Este artículo presenta un protocolo para la síntesis de bis(thiourea) cristales de cloruro de cadmio por deposición química del baño. Se describen dos experimentos: uno con la ayuda de luz ultravioleta, comparada con uno sin la luz ultravioleta.
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Artículo de método
El efecto de la radiación ultravioleta en la deposición química del baño de Bis(thiourea) cadmio cloruro cristales y la posterior obtención de CdS
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Resumen
Resumen
En este trabajo, los efectos en la preparación de cristales de cloruro de cadmio bis(thiourea) cuando se ilumina con radiación ultravioleta (UV) la luz en una longitud de onda de 367 nm utilizando la técnica de deposición química del baño se estudian comparativamente. Se realizan dos experimentos para hacer una comparación: uno sin la luz ultravioleta y el otro con la ayuda de luz ultravioleta. Ambos experimentos se realizan en igualdad de condiciones, a una temperatura de 343 K y con un pH de 3,2. Los precursores utilizados son el cloruro de cadmio (CdCl2) y tiourea [CS (NH2)2], que se disuelven en 50 mL de agua desionizada con un pH ácido. En este experimento, se busca la interacción de la radiación electromagnética en el momento de la reacción química se lleva a cabo. Los resultados demuestran la existencia de una interacción entre los cristales y la luz UV; la asistencia de luz UV causa crecimientos de cristal en forma acicular. Además, el producto final obtenido es sulfuro de cadmio y no muestra evidentes diferencias cuando sintetiza con o sin el uso de la luz UV.
Introducción
Un área importante de investigación es solos cristales; su crecimiento está dirigido a diferentes aplicaciones. Éstos se pueden utilizar como materiales ópticos no lineales aplicados en las áreas de tecnología láser, en el campo de la optoelectrónica y para el almacenamiento de información1, que proporciona un área de oportunidad para su investigación. Bis(Thiourea) cloruro de cadmio es un material metal-orgánicos y pueden ser sintetizado a partir de dos precursores, tiourea y cadmio cloruro, obedeciendo a la siguiente fórmula química: 2CS (NH2)2 + CdCl2 CdCl2-[CS (NH2) 2] 2. se ha preparado este material metal-orgánico en condiciones de reacción diferentes, tales como temperatura y pH, pero nunca con la ayuda de luz ultravioleta (UV).
La influencia del pH sobre la estructura del cristal se ha divulgado; en un pH < 6, es posible obtener la formación de monocristales. Estos, a su vez, se modifican dependiendo de la gama del pH. En un intervalo de 6 a 4, es posible obtener estructuras hexagonales, para si el pH es < 4, una estructura cristalina ortorrómbica se obtiene2. La disociación de iones es promovida por el pH ácido Cd2 + y el Cl– ya que evita la formación de hidróxido de cadmio [Cd(OH)2]. Esto estabiliza el cadmio: un átomo de cadmio se une a dos radicales sulfuro-libre y dos dosificadora.
Aquí, la síntesis se lleva a cabo mediante la técnica de deposición de baño químico (CBD), controlando las distintas condiciones que intervienen en el momento de la reacción química3. En CBD, los factores que controlan la reacción química son las siguientes: la temperatura de la solución, los iones precursores, el pH de la solución, el número de reactivos y la velocidad de agitación, para nombrar unos pocos. Por otro lado, la técnica en comparación con usado aquí se llama deposición de baño fotoquímica (PCBD) porque utiliza la ayuda de luz UV. Ha habido informes que asistencia de luz UV se ha utilizado para sintetizar películas de CuSx4,5, ZnS6, CD7y InS8, entre otros. Ichimura y Gunasekaran9 de presente en su obra que las soluciones de sulfato tienen un borde de absorción cerca de 300 nm. Debido a esta gama de absorción, se aplica la radiación ultravioleta, que se traduce en una gama de emisiones similar al de las soluciones absorbidas.
Otra propiedad de cloruro de cadmio bis(thiourea) es su degradación cuando se calienta. Presenta una descomposición inicial en temperaturas de 512 K o más, formando sulfuro de cadmio (CdS). La reacción de degradación es la siguiente: [Cd (CS [NH2])2] Cl2 → Δ CD + HNCS + NH3 + NH4SCN. Esta degradación produce ácido thiocyanuric y varios tiocianatos10,11. También, en el grupo de investigación, algunos efectos provocados por la radiación UV fueron estudiados12. Por último, en este trabajo, un procedimiento de síntesis comparativa para bis(thiourea) cristales de cloruro de cadmio se describe, así como los efectos de la luz UV.
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Protocolo
PRECAUCIÓN: Los productos químicos utilizados en el presente Protocolo son tóxicos y cancerígenos; por lo tanto, las recomendaciones de seguridad y los procedimientos deben seguirse cuidadosamente. Use equipo de protección adecuado y consulte cualquier hoja materiales relevantes de seguridad (MSDS).
1. síntesis de cloruro de cadmio Bis(thiourea)
-
Preparación de la solución precursora
- Vierta 500 mL de agua desionizada en un vaso de precipitados de 1 L con agitación constante; agregar 0,3 mL de ácido clorhídrico a una concentración de 36.5%, asegurándose de que el pH de la solución está tan cercano como posible a 3, usando un medidor de pH.
PRECAUCIÓN: Para evitar cualquier salud efectos, realizar esta acción dentro de una campana de humos es muy recomendable. - Verter 50 mL de la solución precursora preparada como se indica en el paso 1.1.1 en cada uno de los dos vasos de precipitado de 100 mL (en lo sucesivo, estos vasos se llamado A y B).
Nota: Dos experimentos (A y B, depende el vaso utilizado) se llevan a cabo simultáneamente. Sólo experimento B se expondrá a la luz UV.
- Vierta 500 mL de agua desionizada en un vaso de precipitados de 1 L con agitación constante; agregar 0,3 mL de ácido clorhídrico a una concentración de 36.5%, asegurándose de que el pH de la solución está tan cercano como posible a 3, usando un medidor de pH.
- Peso 2,29 g de CdCl2 para cada vaso (A y B).
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana como el material utilizado se identifica como peligrosos. El cadmio es altamente tóxico e identificados como cancerígenos cuando se inhala; debe ser manipulado con cuidado. - Peso 1,33 g de CS (NH2)2 para cada vaso (A y B).
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana como el material utilizado es peligrosamente insalubre. Tiourea es altamente tóxico cuando se inhala y debe manejarse con cuidado. - Añadir a cada vaso de precipitados (A y B) 2,29 g de CdCl2 y 1,33 g de CS (NH2)2 50 ml de la solución precursora.
2. comparativa síntesis de cloruro de cadmio Bis(thiourea)
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Arreglo experimental sin luz UV (A).
- Coloque el vaso (A) en la placa de agitación y calor hasta 343 K. conjunto la placa a una moderada velocidad de agitación.
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana de humos. - Mantener la solución en el vaso (A) moderado revolviendo durante 2 h en la placa a 343 K.
- Coloque el vaso (A) en la placa de agitación y calor hasta 343 K. conjunto la placa a una moderada velocidad de agitación.
-
Arreglo experimental con luz UV (B).
- Coloque el vaso B en la placa y calentar hasta 343 K. sistema la velocidad de agitación en un nivel moderado y encender la fuente de luz UV.
Nota: El arreglo experimental se muestra en la figura 1.
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana de humos. - Mantener las condiciones de agitación y temperatura como se describe en el paso 2.2.1 por 2 h.
- Coloque el vaso B en la placa y calentar hasta 343 K. sistema la velocidad de agitación en un nivel moderado y encender la fuente de luz UV.
3. obtención de cristales de cloruro de cadmio Bis(thiourea)
- Montar 2 embudos de vidrio con papel filtro (nº 40, Ø = 125 mm), cada una en un matraz aforado de 100 mL, para el A y B. Para evitar la formación de cristales en esta etapa; No deje que el frío de la solución antes de lo filtrado.
- Filtrar las soluciones A y B a través del papel, cada uno en su propio frasco de 100 mL.
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana de humos. - Deje ambas soluciones dentro de los matraces aforados se enfríen a temperatura ambiente.
Nota: Los cristales comienzan a crecer en los primeros minutos dentro de los matraces aforados. - Preparan Asamblea filtra nuevamente (paso 3.1) con un nuevo filtro de papel.
- Filtrar las soluciones con los cristales a través del papel filtro en diferentes matraces aforados.
PRECAUCIÓN: Realizar esta acción dentro de la campana de humos. - Transferencia de los cristales en el papel de filtro para el vidrio de reloj correspondiente.
Nota: en este punto, hay 2 vidrios de reloj, 1 para el A y 1 B. - Para confirmar la presencia de cristales de cloruro de cadmio bis(thiourea) polvo difracción de rayos x (DRX) y espectroscopia de Raman, como se informó en Trujillo et al. 12.
4. la calcinación de los cristales para obtener CdS
- Colocar los cristales obtenidos en el paso 3.7 en 2 diferentes crisoles, 1 para el A y 1 B.
- Precalentar un horno de laboratorio eléctrico y estabilizar su temperatura a 773 K o superior.
- Colocar los crisoles de paso 4.1 dentro del horno precalentado.
PRECAUCIÓN: Los vapores liberados durante la calcinación son tóxicos. Asegúrese de que el horno está en una capilla del humo debido a los vapores tóxicos que se agotará. - Que el soporte material dentro del horno durante 1 h a 773 K. Luego, apague el horno y déjelo enfriar a temperatura ambiente. Después de eso, sacar los crisoles del horno.
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Resultados
Espectros de absorción de reflectancia de la difusión de UV-Vis en ambos disoluciones precursoras, A y B, muestran la existencia de un cloruro de cadmio bis(thiourea) complejo, CdCl2-(CS (NH2)2)2. Esto se evidencia por una banda de absorción ancha dentro de la gama de 250-500 nm en c Figura 2. A su vez, c de la figura 2 es la combinación de las bandas de absorción principal de la aislad...
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Discusión
La discusión presentada en esta sección se centra sólo en el protocolo y no en los resultados que ya se muestra en los resultados representativos.
Una de las partes más importantes del protocolo es la preparación de la solución precursora. Es fundamental para mantener un pH ácido para evitar la formación de2 Cd(OH). Si el pH no es ácido, conduce a la formación directa de CdS debido a la disociación de la tiourea y la formación de2 Cd(OH).
El segundo paso es paso 3.2, e...
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
L.E. Trujillo y Rodríguez F.J. Willars gracias a CONACYT para sus becas. E.A. Chávez-Urbiola agradece a CONACYT para el programa "Catedras CONACYT". Los autores también reconocen la asistencia técnica de C.A. Avila Herrera, M. A. Hernández Landaverde, J.E. Urbina Alvárez y A. Jiménez Nieto.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| cadmio fuerte y > | |||
| Anh. ACS, 99.4 % | Fermont | PQ24291 | |
| Grado técnico de Thiourea altamente tóxico, 99.9 % | Reasol | R5913 | |
| Ácido clorhídrico tóxico, 36.5 – 38.0 % | J.T.Baker | MFCD00011324 | Líquido altamente corrosivo |
| MaterialPapel de | |||
| filtro | Whatman | 1440 125 | 40, Sin cenizas, Círculos, 125 mm |
| Vaso de precipitados | Kimax | 1400 | 100 mL |
| Matraz aforado | Kimax | 28012-100 | Clase A Embudo de vidrio de 100 mL |
| Kimax | 28980-150 | Embudo de adición, tallo largo, 60° Ángulo, parte superior ancha. Tipo I, Clase B. | |
| Gafas de reloj | Pyrex | 9985-150 | Corning, 150 mm |
| Crisoles | Fisherbrand | FB-965-D | Porcelana de alta forma |
| Fuerte | |||
| Briteg Instrumentos Científicos S.A. de C.V. | 1010 | ||
| Campana de gases | Fisher Alders, S.A. de C.V. | F1124 | |
| Bomba de luz | Philips | PL-S 9W UV-A/2P 1CT/6X 10 CC | |
| Medidor de pH | OAKTON | WD-35419-10 | |
| Placa calefactora con agitador magnético | Cole-Parmer | JZ-04660-75 |
Referencias
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- Ushasree, P. M., Muralidharan, R., Jayavel, R., Ramasamy, P. Growth of bis(thiourea) cadmium chloride single crystals a potential NLO material of organometallic complex. Journal of Crystal Growth. 218 (2-4), 365-371 (2000).
- Ushasree, P. M., Jayavel, R. Growth and micromorphology of as-grown and etched bis(thiourea) cadmium chloride (BTCC) single crystals. Optical Materials. 21 (1-3), 569-604 (2002).
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