Горбачева Дарья. Сравнение кристаллического и аморфного сульфида кадмия

Научный руководитель — Н.И. Морозова, СУНЦ МГУ

Горбачева презентация

Целью нашей проектной работы был синтез кристаллического и аморфного сульфида кадмия, сравнение химических свойств соединений, а также изучение применения кадмиевых красок в масляной живописи.

Актуальность работы не вызывает сомнений, т.к. сульфид кадмия является важным соединением в химической промышленности, он используется для производства полупроводников, светочувствительных материалов, пигментов. Сернистые соединения кадмия получены искусственным путем в 1829 г., после чего и началось применение желтых и оранжевых кадмиевых красок в живописи.

Первым этапом работы стал синтез кристаллического сульфида кадмия. Для этого мы растворили 5 г сульфата кадмия в избытке концентрированного аммиака (15 мл):

CdSO4 + 4NH3 = [Cd(NH3)4]SO4

Далее добавили тиомочевину на холоду:

[Cd(NH3)4]SO4 + (NH2)2CS +H2O = CdS + (NH4)2SO4 + (NH2)2CO+ 2NH3

Затем нагрели до кипения и кипятили в течении 2-3 минут. Охладили до комнатной температуры и отфильтровали осадок на воронке Бюхнера. После осушили осадок.

    Вторым этапом стало получение аморфного сульфида кадмия путем реакции обмена между растворами сульфата кадмия и сульфида натрия

CdSO4 + Na2S = CdS +Na2SO4 

Далее мы отфильтровали осадок на воронке Бюхнера, осушили вещество.

Полученные вещества обладали различной окраской: кристаллический сульфид кадмия имел оранжевую окраску, а аморфный – бледно-желтую. Химические свойства обоих продуктов одинаковы: они растворяются в концентрированной азотной кислоте с образованием бурого газа:

CdS + 10HNO3(конц) = Cd(NO3)2 + 8NO2 + H2SO4 + 4H2O,

а с соляной кислотой не реагируют из-за низкого значения ПР =  7,2·10-27.

Для сравнения веществ в роли пигментов для масляной живописи были использованы покупные кадмиевые краски, холст и льняное масло. Осадок тщательно измельчали, после чего к небольшому количеству пигмента добавляли льняное масло в качестве связующего компонента и перемешивали. В результате сравнения покупных и полученных красок было установлено, что полученный кристаллический сульфид кадмия отлично подходит на роль пигмента, при нанесении на холст практически идентичен покупной краске. Сульфид кадмия, полученный реакцией обмена, непригоден к использованию в живописи, так как имеет низкую кроющую способность. Такие краски также называют «лессировочными». Данное свойство обусловлено наличием большого количества свободной серы в составе пигмента. Чтобы краска была пригодна для использования, сернистый кадмий должен содержать в своем составе 77,8% кадмия и 22,19% связанной с ним серы.

Таким образом, в результате работы были получены кристаллический и аморфный сульфиды кадмия, были изучены сходства химических свойств. Помимо этого, мы выяснили, что кристаллический сульфид кадмия имеет заметные преимущества перед аморфным сульфидом кадмия в масляной живописи.

Список литературы:

  1. Ю.М. Коренев, Н.И. Морозова, А.И. Жиров Практикум по неорганической химии – МАКС Пресс, 2013, 72 стр.
  2. Т.Н. Фомичева.  Химия и технология пигментов. Кристалличность неорганических пигментов – М. : МХТИ, 1981, 32 стр.
  3. А.М. Лентовский Технология живописных материалов – Государственное издательство „ИСКУССТВО», Ленинград, 1949, 129 стр.
  4. Кадмиевые краски – https://www.ukoha.ru/article/artpi/kadmievye_kracki.htm
Перейти к содержимому