Arseneto de cádmio - Cadmium arsenide
Cristais de Cd 3 As 2 com orientações (112) e (400)
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Imagem STM da superfície (112)
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Nomes | |
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Outros nomes
Diarseneto de tricádmio
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Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol )
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ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.031.336 |
Número EC | |
PubChem CID
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Painel CompTox ( EPA )
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Propriedades | |
Cd 3 As 2 | |
Massa molar | 487,08 g / mol |
Aparência | sólido, cinza escuro |
Densidade | 3.031 |
Ponto de fusão | 716 ° C (1.321 ° F; 989 K) |
se decompõe na água | |
Estrutura | |
Tetragonal, tI160 | |
I4 1 cd, nº 110 | |
a = 1,26512 (3) nm, c = 2,54435 (4) nm
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Perigos | |
Pictogramas GHS | |
Palavra-sinal GHS | Perigo |
H301 , H312 , H330 , H350 , H400 , H410 | |
P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P281 , P284 , P301 + 310 , P302 + 352 , P304 + 340 , P308 + 313 , P310 , P311 , P312 , P320 , P321 , P322 , P330 , P363 , P391 , P403 + 233 | |
NFPA 704 (diamante de fogo) | |
Dose ou concentração letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dose mediana )
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sem dados |
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA): | |
PEL (permitido)
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[1910,1027] TWA 0,005 mg / m 3 (como Cd) |
REL (recomendado)
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Ca |
IDLH (perigo imediato)
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Ca [9 mg / m 3 (como Cd)] |
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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Referências da Infobox | |
O arsenieto de cádmio ( Cd 3 As 2 ) é um semimetal inorgânico da família II-V . Ele exibe o efeito Nernst .
Propriedades
Térmico
Cd 3 As 2 se dissocia entre 220 e 280 ° C de acordo com a reação
- 2 Cd 3 As 2 (s) → 6 Cd (g) + As 4 (g)
Uma barreira de energia foi encontrada para a vaporização não estequiométrica do arsênio devido à irregularidade das pressões parciais com a temperatura. A faixa do gap de energia é de 0,5 a 0,6 eV. Cd 3 As 2 funde a 716 ° C e muda de fase a 615 ° C /
Transição de fase
O arsenieto de cádmio puro sofre várias transições de fase em altas temperaturas, tornando as fases rotuladas α (estável), α ', α ”(metaestável) e β. Em 593 ° ocorre a transição polimórfica α → β.
- α-Cd 3 As 2 ↔ α'-Cd 3 As 2 ocorre a ~ 500 K.
- α'-Cd 3 As 2 ↔ α '' - Cd 3 As 2 ocorre a ~ 742 K e é uma transição de fase regular de primeira ordem com ciclo de histerese marcado.
- α ”-Cd 3 As 2 ↔ β-Cd 3 As 2 ocorre a 868 K.
A difração de raios-X de cristal único foi usada para determinar os parâmetros de rede do Cd 3 As 2 entre 23 e 700 ° C. A transição α → α ′ ocorre lentamente e, portanto, é provavelmente uma fase intermediária. A transição α ′ → α ″ ocorre muito mais rápido do que α → α ′ e tem uma histerese térmica muito pequena . Essa transição resulta em uma mudança no eixo quádruplo da célula tetragonal, causando geminação de cristais . A largura do loop é independente da taxa de aquecimento, embora se torne mais estreita após vários ciclos de temperatura.
Eletrônico
O arsenieto de cádmio composto tem uma pressão de vapor mais baixa (0,8 atm) do que o cádmio e o arsênico separadamente. O arsenieto de cádmio não se decompõe quando é vaporizado e condensado novamente. A concentração do portador em Cd 3 As 2 é geralmente (1–4) × 10 18 elétrons / cm 3 . Apesar de ter altas concentrações de portadores, as mobilidades de elétrons também são muito altas (até 10.000 cm 2 / (V · s) à temperatura ambiente).
Em 2014, o Cd 3 As 2 mostrou ser um material semimetal análogo ao grafeno que existe em uma forma 3D que deveria ser muito mais fácil de moldar em dispositivos eletrônicos. Os semimetais de Dirac (TDSs) topológicos tridimensionais (3D) são análogos do grafeno que também exibem topologia não trivial em sua estrutura eletrônica que compartilha semelhanças com isoladores topológicos. Além disso, um TDS pode potencialmente ser conduzido para outras fases exóticas (como semimetais de Weyl, isoladores de axion e supercondutores topológicos ), a espectroscopia de fotoemissão com resolução de ângulo revelou um par de férmions Dirac 3D em Cd 3 As 2 . Em comparação com outros TDSs 3D, por exemplo, β-cristobalite BiO
2e Na3Bi , Cd 3 As 2 é estável e tem velocidades de Fermi muito mais altas. O doping in situ foi usado para sintonizar sua energia de Fermi.
Regente
O arsenieto de cádmio é um semicondutor II-V que apresenta condutividade intrínseca de semicondutor tipo n degenerado com grande mobilidade, baixa massa efetiva e banda de condução altamente não parabólica, ou um semicondutor Narrow-gap . Ele exibe uma estrutura de banda invertida e a lacuna de energia óptica, por exemplo , é menor que 0. Quando depositado por evaporação térmica (deposição) , o arseneto de cádmio exibiu o efeito Schottky ( emissão termiônica ) e Poole-Frenkel em campos elétricos elevados.
Magnetoresistência
O arseneto de cádmio mostra oscilações quânticas muito fortes na resistência, mesmo na temperatura relativamente alta de 100K. Isso o torna útil para testar sistemas criomagnéticos, pois a presença de um sinal tão forte é um claro indicador de função
Preparação
O arsenieto de cádmio pode ser preparado como vidro semicondutor amorfo . De acordo com Hiscocks e Elliot, a preparação do arseneto de cádmio era feita de cádmio metálico, que tinha uma pureza de 6 N da Kock-Light Laboratories Limited. Hoboken forneceu β-arsênio com pureza de 99,999%. As proporções estequiométricas dos elementos cádmio e arsênico foram aquecidos juntos. A separação foi difícil e demorada devido aos lingotes grudarem na sílica e quebrarem. O crescimento do Stockbarger encapsulado em líquido foi criado. Os cristais são extraídos de fundidos voláteis em encapsulamento de líquido. O fundido é coberto por uma camada de líquido inerte, geralmente B 2 O 3 , e uma pressão de gás inerte maior do que a pressão de vapor de equilíbrio é aplicada. Isso elimina a evaporação do fundido, o que permite que a semeadura e a extração ocorram através da camada de B 2 O 3 .
Estrutura de cristal
A célula unitária de Cd 3 As 2 é tetragonal. Os íons de arsênio são compactados cúbicos e os íons de cádmio são tetraedricamente coordenados. Os sítios tetraédricos vazios provocaram pesquisas de von Stackelberg e Paulus (1935), que determinaram a estrutura primária. Cada íon de arsênio é cercado por íons de cádmio em seis dos oito cantos de um cubo distorcido e os dois locais vazios estavam nas diagonais.
A estrutura cristalina do arseneto de cádmio é muito semelhante à do fosfeto de zinco (Zn 3 P 2 ) , arseneto de zinco (Zn 3 As 2 ) e fosfeto de cádmio (Cd 3 P 2 ) . Estes compostos do sistema quaternário Zn-Cd-P-As exibem solução sólida contínua completa.
Efeito Nernst
O arsenieto de cádmio é usado em detectores infravermelhos usando o efeito Nernst e em sensores de pressão dinâmica de filme fino . Pode ser utilizado também na confecção de magnetorresistores e em fotodetectores .
O arsenieto de cádmio pode ser usado como contaminante para o HgCdTe .