga metal, lalo na sa mga kaso ng pagkakadikit nito sa tubig dagat. Ang pinakamahalagang bahagi ng mga barko, sasakyang panghimpapawid, pati na rin ang iba't ibang mga produkto na idinisenyo para sa operasyon sa mga tropikal na klima ay cadmated. Noong nakaraan, ang bakal at iba pang mga cadmium na metal ay inilubog sa tinunaw na cadmium, ngunit ngayon ang cadmium coating ay inilapat nang electrolytically.

Ang mga cadmium coatings ay may ilang mga pakinabang kaysa sa zinc coatings: ang mga ito ay mas lumalaban sa kaagnasan, at ang mga ito ay mas madaling gawing pantay at makinis. Tinitiyak ng mataas na plasticity ng naturang mga coatings ang higpit ng mga sinulid na koneksyon. Bilang karagdagan, ang cadmium, hindi tulad ng zinc, ay matatag sa isang alkaline na kapaligiran.

Gayunpaman, ang cadmium ay may sariling mga problema. Kapag ang cadmium ay inilapat nang electrolytically sa isang bahagi ng bakal, ang hydrogen na nakapaloob sa electrolyte ay maaaring tumagos sa metal. Nagdudulot ito ng tinatawag na hydrogen brittleness sa mga high-strength steels, na humahantong sa hindi inaasahang pagkabigo ng metal sa ilalim ng pagkarga. Upang maiwasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang titanium ay idinagdag sa mga coatings ng cadmium.

Bilang karagdagan, ang cadmium ay nakakalason. Samakatuwid, kahit na ang cadmium tin ay ginagamit nang malawakan, ipinagbabawal na gamitin ito para sa paggawa ng mga kagamitan sa kusina at mga lalagyan ng pagkain.

Humigit-kumulang isang ikasampu ng produksyon ng cadmium sa mundo ay ginugugol sa paggawa ng mga haluang metal. Ang mga haluang metal ng Cadmium ay pangunahing ginagamit bilang mga materyales na antifriction at solder. Ang isang haluang metal na naglalaman ng 99% cadmium at 1% nickel ay ginagamit para sa paggawa ng mga bearings na tumatakbo sa sasakyan, sasakyang panghimpapawid at marine engine sa mataas na temperatura. Dahil ang cadmium ay hindi sapat na lumalaban sa mga acid, kabilang ang mga organic na acid na nasa mga lubricant, kung minsan ang mga cadmium-based na bearing alloy ay pinahiran ng indium.

Ang paghahalo ng tanso na may maliliit na karagdagan ng cadmium ay ginagawang posible na gawing mas lumalaban sa pagsusuot ang mga wire sa mga linya ng electric transport. Ang tanso na may pagdaragdag ng cadmium ay halos hindi naiiba sa electrical conductivity mula sa purong tanso, ngunit kapansin-pansing lumalampas ito sa lakas at tigas.

Ang Cadmium ay kasama sa mababang-natutunaw na haluang metal ng Wood (Wood's metal), na naglalaman ng 50% bismuth, 25% lead, 12.5% ​​​​tin, 12.5% ​​​​cadmium. Ang haluang metal ng kahoy ay maaaring matunaw sa kumukulong tubig. Nakakapagtaka na ang una Ang mga titik ng mga bahagi ng Wood's alloy ay bumubuo sa pagdadaglat na WAX. Naimbento ito noong 1860 ng isang hindi masyadong sikat na English engineer na si B. Wood (

b. Kahoy ). Kadalasan ang imbensyon na ito ay nagkakamali na maiugnay sa kanyang kapangalan - ang sikat na Amerikanong pisiko Robert Williams Wood na isinilang pagkaraan lamang ng walong taon. Ang mga mababang-natutunaw na haluang metal ng cadmium ay ginagamit bilang isang materyal para sa paggawa ng manipis at kumplikadong mga casting, sa mga awtomatikong sistema ng paglaban sa sunog, at para sa paghihinang ng salamin sa metal. Ang mga solder na naglalaman ng cadmium ay medyo lumalaban sa mga pagbabago sa temperatura.

Ang isang matalim na pagtalon sa demand para sa cadmium ay nagsimula noong 1940s at nauugnay sa paggamit ng cadmium sa industriya ng nukleyar - lumabas na sumisipsip ito ng mga neutron at nagsimula silang gumawa ng mga control at emergency rod ng mga nuclear reactor mula dito. Ang kakayahan ng cadmium na sumipsip ng mga neutron ng mahigpit na tinukoy na mga enerhiya ay ginagamit sa pag-aaral ng spectra ng enerhiya ng mga neutron beam.

mga compound ng cadmium. Ang Cadmium ay bumubuo ng mga binary compound, asin, at maraming kumplikadong compound, kabilang ang mga organometallic compound. Sa mga solusyon, ang mga molekula ng maraming mga asin, sa partikular na mga halides, ay nauugnay. Ang mga solusyon ay may bahagyang acidic na kapaligiran dahil sa hydrolysis. Sa ilalim ng pagkilos ng mga solusyon sa alkali, simula sa pH 7-8, ang mga pangunahing asing-gamot ay namuo.

cadmium oxide

CdO nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga simpleng sangkap o sa pamamagitan ng calcination ng cadmium hydroxide o carbonate. Depende sa "thermal history", maaari itong maging berdeng dilaw, kayumanggi, pula, o halos itim. Ito ay bahagyang dahil sa laki ng butil, ngunit sa isang mas malaking lawak ay ang resulta ng mga depekto sa kristal na sala-sala. Sa itaas ng 900°C cadmium oxide ay pabagu-bago ng isip, at sa 1570°C ito ay ganap na nag-sublimate. Mayroon itong mga katangian ng semiconductor.

Ang Cadmium oxide ay madaling natutunaw sa mga acid at mahina sa alkalis, madali itong nabawasan ng hydrogen (sa 900 ° C), carbon monoxide (sa itaas 350 ° C), carbon (sa itaas 500 ° C).

Ang cadmium oxide ay ginagamit bilang isang materyal na elektrod. Ito ay bahagi ng lubricating oils at bayad para sa paggawa ng mga espesyal na baso. Ang Cadmium oxide ay nag-catalyze ng isang bilang ng mga reaksyon ng hydrogenation at dehydrogenation.

cadmium hydroxide

Cd(OH ) 2 namuo bilang isang puting namuo mula sa mga may tubig na solusyon ng mga cadmium salts ( II ) sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali. Sa ilalim ng pagkilos ng napaka-puro na mga solusyon sa alkali, ito ay na-convert sa hydroxocadmates, tulad ng Na 2 [Cd (OH ) 4 ]. Ang Cadmium hydroxide ay tumutugon sa ammonia upang bumuo ng mga natutunaw na complex:Cd (OH) 2 + 6NH 3 H 2 O \u003d (OH) 2 + 6H 2 OBilang karagdagan, ang cadmium hydroxide ay napupunta sa solusyon sa ilalim ng pagkilos ng alkali cyanides. Sa itaas ng 170°C, ito ay nabubulok sa cadmium oxide. Ang pakikipag-ugnayan ng cadmium hydroxide na may hydrogen peroxide sa isang may tubig na solusyon ay humahantong sa pagbuo ng mga peroxide ng iba't ibang komposisyon.

Ang cadmium hydroxide ay ginagamit upang makakuha ng iba pang mga cadmium compound, at bilang isang analytical reagent. Ito ay bahagi ng cadmium electrodes sa kasalukuyang mga pinagkukunan. Bilang karagdagan, ang cadmium hydroxide ay ginagamit sa pandekorasyon na salamin at enamel.

cadmium fluoride

CDF 2 ay bahagyang natutunaw sa tubig (4.06% ayon sa timbang sa 20°C), hindi matutunaw sa ethanol. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pagkilos ng fluorine sa isang metal o hydrogen fluoride sa cadmium carbonate.

Ang cadmium fluoride ay ginagamit bilang isang optical material. Ito ay bahagi ng ilang baso at pospor, pati na rin ang mga solidong electrolyte sa kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal.

Cadmium chloride

CdCl 2 ay lubos na natutunaw sa tubig (53.2% ayon sa timbang sa 20°C). Ang covalent nature nito ay may pananagutan sa medyo mababang melting point nito (568.5°C) at ethanol solubility (1.5% sa 25°C).

Ang Cadmium chloride ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-react ng cadmium sa concentrated hydrochloric acid o sa pamamagitan ng pag-chlorinate ng metal sa 500°C.

Ang Cadmium chloride ay isang bahagi ng electrolytes sa cadmium electrochemical cells at sorbents sa gas chromatography. Ito ay bahagi ng ilang mga solusyon sa photography, catalysts sa organic synthesis, fluxes para sa lumalaking semiconductor crystals. Ito ay ginagamit bilang isang mordant sa pagtitina at pag-print ng mga tela. Ang mga cadmium compound ay nakuha mula sa cadmium chloride.

Cadmium bromide

CdBr 2 ay bumubuo ng mga scaly crystal na may mala-perlas na ningning. Ito ay napaka-hygroscopic, lubos na natutunaw sa tubig (52.9% sa timbang sa 25°C), methanol (13.9% sa timbang sa 20°C), ethanol (23.3% sa timbang sa 20°C).

Ang cadmium bromide ay nakuha sa pamamagitan ng bromination ng metal o sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen bromide sa cadmium carbonate.

Ang Cadmium bromide ay nagsisilbing catalyst sa organic synthesis, isang stabilizer para sa mga photographic emulsion, at isang bahagi ng mga vibrating na komposisyon sa photography.

cadmium iodide

CdI 2 ay bumubuo ng makintab na kristal sa anyo ng mga leaflet, mayroon silang isang layered (two-dimensional) na istraktura ng kristal. Hanggang 200 polytypes ng cadmium iodide ang kilala, na naiiba sa pagkakasunud-sunod ng mga layer na may hexagonal at cubic close packing.

Hindi tulad ng ibang mga halogens, ang cadmium iodide ay hindi hygroscopic. Ito ay lubos na natutunaw sa tubig (46.4% ayon sa timbang sa 25°C). Ang Cadmium iodide ay nakuha sa pamamagitan ng pag-iodinate ng metal kapag pinainit o sa presensya ng tubig, gayundin sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen iodide sa cadmium carbonate o oxide.

Ang Cadmium iodide ay nagsisilbing catalyst sa organic synthesis. Ito ay bahagi ng pyrotechnic compositions at lubricants.

Cadmium sulfide Ang CdS ay marahil ang unang tambalan ng elementong ito kung saan interesado ang industriya. Ito ay bumubuo ng lemon yellow hanggang orange na pulang kristal. Ang Cadmium sulfide ay may mga katangian ng semiconductor.

Ang tambalang ito ay halos hindi matutunaw sa tubig. Ito ay lumalaban din sa pagkilos ng mga solusyon sa alkali at karamihan sa mga acid.

Ang Cadmium sulfide ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng cadmium at sulfur vapors, pag-ulan mula sa mga solusyon sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen sulfide o sodium sulfide, mga reaksyon sa pagitan ng cadmium at sulfur organic compounds.

Ang Cadmium sulfide ay isang mahalagang mineral dye, na dating tinatawag na cadmium yellow.

Sa negosyo ng pagpipinta, ang dilaw na cadmium ay nagsimula nang mas malawak na gamitin. Sa partikular, ang mga pampasaherong sasakyan ay pininturahan kasama nito, dahil, bukod sa iba pang mga pakinabang, ang pinturang ito ay lumalaban nang maayos sa usok ng lokomotibo. Bilang isang pangulay, ginamit din ang cadmium sulfide sa industriya ng tela at sabon. Ang mga angkop na colloidal dispersion ay ginamit upang makakuha ng mga kulay na transparent na baso.

Sa mga nagdaang taon, ang purong cadmium sulfide ay pinalitan ng mas murang mga pigment - cadmopone at zinc-cadmium litopone. Ang kadmopon ay pinaghalong cadmium sulfide at barium sulfate. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng paghahalo ng dalawang natutunaw na asing-gamot - cadmium sulfate at barium sulfide. Bilang resulta, nabuo ang isang precipitate na naglalaman ng dalawang hindi matutunaw na asin:

CdSO 4 + BaS = CdS

Ї + BaSO 4 Ї

Ang cadmium zinc lithopone ay naglalaman din ng zinc sulfide. Sa paggawa ng pangulay na ito, tatlong asin ang namuo nang sabay-sabay. Ang Lithopone ay cream o garing.

Sa pagdaragdag ng cadmium selenide, zinc sulfide, mercury sulfide at iba pang mga compound, ang cadmium sulfide ay nagbibigay ng thermally stable na mga pigment na may maliwanag na kulay mula sa maputlang dilaw hanggang sa madilim na pula.

Ang Cadmium sulfide ay nagbibigay sa apoy ng asul na kulay. Ang ari-arian na ito ay ginagamit sa pyrotechnics.

Bilang karagdagan, ang cadmium sulfide ay ginagamit bilang isang aktibong daluyan sa mga semiconductor laser. Mangyayari ito bilang isang materyal para sa paggawa ng mga photocell, solar cell, photodiodes, light-emitting diodes, phosphors.

Cadmium Selenide Ang CdSe ay bumubuo ng madilim na pulang kristal. Ito ay hindi matutunaw sa tubig, na nabubulok ng hydrochloric, nitric at sulfuric acid. Ang Cadmium selenide ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng mga simpleng sangkap o mula sa gaseous cadmium at selenium, pati na rin sa pamamagitan ng pag-ulan mula sa isang solusyon ng cadmium sulfate sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen selenide, sa pamamagitan ng reaksyon ng cadmium sulfide na may selenious acid, sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng cadmium at organoselenium mga compound.

Ang Cadmium selenide ay isang pospor. Ito ay nagsisilbing isang aktibong daluyan sa semiconductor lasers, ay isang materyal para sa paggawa ng mga photoresistor, photodiodes, at solar cells.

Ang Cadmium selenide ay isang pigment para sa enamel, glazes at art paints. Ang ruby ​​glass ay nabahiran ng cadmium selenide. Siya, at hindi chromium oxide, tulad ng sa rubi mismo, ang nagpapula sa mga bituin ng Moscow Kremlin ruby ​​​​.

Cadmium telluride Ang CdTe ay maaaring maitim na kulay abo hanggang maitim na kayumanggi ang kulay. Ito ay hindi matutunaw sa tubig, ngunit nabubulok ng puro acids. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng likido o gas na cadmium at tellurium.

Ang Cadmium telluride, na may mga katangian ng semiconductor, ay ginagamit bilang isang X-ray at

g -radiation, at mercury-cadmium telluride ay nakahanap ng malawak na aplikasyon (lalo na para sa mga layuning militar) sa mga IR detector para sa thermal imaging.

Kapag ang stoichiometry ay nilabag o ang mga impurities (halimbawa, tanso at chlorine atoms) ay ipinakilala, ang cadmium telluride ay nakakakuha ng light-sensitive na mga katangian. Ito ay ginagamit sa electrophotography.

Mga compound ng organocadmium Ang CdR 2 at CdRX (R = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 at iba pang mga hydrocarbon radical, X ay mga halogens, OR, SR, atbp.) ay karaniwang nakukuha mula sa kaukulang Grignard reagents. Ang mga ito ay thermally hindi gaanong matatag kaysa sa kanilang mga zinc counterparts, ngunit sa pangkalahatan ay hindi gaanong reaktibo (karaniwan ay hindi nasusunog sa hangin). Ang kanilang pinakamahalagang larangan ng aplikasyon ay ang paghahanda ng mga ketone mula sa acid chlorides.

Ang biological na papel ng cadmium. Ang cadmium ay matatagpuan sa mga organismo ng halos lahat ng mga hayop (sa mga hayop sa terrestrial, mga 0.5 mg bawat 1 kg ng timbang ng katawan, at sa mga hayop sa dagat, mula 0.15 hanggang 3 mg/kg). Gayunpaman, ito ay itinuturing na isa sa mga pinaka nakakalason na mabibigat na metal.

Ang Cadmium ay puro sa katawan pangunahin sa mga bato at atay, habang ang nilalaman ng cadmium sa katawan ay tumataas sa edad. Naiipon ito sa anyo ng mga complex na may mga protina na kasangkot sa mga proseso ng enzymatic. Ang pagpasok sa katawan mula sa labas, ang cadmium ay may nagbabawal na epekto sa isang bilang ng mga enzyme, na sinisira ang mga ito. Ang pagkilos nito ay batay sa pagbubuklod ng pangkat ng –SH ng mga labi ng cysteine ​​​​sa mga protina at ang pagsugpo sa mga enzyme ng SH. Maaari din nitong pigilan ang pagkilos ng mga enzyme na naglalaman ng zinc sa pamamagitan ng pagpapalit ng zinc. Dahil sa kalapitan ng ionic radii ng calcium at cadmium, maaari nitong palitan ang calcium sa bone tissue.

Ang mga tao ay nalalason ng cadmium sa pamamagitan ng pag-inom ng tubig na kontaminado ng basurang naglalaman ng cadmium, gayundin ng mga gulay at butil na tumutubo sa mga lupain na matatagpuan malapit sa mga refinery ng langis at mga metalurhiko na negosyo. Ang mga mushroom ay may espesyal na kakayahan na makaipon ng cadmium. Ayon sa ilang mga ulat, ang nilalaman ng cadmium sa mga kabute ay maaaring umabot sa mga yunit, sampu at kahit 100 o higit pang milligrams bawat kg ng kanilang sariling timbang. Ang mga compound ng Cadmium ay kabilang sa mga nakakapinsalang sangkap na matatagpuan sa usok ng tabako (isang sigarilyo ay naglalaman ng 1-2 micrograms ng cadmium).

Ang isang klasikong halimbawa ng talamak na pagkalason sa cadmium ay isang sakit na unang inilarawan sa Japan noong 1950s at tinatawag na itai-itai. Ang sakit ay sinamahan ng matinding sakit sa rehiyon ng lumbar, sakit sa mga kalamnan. Mayroon ding mga katangiang palatandaan ng hindi maibabalik na pinsala sa bato. Daan-daang pagkamatay ng itai-itai ang naitala. Ang sakit ay naging laganap dahil sa mataas na polusyon sa kapaligiran sa Japan noong panahong iyon at ang partikular na diyeta ng mga Hapones - pangunahin ang bigas at pagkaing-dagat (nagagawa nilang mag-ipon ng cadmium sa mataas na konsentrasyon). Ipinakita ng mga pag-aaral na ang may sakit na "itai-itai" ay kumonsumo ng hanggang 600 micrograms ng cadmium bawat araw. Kasunod nito, bilang isang resulta ng mga hakbang sa pangangalaga sa kapaligiran, ang dalas at kalubhaan ng mga sindrom tulad ng "itai-itai" ay makabuluhang nabawasan.

Sa Estados Unidos, may nakitang ugnayan sa pagitan ng mga antas ng atmospheric na cadmium at ang insidente ng pagkamatay mula sa cardiovascular disease.

Ito ay pinaniniwalaan na ang tungkol sa 1 μg ng cadmium bawat 1 kg ng timbang ng katawan ay maaaring pumasok sa katawan ng tao bawat araw nang walang pinsala sa kalusugan. Ang inuming tubig ay hindi dapat maglaman ng higit sa 0.01 mg/l ng cadmium. Ang antidote para sa pagkalason ng cadmium ay selenium, ngunit ang pagkain ng mga pagkaing mayaman sa elementong ito ay humahantong sa pagbaba ng sulfur content sa katawan, kung saan ang cadmium ay muling nagiging mapanganib.

Elena Savinkina

PANITIKAN Mga sikat na aklatan ng mga elemento ng kemikal. M., Nauka, 1977
Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Pangkalahatan at di-organikong kimika. M., Chemistry, 1992
Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry ng mga Elemento, Oxford: Butterworth, 1997