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| 名前 | |||
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| その他の名前 | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.771 | ||
| EC番号 |
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| 13655 | |||
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 2570 | ||
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| CDS | |||
| モル質量 | 144.47 グラムモル−1 | ||
| 外観 | 黄橙色から茶色の固体。 | ||
| 密度 | 4.826 g/cm 3、固体。 | ||
| 融点 | 1,750 °C (3,180 °F; 2,020 K) 10 MPa | ||
| 沸点 | 980 °C (1,800 °F; 1,250 K) (昇華) | ||
| 不溶性[1] | |||
| 溶解度 | 酸に溶けるが、水酸化アンモニウム にはわずかに溶ける | ||
| バンドギャップ | 2.42電子ボルト | ||
磁化率（χ）
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-50.0·10 −6 cm 3 /モル | ||
屈折率( n D )
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2.529 | ||
| 構造 | |||
| 六角形、立方体 | |||
| 熱化学 | |||
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
65 J·モル−1 ·K −1 [2] | ||
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−162 kJ·モル−1 [2] | ||
| 危険 | |||
| GHSラベル: | |||
 
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| 危険 | |||
| H302、H341、H350、H361、H372、H413 | |||
| P201、P202、P260、P264、P270、P273、P281、P301+P312、P308+P313、P314、P330、P405、P501 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 引火点 | 不燃性 | ||
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |||
LD 50 (平均投与量)
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7080 mg/kg（ラット、経口） | ||
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |||
PEL (許可)
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[1910.1027] TWA 0.005 mg/m 3（Cdとして）[3] | ||
REL (推奨)
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カルシウム[3] | ||
IDLH（差し迫った危険）
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Ca [9 mg/m 3 (Cdとして)] [3] | ||
| 安全データシート（SDS） | 0404 の検索結果 | ||
| 関連化合物 | |||
その他の陰イオン
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酸化カドミウム セレン化カドミウム テルル化カドミウム | ||
その他の陽イオン
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硫化亜鉛 硫化水銀 | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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硫化カドミウムは、化学式CdSの無機化合物です。硫化カドミウムは黄色の塩です。[4]自然界では、希少鉱物のグリノッカイトとホーレー石という2つの異なる結晶構造で存在しますが、同様の構造を持つ亜鉛鉱石の閃亜鉛鉱とウルツ鉱の不純物置換基としてより多く存在し、これらはカドミウムの主要な経済的供給源です。分離と精製が容易な化合物であるため、あらゆる商業用途におけるカドミウムの主な供給源です。[4]その鮮やかな黄色から、1800年代には黄色の塗料「カドミウムイエロー」の顔料として採用されました。
生産
硫化カドミウムは、硫化物イオンを含む可溶性カドミウム(II)塩からの沈殿によって製造できます。この反応は、重量分析や定性無機分析に使用されています。[5]
調製経路とその後の生成物の処理は、生成される多形形態（立方晶系または六方晶系）に影響します。化学沈殿法では、立方晶系閃亜鉛鉱型が得られると言われています。[6]
顔料の製造には通常、CdSの沈殿、固体沈殿物の洗浄による可溶性カドミウム塩の除去、焼成（焙焼）による六方晶系への変換、粉砕による粉末製造が含まれます。[7]硫化カドミウムセレン化物が必要な場合、CdSeはCdSと共沈殿し、焼成段階でカドミウム硫酸セレン化物が生成されます。[7]
硫化カドミウムは硫酸還元細菌と関連することがある。[8] [9]
CdS薄膜への道
いくつかのフォトレジスタや太陽電池の構成要素としてCdSの薄膜を製造するために特別な方法が使用されています。化学浴堆積法では、硫化物イオン源としてチオ尿素を使用し、pHを制御するためにアンモニウム 緩衝液を使用してCdSの薄膜が製造されています。[10]
- Cd 2+ + H 2 O + (NH 2 ) 2 CS + 2 NH 3 → CdS + (NH 2 ) 2 CO + 2 NH 4 +
硫化カドミウムは、有機金属気相成長法やMOCVD法を用いてジメチルカドミウムとジエチルスルフィドを反応させることで製造できる。[11]
- Cd(CH 3 ) 2 + Et 2 S → CdS + CH 3 CH 3 + C 4 H 10
CdSのフィルムを製造する他の方法には、
反応
硫化カドミウムは酸に溶解する。[17]
- CdS + 2 HCl → CdCl 2 + H 2 S
分散したCdS粒子を含む硫化物溶液に光を照射すると、水素ガスが発生する：[18]
- H 2 S → H 2 + S Δ f H = +9.4 kcal/モル
提案されているメカニズムは、入射光が硫化カドミウムに吸収されたときに生成される電子/正孔対[19]と、それが水と硫化物と反応することである。[18]
構造と物理的性質
硫化カドミウムは、硫化亜鉛と同様に、2つの結晶形態を持っています。より安定した六方ウルツ鉱構造（鉱物グリノッカイトに見られる）と立方晶系閃亜鉛鉱構造（鉱物ホーレー石に見られる）です。これら両方の形態において、カドミウムと硫黄の原子は4配位です。[20]また、NaCl岩塩構造の高圧形態もあります。[20]
硫化カドミウムは直接バンドギャップ 半導体（ギャップ2.42 eV）です。[19]バンドギャップが可視光の波長に近いため、色がついて見えます。[4]
この明らかな特性の他に、次のような特性も得られます。
- 照射すると導電性が増すため[19] 、光抵抗体として使用される。
- p型半導体と組み合わせると、光起電（太陽電池）セルのコアコンポーネントを形成し、CdS / Cu 2 S太陽電池は報告された最初の効率的なセルの1つでした（1954）[21] [22]
- 例えばCu +（「活性剤」）とAl 3+（「共活性剤」）をドープすると、CdSは電子線励起（カソードルミネッセンス）下で発光し、蛍光体として使用される[23]
- どちらの多形も圧電性があり、六方晶は焦電性もある[24]
- エレクトロルミネセンス[25]
- CdS結晶は固体レーザーの増幅媒体として機能する[26] [27]
- 薄膜の形態では、CdSは他の層と組み合わせて特定のタイプの太陽電池に使用することができます。[28] CdSは薄膜トランジスタ（TFT）に使用された最初の半導体材料の1つでもありました。 [29]しかし、 1970年代後半にアモルファスシリコン技術が登場した後、TFT用の化合物半導体への関心は大きく薄れました。
- CdS の薄膜は圧電性があり、GHz 領域の周波数で動作できるトランスデューサーとして使用されています。
- CdSナノリボンは、約510nmでの反ストークス発光中にフォノンの消滅により正味冷却を示す。その結果、ナノリボンを514nmまたは532nmのレーザーで励起すると、最大40Kと15Kの温度低下が実証されている。[30]
アプリケーション
顔料
CdSはプラスチックの顔料として使用され、優れた熱安定性、耐光性、耐候性、耐薬品性、高い不透明性を示します。[7]顔料としてのCdSはカドミウムイエロー（CIピグメントイエロー37）として知られています。[4] [31] 1982年時点で年間約2000トンが生産されており、商業的に処理されるカドミウムの約25％を占めています。[32]
芸術における歴史的使用
1840年代から硫化カドミウムが一般に市販されるようになり、ゴッホ、モネ（ロンドンシリーズやその他の作品）、マティス（川辺の水浴者1916-1919）などの芸術家がそれを採用するようになった。[33]絵の具に含まれるカドミウムは、19世紀以前に制作されたとされる絵画の贋作検出に利用されてきた。[34]
CdS-CdSe溶液
CdSとCdSeは互いに固溶体を形成する。セレン化カドミウムの量を増やすと、CIピグメントオレンジ20やCIピグメントレッド108などの赤色に近い顔料が得られる。[31]
このような固溶体は、可視光と近赤外光に敏感なフォトレジスタ（光依存抵抗器）の構成要素である。 [要出典]
安全性
硫化カドミウムは有毒で、特に粉塵として吸入すると危険であり、カドミウム化合物は一般に発がん性物質に分類されている。[35] CdSをタトゥーの色として使用した場合、生体適合性 の問題が報告されている。[36] CdSのラットでのLD50は約7,080 mg/kgであり、溶解度が低いため他のカドミウム化合物よりも高い。[37]
参考文献
- ^ ライド、デビッド・R. (1998).化学と物理のハンドブック(87 版). ボカラトン、フロリダ州: CRC プレス。pp. 4–67, 1363。ISBN 978-0-8493-0594-8。
- ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009).化学原理 第6版. Houghton Mifflin Company. p. A21. ISBN 978-0-618-94690-7。
- ^ abc NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0087」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。
- ^ abcd エゴン・ウィバーグ、アーノルド・フレデリック・ホレマン（2001）無機化学、エルゼビアISBN 0-12-352651-5
- ^ フレッド・イボットソン（2007年）『製鉄所の材料の化学分析』、リード・ブックス、ISBN 1-4067-8113-4
- ^ ポール・クロチェク（1991）、赤外線光学材料ハンドブック、 CRC Press ISBN 0-8247-8468-5
- ^ abc ヒュー・マクドナルド・スミス (2002).高性能顔料. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30204-8。
- ^ ラリー・L・バートン 1995 硫酸還元細菌、シュプリンガー、ISBN 0-306-44857-2
- ^ Sweeney, Rozamond Y.; Mao, Chuanbin; Gao, Xiaoxia; Burt, Justin L.; Belcher, Angela M.; Georgiou, George; Iverson, Brent L. (2004). 「細菌による硫化カドミウムナノ結晶の生合成」.化学と生物学. 11 (11): 1553–9. doi : 10.1016/j.chembiol.2004.08.022 . PMID 15556006.
- ^ Oladeji, IO; Chow, L. (1997). 「化学浴堆積硫化カドミウムの最適化」J. Electrochem. Soc . 144 (7): 7. CiteSeerX 10.1.1.563.1643 . doi :10.1149/1.1837815.
- ^ 宇田 秀; 米澤 秀; 大坪 勇; 小坂 正; 園村 秀 (2003). 「有機金属化学蒸着法による CdS 薄膜の作製」.太陽エネルギー材料と太陽電池. 75 (1–2): 219. Bibcode :2003SEMSC..75..219U. doi :10.1016/S0927-0248(02)00163-0.
- ^ Reisfeld, R (2002). 「ゾル-ゲル法で作製したガラス中のナノサイズ半導体粒子：その光学特性と潜在的用途」Journal of Alloys and Compounds . 341 (1–2): 56. doi :10.1016/S0925-8388(02)00059-2.
- ^ Moon, B; Lee, J; Jung, H (2006). 「RFスパッタリングにより異なる基板上に堆積したCdS膜の特性の比較研究」. Thin Solid Films . 511–512: 299. Bibcode :2006TSF...511..299M. doi :10.1016/j.tsf.2005.11.080.
- ^ 後藤 文雄、白井 克則、市村 正也 (1998)。「O2 雰囲気でのアニールによる電気化学的に堆積した CdS 薄膜の欠陥低減」太陽エネルギー材料と太陽電池。50 (1–4): 147。doi : 10.1016/S0927-0248(97)00136-0。
- ^ 米国特許 4,086,101 光電池、JF Jordan、CM Lampkin 発行日: 1978 年 4 月 25 日
- ^ 米国特許 3,208,022、高性能フォトレジスタ、YT Sihvonen、発行日: 1965 年 9 月 21 日
- ^ ワンルーイ、PHP;アガルワル、米国。ムルダイク、J.カステレン、JMN バン。レムストラ、ペンシルバニア州 (2006)。 「廃ポリエチレンからのCdS顔料の抽出」。応用高分子科学ジャーナル。100 (2): 1024.土井:10.1002/app.22962。
- ^ ab Mario Schiavello (1985) 光電気化学、光触媒、光反応器：基礎と開発 Springer ISBN 90-277-1946-2
- ^ abc D. Lincot、Gary Hodes 半導体および非金属膜の化学溶液堆積：国際シンポジウム電気化学協会の議事録、2006 ISBN 1-56677-433-0
- ^ ab Wells AF (1984)構造無機化学第5版 Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ アントニオ・ルケ、スティーブン・ヘゲダス（2003）、光起電力科学と工学ハンドブック、ジョン・ワイリー・アンド・サンズISBN 0-471-49196-9
- ^ Reynolds, D.; Leies, G.; Antes, L.; Marburger, R. (1954). 「硫化カドミウムの光起電力効果」. Physical Review . 96 (2): 533. Bibcode :1954PhRv...96..533R. doi :10.1103/PhysRev.96.533.
- ^ C. Fouassier、(1994)、無機化学百科事典における発光、John Wiley & Sons ISBN 0-471-93620-0
- ^ Minkus, Wilfred (1965). 「硫化カドミウムの焦電効果の温度依存性」. Physical Review . 138 (4A): A1277–A1287. Bibcode :1965PhRv..138.1277M. doi :10.1103/PhysRev.138.A1277.
- ^スミス、 ローランド(1957)。「硫化カドミウムの絶縁結晶における低電界エレクトロルミネセンス」。フィジカルレビュー。105 (3): 900。Bibcode :1957PhRv..105..900S。doi :10.1103/PhysRev.105.900 。
- ^ アキモフ、ユウA;ブロフ、AA;ドロジビン、ユ・A;バージニア州コバレンコ。コズロフ、南東部。クリュコワ、IV;ロディチェンコ、GV。ステパノフ、BM;バージニア州ヤコブレフ（1972年）。 「KGP-2: 電子ビーム励起硫化カドミウムレーザー」。量子エレクトロニクスに関するソ連のジャーナル。2 (3): 284。書誌コード:1972QuEle...2..284A。土井：10.1070/QE1972v002n03ABEH004443。
- ^ Agarwal, Ritesh; Barrelet, Carl J.; Lieber, Charles M. (2005). 「単一硫化カドミウムナノワイヤ光共振器でのレーザー発振」. Nano Letters . 5 (5): 917–920. arXiv : cond-mat/0412144v1 . Bibcode :2005NanoL...5..917A. doi :10.1021/nl050440u. PMID 15884894. S2CID 651903.
- ^ Zhao, H.; Farah, Alvi; Morel, D.; Ferekides, CS (2009). 「Cd Te /CDS 薄膜太陽電池のドーピングと VOC に対する不純物の影響」. Thin Solid Films . 517 (7): 2365–2369. Bibcode :2009TSF...517.2365Z. doi :10.1016/j.tsf.2008.11.041.
- ^ Weimer, Paul (1962). 「TFT 新たな薄膜トランジスタ」. Proceedings of the IRE . 50 (6): 1462–1469. doi :10.1109/JRPROC.1962.288190. S2CID 51650159.
- ^ Zhang, Jun (2013年1月24日). 「半導体のレーザー冷却、40ケルビンまで」. Nature . 493 (7433): 504–508. Bibcode :2013Natur.493..504Z. doi :10.1038/nature11721. PMID 23344360. S2CID 4426843.
- ^ ab RM Christie 2001 Colour Chemistry、p. 155 王立化学協会ISBN 0-85404-573-2
- ^ Karl-Heinz Schulte-Schrepping、Magnus Piscator「カドミウムおよびカドミウム化合物」、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry、2007 Wiley-VCH、Weinheim。doi :10.1002/14356007.a04_499 。
- ^ シドニー・パーコウィッツ、1998年、「光の帝国：科学と芸術における発見の歴史」ジョセフ・ヘンリー・プレス、ISBN 0-309-06556-9
- ^ W. スタンレー タフト、ジェームズ W. メイヤー、リチャード ニューマン、ピーター クニホルム、ドゥサン スタリック (2000) 『絵画の科学』、シュプリンガー、ISBN 0-387-98722-3
- ^ 「CDC - 硫化カドミウム - 国際化学物質安全カード - NIOSH」。2018年6月26日。2018年6月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Bjornberg, A (1963 年 9 月). 「硫化カドミウムによる黄色のタトゥーの光に対する反応」Arch Dermatol . 88 (3): 267–71. doi :10.1001/archderm.1963.01590210025003. PMID 14043617.
- ^ "Sicherheitsdatenblatt" (PDF) . 2015 年 7 月 24 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、硫化カドミウムに関連するメディアがあります。
- Webelements の硫化カドミウム(II) 情報
- IARC モノグラフ:「カドミウムおよびカドミウム化合物」最終アクセス 2005 年 11 月。
- 国際化学物質安全性カード 0404
- 国家汚染物質目録 - カドミウムおよび化合物
- 防衛インターネット | 防衛について | 亜鉛カドミウム硫化物分散試験 1953 年から 1964 年にかけて英国で実施された亜鉛カドミウム硫化物分散試験に関する、医学アカデミーによる国防省主席科学顧問への報告書。