Cadmiumselenid

Kristallstruktur
Struktur von Cadmiumselenid
__ Cd2+     __ Se2−
Allgemeines
Name Cadmiumselenid
Andere Namen
  • Cadmium(II)-selenid
  • Cadmiumrot
  • Cadmoselit
Verhältnisformel CdSe
Kurzbeschreibung

weißer bis brauner Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1306-24-7
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Eigenschaften
Molare Masse 191,36 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

5,81 g·cm−3 (15 °C)[1]

Schmelzpunkt

1350 °C[1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 331​‐​301​‐​373​‐​410
P: 261​‐​273​‐​280​‐​301+310​‐​311​‐​501 [3]
MAK

aufgehoben, da cancerogen[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cadmiumselenid, CdSe, ist das Cadmiumsalz des Selenwasserstoffs. Der rote Feststoff kristallisiert in einer hexagonalen Wurzitstruktur[4], unter hohem Druck ist auch eine metastabile Form in Natriumchlorid-Struktur bekannt. Die Verbindung wird wegen ihrer Verwendung als Rotpigment auch als Cadmiumrot bezeichnet. Cadmiumselenid ist ein Halbleiter, genauer gesagt ein II-VI-Verbindungshalbleiter. Aufgrund der Giftigkeit der Verbindung findet es als Halbleitermaterial in der Elektronik kaum Verwendung. Cadmiumselenid ist für Infrarot-Licht transparent, weshalb es gelegentlich als Fenstermaterial in IR-Anwendungen benutzt wird.

In der Natur ist Cadmiumselenid als sehr selten vorkommendes Mineral Cadmoselit zu finden.[5]

Nanokristalle

In der Forschung sind Nanopartikel aus Cadmiumselenid im Fokus vieler Forschungsgruppen. Cadmiumselenid ist eines der meistuntersuchten Systeme aus Nanokristallen. Cadmiumselenid-Nanokristalle können in makroskopischen Mengen mit sehr geringer Größendispersion hergestellt werden.

Die dreidimensionale räumliche Begrenzung der Ladungsträger führt zu einer Diskretisierung der elektronischen Energieniveaus, was als Größenquantisierungseffekt bezeichnet wird. Solche quasi nulldimensionalen Festkörperstrukturen werden Quantenpunkte genannt. Das besondere an diesen Nanokristallen ist, dass in diesen Dimensionen die Größe des Kristalls und nicht die physikalische Zusammensetzung die Bandlückenenergie dieses Halbleiters bestimmt. Schon durch eine geringe Größenänderung von 10 zu 100 Å verändert sich die Energiedifferenz so, dass durch UV-induzierte Fluoreszenz die Wellenlänge des emittierten Lichts von blau nach rot verschoben wird. Je kleiner das Partikel ist, desto kleiner ist auch die ausgestrahlte Wellenlänge. Diese Größenquantisierungseffekte treten besonders stark auf, weil diese Dimensionen die Größe eines gebundenen Elektron-Loch-Paares (Exciton) unterschreiten.

Allerdings treten bei diesen Dimensionen zusätzlich Effekte an der Oberfläche des Kristalls auf, da sich schon etwa ein Drittel der Atome an der Oberfläche und somit nicht mehr in einem regelmäßigen Gitterverband befindet. Wenn man an der Oberfläche andere Halbleiter aufwächst, lassen sich Oberflächenfehlstellen gezielt manipulieren. Dadurch lässt sich z. B. die Quantenausbeute erhöhen und die Photostabilität verbessern. Durch Stabilisatormoleküle, wie z. B. TOPO, lassen sich diese Nanokristalle auch an verschiedene (polare und unpolare) Lösungsmittel anpassen.

Insbesondere die über die Partikelgröße einstellbare Fluoreszenzfarbe lassen Cadmiumselenid-Nanopartikel für eine Reihe von Applikationen, wie beispielsweise als Biomarker für In-vitro-Anwendungen oder als Lichtumwandler in Solarzellen[6], recht vielversprechend aussehen.

Anwendungen

Cadmiumrot wird trotz erheblicher toxikologischer und ökologischer Bedenken nach wie vor in Künstlerfarben verwendet.[7] Reines Cadmiumrot hat wegen seiner braun-schwarzen Farbe keine Bedeutung als Pigment. In der Praxis vermischt man es mit Cadmiumgelb. Mit steigendem Selen-Anteil verändert das Pigment seine Farbe von Orange über Rot zu Dunkelrot.[7] Fabrikatorisch wurde es erstmals 1910 hergestellt und konnte den nicht ganz so beständigen Cinnabarit (Zinnober), also Quecksilbersulfid, ersetzen, den es an Farbreinheit übertrifft.[7]

Obwohl Cadmiumpigmente aus vielen Gegenständen des täglichen Lebens verbannt beziehungsweise ihre Verwendung verboten wurden, wie beispielsweise in Autolacken und Kunststoffteilen, wird es neben der bereits angesprochenen Nutzung in Künstlerfarben gelegentlich immer noch als Farbpigment, beispielsweise als Pigment für Tätowierungen[8], verwendet. Im Juni 1991 wurde die EG-Richtlinie 91/338/EWG verabschiedet, die ein Cadmiumverbot für Stabilisatoren, Pigmente und galvanische Beschichtungen für bestimmte Anwendungen vorsieht.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Eintrag zu Cadmiumselenid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  2. 2,0 2,1 Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Selenverbindungen“; Eintrag in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 14. Dezember 2010 (JavaScript erforderlich)
  3. Datenblatt Cadmiumselenid bei Sigma-Aldrich (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegebenVorlage:Sigma-Aldrich/Abruf nicht angegeben
  4. Duck-Tae Kim et. al.: Composition and temperature dependence of band gap and lattice constants of Mgx Cd1-x Se single crystals. In: physica status solidi, 2006, 3, 8, S. 2665-2668. doi:10.1002/pssc.200669624
  5. Handbook of Minerals - Cadmoselite (englisch, PDF 56,6 kB)
  6. Quantum-Dot Leap - Tapping tiny crystals' inexplicable light-harvesting talent., In:Science News, 169(22)/2006, S. 344.
  7. 7,0 7,1 7,2 21010 - 21540 Cadmiumfarben. Kremer Pigmente GmbH & Co. KG, abgerufen im Jahr 2010.
  8. Pigmente für Tattoos

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