Kadmium sulfida

Kadmium sulfida adalah senyawa anorganik dengan rumus CdS. Kadmium sulfida adalah garam berwarna kuning. Ia terdapat di alam dengan dua struktur kristal yang berbeda sebagai mineral langka greenockite dan hawleyite, tetapi lebih lazim sebagai substituen pengotor dalam bijih seng berstruktur serupa sfalerit dan wurtzit, yang merupakan sumber ekonomi utama kadmium. Sebagai senyawa yang mudah diisolasi dan dimurnikan, ia merupakan sumber utama kadmium untuk semua aplikasi komersial. Warna kuningnya yang cerah menyebabkan ia diadopsi sebagai pigmen untuk cat kuning cadmium yellow pada tahun 1800-an.

Produksi

Kadmium sulfida dapat dibuat dengan presipitasi garam kadmium(II) terlarut dengan ion sulfida. Reaksi ini telah digunakan untuk analisis gravimetri dan analisis anorganik kualitatif. Rute preparatif dan perlakuan produk selanjutnya memengaruhi bentuk polimorfik yang dihasilkan (yaitu, kubik vs heksagonal). Telah ditegaskan bahwa metode presipitasi kimia menghasilkan bentuk zincblende kubik.

Produksi pigmen biasanya melibatkan presipitasi CdS, pencucian endapan padat untuk menghilangkan garam kadmium terlarut, diikuti dengan kalsinasi (pemanggangan) untuk mengubahnya menjadi bentuk heksagonal, diikuti dengan penggilingan untuk menghasilkan bubuk. Ketika kadmium sulfida selenida dibutuhkan, CdSe diendapkan bersama CdS dan kadmium sulfoselenida dihasilkan selama langkah kalsinasi.

Kadmium sulfida terkadang berasosiasi dengan bakteri pereduksi sulfat.

Rute untuk menghasilkan lapisan tipis CdS

Metode khusus digunakan untuk menghasilkan lapisan tipis CdS sebagai komponen dalam beberapa fotoresistor dan sel surya. Dalam metode deposisi bak kimia, lapisan tipis CdS telah disiapkan menggunakan tiourea sebagai sumber anion sulfida dan larutan dapar amonium untuk mengontrol pH:

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

Kadmium sulfida dapat diproduksi menggunakan teknik epitaksi fase uap logam-organik dan MOCVD melalui reaksi dimetilkadmium dengan dietil sulfida:

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

Metode lain untuk menghasilkan lapisan CdS termasuk

Teknik sol-gel
Sputtering
Deposisi elektrokimia
Penyemprotan dengan prekursor garam kadmium, senyawa belerang, dan dopan
Sablon menggunakan bubur yang mengandung CdS terdispersi

Reaksi

Kadmium sulfida dapat larut dalam asam.

CdS + 2 HCl → CdCl₂ + H₂S

Ketika larutan sulfida yang mengandung partikel CdS terdispersi diiradiasi dengan cahaya, gas hidrogen dihasilkan:

H₂S → H₂ + S Δ_fH = +9.4 kkal/mol

Mekanisme yang diusulkan melibatkan pasangan elektron/lubang yang terbentuk ketika cahaya datang diserap oleh kadmium sulfida, diikuti oleh reaksi dengan air dan sulfida:

CdS + hν → e⁻ + h⁺

Reaksi elektron

2e⁻ + 2H₂O → H₂ + 2OH⁻

Reaksi lubang

2h⁺ + S²⁻ → S

Struktur dan properti fisik

Seperti halnya seng sulfida, kadmium sulfida memiliki dua bentuk kristal. Struktur wurtzit heksagonal yang lebih stabil (ditemukan dalam mineral Greenockite) dan struktur zinc blende kubik (ditemukan dalam mineral Hawleyit). Dalam kedua bentuk ini, atom kadmium dan belerang berada dalam koordinat empat. Terdapat pula bentuk tekanan tinggi dengan struktur garam batu NaCl.

Kadmium sulfida adalah semikonduktor celah pita langsung (celah 2,42 eV). Kedekatan celah pitanya dengan panjang gelombang cahaya tampak memberinya penampakan berwarna.
Selain sifat yang jelas ini, terdapat sifat-sifat lain yang dihasilkan:

konduktivitas meningkat ketika diradiasi, (yang mengarah pada penggunaan sebagai fotoresistor)
ketika dikombinasikan dengan semikonduktor tipe-p, ia membentuk komponen inti sel fotovoltaik (sel surya) dan sel surya CdS/Cu₂S merupakan salah satu sel efisien pertama yang dilaporkan (1954)
ketika didoping dengan misalnya Cu⁺ ("aktivator") dan Al³⁺ ("koaktivator") CdS berpendar di bawah eksitasi berkas elektron (katodoluminesensi) dan digunakan sebagai fosfor
kedua polimorf tersebut bersifat piezoelektrik dan heksagonalnya juga bersifat piroelektrik
elektroluminesensi
Kristal CdS dapat bertindak sebagai media penguatan dalam keadaan padat laser
Dalam bentuk film tipis, CdS dapat dikombinasikan dengan lapisan lain untuk digunakan dalam jenis sel surya tertentu. CdS juga merupakan salah satu bahan semikonduktor pertama yang digunakan untuk transistor film tipis (TFT). Namun, minat terhadap semikonduktor majemuk untuk TFT sebagian besar memudar setelah munculnya teknologi silikon amorf pada akhir tahun 1970-an.
Film tipis CdS dapat bersifat piezoelektrik dan telah digunakan sebagai transduser yang dapat beroperasi pada frekuensi di wilayah GHz.
Pita nano CdS menunjukkan pendinginan bersih akibat pemusnahan fonon, selama pendaran anti-Stokes pada ~510 nm. Hasilnya, penurunan suhu maksimum sebesar 40 dan 15 K telah ditunjukkan ketika pita nano dipompa dengan laser 514 atau 532 nm.

Penggunaan

Pigmen

CdS digunakan sebagai pigmen dalam plastik, menunjukkan stabilitas termal yang baik, tahan terhadap cahaya dan cuaca, tahan kimia, dan opasitas tinggi. Sebagai pigmen, CdS dikenal sebagai kadmium kuning (pigmen CI kuning 37). Sekitar 2000 ton diproduksi setiap tahunnya pada tahun 1982, mewakili sekitar 25% dari kadmium yang diproses secara komersial.

Penggunaan historis dalam seni

Ketersediaan kadmium sulfida secara umum secara komersial sejak tahun 1840-an menyebabkan penggunaannya oleh para seniman, terutama Vincent Van Gogh, Claude Monet (dalam seri London dan karya-karyanya yang lain) dan Henri Matisse (Bathers by a River 1916–1919). Keberadaan kadmium dalam cat telah digunakan untuk mendeteksi pemalsuan lukisan yang diduga dibuat sebelum abad ke-19.

Larutan CdS-CdSe

CdS dan CdSe membentuk larutan padat satu sama lain. Peningkatan jumlah kadmium selenida menghasilkan pigmen yang mendekati merah, misalnya pigmen CI jinggt 20 dan pigmen CI merah 108.

Keamanan

Kadmium sulfida bersifat toksik, terutama berbahaya jika terhirup sebagai debu, dan senyawa kadmium secara umum diklasifikasikan sebagai karsinogenik. Masalah biokompatibilitas telah dilaporkan ketika CdS digunakan sebagai pewarna pada tato. CdS memiliki LD₅₀ sekitar 7.080 mg/kg pada tikus, yang lebih tinggi daripada senyawa kadmium lainnya karena kelarutannya yang rendah.

Referensi

Pranala luar

Cadmium(II) sulphide information at Webelements
IARC Monograph: "Cadmium and Cadmium Compounds" Last access November 2005.
International Chemical Safety Card 0404
National Pollutant Inventory - Cadmium and compounds
Defence Internet | About Defence | Zinc Cadmium Sulphide Dispersion Trials Report by the Academy of Medical Sciences to the Chief Scientific Adviser, Ministry of Defence on the zinc cadmium sulphide dispersion trials undertaken in the United Kingdom between 1953 and 1964.

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 28394726 (2025-11-10T04:15:09Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.