sulfuro de cadmio

El sulfuro de cadmio es el compuesto inorgánico con la fórmula CdS. Es una sal amarilla. ^{[ 4 ]} Se presenta en la naturaleza con dos estructuras cristalinas diferentes como los minerales raros greenockita y hawleyita , pero es más frecuente como sustituyente de impureza en los minerales de zinc de estructura similar , esfalerita y wurtzita , que son las principales fuentes económicas de cadmio. Al ser un compuesto fácil de aislar y purificar, es la principal fuente de cadmio para todas las aplicaciones comerciales. ^{[ 4 ]} Su intenso color amarillo propició su adopción como pigmento para la pintura amarilla "amarillo cadmio" en el siglo XIX.

El sulfuro de cadmio se puede preparar mediante la precipitación de sales solubles de cadmio(II) con iones sulfuro. Esta reacción se ha utilizado para análisis gravimétricos y análisis inorgánicos cualitativos . ^{[ 5 ]} La ruta de preparación y el tratamiento posterior del producto afectan la forma polimórfica que se obtiene (es decir, cúbica frente a hexagonal). Se ha afirmado que los métodos de precipitación química dan como resultado la forma cúbica de blenda de zinc . ^{[ 6 ]}

La producción de pigmentos generalmente implica la precipitación de CdS, el lavado del precipitado sólido para eliminar las sales de cadmio solubles, seguido de la calcinación (tostación) para convertirlo a la forma hexagonal y, finalmente, la molienda para producir un polvo. ^{[ 7 ]} Cuando se requieren sulfuros y seleniuros de cadmio, el CdSe se coprecipita con el CdS y el sulfoselenuro de cadmio se crea durante la etapa de calcinación. ^{[ 7 ]}

El sulfuro de cadmio a veces se asocia con bacterias reductoras de sulfato. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

El sulfuro de cadmio se puede disolver en ácidos. ^{[ 17 ]}

CdS + 2 HCl → _CdCl₂ + _H₂S

Cuando se irradian con luz soluciones de sulfuro que contienen partículas dispersas de CdS, se genera gas hidrógeno: ^{[ 18 ]}

H₂S → H₂ ₊ S ΔfH ₌ +9,4 kcal _/ mol

El mecanismo propuesto implica los pares electrón/hueco creados cuando la luz incidente es absorbida por el sulfuro de cadmio ^{[ 19 ]} seguido de la reacción de estos con agua y sulfuro: ^{[ 18 ]}

Producción de un par electrón-hueco

CdS  + hν  → e ⁻  + h ⁺

Reacción del electrón

2e ⁻  + 2H ₂ O  → H ₂  + 2OH ⁻

Reacción del agujero

2h ⁺  + S ²⁻ → S

El sulfuro de cadmio, al igual que el sulfuro de zinc , presenta dos formas cristalinas: la estructura hexagonal wurtzita , más estable (presente en el mineral greenockita ), y la estructura cúbica blenda de zinc (presente en el mineral hawleyita ). En ambas formas, los átomos de cadmio y azufre tienen una coordinación tetraédrica. ^{[ 20 ]} También existe una forma de alta presión con estructura de sal de roca de NaCl. ^{[ 20 ]}

El sulfuro de cadmio es un semiconductor de banda prohibida directa (banda prohibida de 2,42 eV ). ^{[ 19 ]} La proximidad de su banda prohibida a las longitudes de onda de la luz visible le confiere una apariencia coloreada. ^{[ 4 ]} Además de esta propiedad obvia, se producen otras propiedades: 

• La conductividad aumenta cuando se irradia ^{[ 19 ]} (lo que lleva a su uso como fotorresistor ).
• Cuando se combina con un semiconductor de tipo p , el CdS es el componente principal de una celda fotovoltaica ( solar ). Una celda solar de CdS/ _Cu₂S fue una de las primeras celdas eficientes que se reportaron (1954). ^{[ 21 ] [ 22 ]}
• Cuando se dopa con, por ejemplo, Cu ⁺ (" activador ") y Al ³⁺ ("coactivador"), el CdS emite luminiscencia bajo excitación con haz de electrones ( catodoluminiscencia ) y se utiliza como fósforo . ^{[ 23 ]}
• Ambos polimorfos son piezoeléctricos , y el hexagonal también es piroeléctrico . ^{[ 24 ]}
• Electroluminiscencia ^{[ 25 ]}
• Los cristales de CdS pueden actuar como medio de ganancia en láseres de estado sólido ^{[ 26 ] [ 27 ]}
• En forma de película delgada, el CdS se puede combinar con otras capas para su uso en ciertos tipos de células solares. ^{[ 28 ]} El CdS también fue uno de los primeros materiales semiconductores utilizados para transistores de película delgada (TFT). ^{[ 29 ]} Sin embargo, el interés en los semiconductores compuestos para TFT disminuyó considerablemente tras la aparición de la tecnología de silicio amorfo a finales de la década de 1970.
• Las películas delgadas de CdS pueden ser piezoeléctricas y se han utilizado como transductores que pueden operar a frecuencias en la región de los gigahercios.
• Las nanocintas de CdS muestran un enfriamiento neto debido a la aniquilación de fonones durante la luminiscencia anti-Stokes a ~510  nm. Como resultado,  se ha demostrado una caída máxima de temperatura de 40 y 15 K cuando las nanocintas se excitan con un láser de 514 o 532  nm. ^{[ 30 ]}

El sulfuro de cadmio es tóxico, especialmente peligroso cuando se inhala en forma de polvo, y los compuestos de cadmio en general se clasifican como _{carcinógenos} . [ ^{35 ] Se} han reportado problemas de biocompatibilidad cuando el CdS se usa como colorante en tatuajes . ^{[ 36 ]} El CdS tiene una LD50 de aproximadamente 7080  mg/kg en ratas, que es más alta que otros compuestos de cadmio debido a su baja solubilidad . ^{[ 37 ]}

• Información sobre el sulfuro de cadmio(II) en Webelements.
• Monografía de la IARC: "Cadmio y compuestos de cadmio". Último acceso: noviembre de 2005.
• Ficha Internacional de Seguridad Química 0404
• Inventario Nacional de Contaminantes - Cadmio y compuestos
• Internet de Defensa | Acerca de la Defensa | Informe de la Academia de Ciencias Médicas al Asesor Científico Jefe del Ministerio de Defensa sobre los ensayos de dispersión de sulfuro de zinc y cadmio realizados en el Reino Unido entre 1953 y 1964.