Referat la chimie. galben de cadmiu
calendar_month 04 Nov 2007, 00:00
Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Chimie Aplicata si Stiinta MaterialelorCatedra de Chimie AnorganicaCOMPUSI ANORGANICI CROMOFORIGALBEN DE CADMIU(CdS)Masterand: Ing. Petruta DumitruIUNIE 2007 CUPRINSPag.1. Pigmentul galben de cadmiu .................................................. 31.1. Istoria galbenului de cadmiu ............................................. 31.2. Descrierea pigmentului ..................................................... 32. Denumirile galbenului de cadmiu ........................................... 32.1. Nume alternative ............................................................... 32.2. Denumiri n alte limbi ......................................................... 32.3. Sursa galbenului de cadmiu .............................................. 42.4. Originea cuvntului ........................................................... 53. Mod de obtinere ..................................................................... 5 3.1. laborator .......................................................................... 5 3.2. industrie ........................................................................... 74. Structura chimica ................................................................... 74.1. Numele chimic ...................................................................74.2. Sistem de cristale ............................................................. 74.3. Formula ............................................................................. 84.4. Index de refractie .............................................................. 84.5. Proprietati fizice si termodinamice .................................... 85. Mod de identificare ................................................................ 86. Concluzii .............................................................................. 107. Aplicatii ................................................................................ 128. Bibliografie ........................................................................... 13 1. Pigmentul galben de cadmiu 1.1. Istoria galbenului de cadmiuEste un galben stralucitor, un galben auriu. Este un pigment de origine anorganica (mineral si sintetic). Este un pigment galben artificial creeat de chimistul german Friedrich Stromeyer n 1817, introdus n pictura n 1829, fiind utilizat si n prezent si disponibil n comert din 1835. Se obtine prin precipitarea solutiei acide dintr-o sare de cadmiu cu o solutie de sulfura alcalina adica este o sulfura de cadmiu si oxid de zinc. n natura exista sub forma de mineral (greenockite) prezent n Scotia, Boemia ( Germania ) si Pennsylvania ( S.U.A.). Prezinta mai multe aspecte: clar, mediu, obscur. Tonalitatile variaza de la galben citron la portocaliu (a se vedea portocaliul de cadmiu) la a doua etapa a prepararii. Tonalitatea este n mod particular 100% luminoasa si are o buna putere de acoperire si este 100% rezistenta (calitatea galbenului citron este oricum mai sensibila), se preteaza a fi utilizata n toate tehnicile picturale (fresca, tempera, ulei, encaustica, acuarela) cu cele mai bune rezultate n pictura n ulei. La U.V. rezulta verde. Prezinta tendinta de degradare n amestec cu culori pe baza de plumb si cu acidul clorhidric (HCl). Varietatile mai nchise ca tonalitate de galben de cadmiu si orange au fost cele mai permanente n timp ce despre varietatile mai deschise se stia ca se decoloreaza prin expunerea la lumina naturala (a soarelui). Toate culorile de cadmiu erau stralucitoare si nuantele mai nchise aveau cea mai mare putere ca tonalitate. Field sustinea ca cele mai bune culori de cadmiu erau cele produse fara un exces de sulf (S) si ca permanenta unui pigment pe baza de cadmiu facut cu grija se mbunatateste atunci cnd se amesteca cu alb de plumb folosind numai un cutit de fildes. Se foloseau att n ulei ct si n encaustica dar nu puteau fi amestecati cu pigmenti pe baza de cupru (Cu). 1.2. Descrierea pigmentuluiSulfatul de cadmiu poate fi obtinut n diferite nuante ncepnd de la un galben foarte deschis pna la un orange nchis. Are o foarte mare putere de acoperire si permanenta (durabilitate) buna.2.Denumirile galbenului de cadmiu 2.1.Nume alternative: galben auriu si galben stralucitor 2.2. Denumiri n alte limbi: -engleza: cadmium yellow-franceza: jaune de cadmium-germana: cadmiumgelb-italiana: giallo de cadmio 2.3. Sursa galbenului de cadmiu o constituie mineralele cunoscute sub denumirile: greenockite si hawleyite. Greenockite Hawleyite Greenockite este un mineral de cadmiu rar, constituit din sulfura de cadmiu, CdS, in forma cristalina. Formeaza cristale hexagonale cu structura wurtzite (dupa numele chimistului francez Charles-Adolphe Wurtz). Duritatea Mohr este intre 3 si 3.5 iar greutatea specifica intre 4.5 si 5. A fost pentru prima oara descoperit si recunoscut in localitatea Greenock din Scotia, in 1840. Hawleyite este un mineral sulfura rar, din clasa Sphalerite (ZnS), dimorf si usor de confundat cu Greenockite. Din punct de vedere chimic este o sulfura de cadmiu, CdS. A fost descoperit in 1955 si numit in onoarea minerologului Dr. James Edwin (Ed) Hawley PhD (1897 - 1965), profesor la Queen's University, in Ontario, Canada. Hawleyite Sphalerite 2.4.Originea cuvntuluiDenumirea de galben de cadmiu vine din limba latina: cadmia = zinc sau calamina, si din limba greaca kadmeia = pamnt cadmean, gasit pentru prima data n apropierea Tebei, oras fondat de printul fenician Cadmus. 3. Mod de obtinere 3.1. in laborator:Metoda consta in precipitarea unei solutii de nitrat de cadmiu (II) - Cd(NO3)2 4 H2O cu o solutie de sulfit de sodiu - Na2S 9 H2O, astfel: 1. Se dizolva 9,7 g Cd(NO3)2 4 H2O n 50 ml apa distilata;2. Se dizolva 8,3 g Na2S 9 H2O n 50 ml apa distilata ; 3. Se ncalzesc separat cele doua solutii fara a se fierbe; 4. Dupa dizolvare se amesteca cele doua solutii; 5. Se agita precipitatul; 6. Se filtreaza precipitatul obtinut; 7. Se lasa precipitatul pna a doua zi;8. Cnd este uscat se utilizeaza un mojar si un pistil pentru a-l macina (pentru a obtine o pulbere fina). 3.2. in industrie 4. Structura chimica 4.1. Numele chimic: cadmiu (II) - sulfat si cristale amestecate de ZnS, CdS, CdSe n diferite proportii. 4.2. Sistem de cristale: hexagonal-dihexagonal piramidal 4.3. Formula chimica: CdS 4.4. Index de refractie: e=2,506, w=2,529 4.5. Proprietati fizice si termodinamice:Masa moleculara: 144.46 g/mol;CAS numar: 1306-23-6;Densitate si faza: 4.82 g/cm3; solida;Duritate Mohr: 3.8;Solubilitate in apa: insolubil;Punct de topire: 1750 0 C la 100 barr;Punct de fierbere: 9800 C subl.;Structura cristalina: hexagonala;?fHsolid = -144 kJ/mol;Ssolid = 71 J/ (K mol);Punct de aprindere: ne-inflamabil;Siguranta: toxic.5. Mod de identificareMarimea particulelor de Cd nchis sunt de aproximativ de 50 de ori mai mari dect cele ale varietatilor mai palide (deschise). Sunt particule transparente care apar n roiuri la nivelul vizualizarii microscopice. Pigmentii de Cd sunt dizolvati n acid clorhidric si n acizi nitrici (pe baza de N) si nu sunt afectati de sulfatul de sodiu.Universitatea din Florenta (Italia) a supus unui test pigmentul galben de cadmiu cu spectroscopia Raman cu laser si au constatat ca daca se obtin date periodice despre timpul necesar atingerii echilibrului la o variatie constanta de stres (modificari RH cu o valoare data) se pot face previziuni despre gradul de mbatrnire a pigmentului si despre comportamentul sau n viitor. Diagrama pigmentului galben de cadmiu, pulbere 50000 450004000035000300002500020000 15000 500 1000 1500 2000 2500 raza laser putere obiectiv deschidere 0.30 timp 80sec x2 rezolutie647,1 mm 300 W 100x mm acc. 4cm-1Coherent Innova 300 laser, microscop Olympus BH2, Jobin Yvon HR 460 monocromatorSpectraview 2D ISA CCD detector, Spectramax 1.0 ISA software Cadmium Yellow vs. Cadmium Yellow Hue Cadmium yellow at 30,000x Cadmium yellow hue at 10,000x EDX spectra for cadmium yellow and cadmium yellow hue6. Aplicatii Pigmentii pe baza de cadmiu, in speta si CdS, sunt agenti de colorare anorganici stabili, care pot fi produsi intr-o gama mare de tonuri de galben, orange, rosu si maron. Cele mai mari utilizari ale lor sunt in domeniul plasticurilor, insa ei pot fi folositi cu succes si in ceramica, sticla si in vopselele speciale. Pigmentii se bazeaza pe sulfat de cadmiu care produce un pigment galben auriu. Substitutia partiala a cadmiului in reteau cristalina cu zinc sau mercur, si a sulfului cu seleniu formeaza o serie de compusi inter-cristalini care dau culorile intermediare intre intre galben-citron si tonurile de maron ale cadmiului. Pigmentul este fin, particulele discrete de praf colorate au dimensiuni de cca 1 gm, care sunt distribuite si suspendate in material pentru a da obtine un produs colorat cat mai uniform. Sunt bine cunoscute calitatile lor de rezistenta la temperaturi si presiuni inalte, fara cretare si decolorare, si de asemenea sunt utilizati in aplicatiile unde sunt necesare temperaturi si presiuni inalte (Cook, 1994).In anul 2003 aplicatiile cadmiului in domeniul pigmentilor, ocupa locul 2 cf. urmatorului grafic: 6.1. Plasticuri Majoritatea pigmentilor de cadmiu sunt utilizati in domeniul plasticurilor. Acesti pigmenti au o dispersare buna in majoritatea polimerilor dand o buna nuantare, o inalta opacitate si o putere de colorare ridicata. Pigmentii sunt insolubili in solventi organici, au o buna rezistenta la alkali, si in majoritatea cazurilor culoarea ramane fixata pe viata in plastic. In zilele noastre, cea mai mare aplicatie este in polimerii complexului unde sunt procesati la temperaturi ridicate si necesita durabilitate unica si performanta tehnica a pigmentului de cadmiu. Ei sunt folositi in nylon, acrilonitril butadien-strirenic (ABS), policarbonati, polietilene cu densitate mare, rasini siliconice si alti polimeri termoplastici moderni, procesati la temperaturi inalte care includ utilizarea pigmentului organic dar si a pigmentului anorganic provenit din cadmiu.6.2. Vopsele de specialitate si industriale Galbenii de cadmiu luminosi, orange si rosii si cei mai uzuali folositi de artisti in picturile lor acolo unde opacitatea si permanenta sunt acceptate de standardele impotriva carora alti pigmenti sunt refuzati. Galbenii si rosii de cadmiu pot fi folositi la temperaturi de peste 30000 C si de aceea ei sunt utilizati in acoperiri pentru procesele chimice si in fabricarea conductelor de vapori. Ei de asemenea pot fi incorporati in latexuri si acoperiri acrilice. 6.3. Ceramice si sticle Calitatea unica a pigmentilor anorganici de a avea o stabilitate inalta la temperatura si presiune ii face sa fie utilizati ca pigmenti de colorare la obtinerea ceramicii si a sticlei, a vitraliilor si a portelanului. In sticlele transparente, particulele de pigment de cadmiu sunt dispersate coloidal pentru a produce o absorbtie si o imprastiere selective de culoare.6.4. Aplicatii variate Pigmentii de cadmiu mai au un numar restrins de aplicatii in domeniile cauciucului, hartiei si a cernelii, cu toate ca acestea sunt mici in cazul consumarii pigmentilor de cadmiu.7. Concluzii n permanenta se prezinta excelent. Totusi se decoloreaza sub influenta combinata a expunerii la lumina, apa (H2O) si bioxid de carbon (CO2) formnd carbonat de cadmiu . Din acest motiv nu este indicat pentru utilizarea n tehnicile de pictura murala. Pigmentul folosit pe peretele pregatit cu stratul de intonaco se va schimba. Aceeasi cantitate de pigment expus la aceeasi cantitate de lumina dar aplicat pe pnza sau pe panou nu se va schimba. Pigmentii de Cd sunt clasificati ca fiind absolut permanenti cu exceptia faptului ca nu sunt potriviti pentru aplicatii exterioare si pentru tehnici de pictura murala. Vincent Van Gogh, Wheat fields with crows, 1890Monet a fost unul dintre importantii utilizatori ai galbenului de cadmiu, in timp ce alti artisti tineau la pigmentul lor uzual galben de crom. Dar cu timpul calitatile bune ale acestui pigment galben au devenit cunoscute de catre toti artistii. Sulfatul de cadmiu exista in mai multe tonalitati in functie de gradul de calcinare. Tonalitatile mai deschise pot contine Zinc iar tonalitatile mai adanci contin urme de seleniu.Indici de culoare:PY 35 - Galben de cadmiu deschisPY 37 Galben de cadmiu8. Bibliografie- L. Feler, Pigmentii artistilor. Scrieri despre istoria lor si caracteristici; Vol. 1, Ed. Cambridge University Prees, Londra 1986, p. 65-108- http://www.chim.unifi.it/sgcds- http://www.agrosproject.org/arpi/Disp.Lemna.asp?Lemna-Giallo+di+cadmio- http://www.sebino.it/pigmenti/065.htm