Русская Википедия:Вольфрамат кадмия
Шаблон:Вещество Вольфрама́т ка́дмия, вольфра̀мовоки́слый ка́дмий — кадмиевая соль вольфрамовой кислоты с химической формулой CdWO4 (обозначается также CWO). Тяжёлый, нерастворимый в воде и неорганических кислотах, химически инертный кристаллический порошок.
Получение
Синтезируется из смеси оксида вольфрама(VI) WO3 и оксида кадмия CdO при сильном нагреве:
- <math>\mathsf{WO_3+CdO \xrightarrow{\sim 1000^oC} CdWO_4}</math>
Ввиду летучести оксида кадмия, этот компонент берётся в количестве выше стехиометрического.
Может быть получен также как осадок из водных растворов солей кадмия(II) и растворимых вольфраматов[1][2]:
- <math>\mathsf{Cd(NO_3)_2 + Na_2WO_4 \ \longrightarrow{}\ CdWO_4\downarrow + \ 2 \ NaNO_3 }</math>
Физические свойства
Технический вольфрамат кадмия имеет жёлтый или жёлто-зелёный цвет, однако чрезвычайно чистые монокристаллы CdWO4 прозрачны и бесцветны. Плотность 7,9—8,0 г/см³, температура плавления 1325 °C, коэффициент преломления 2,2—2,3 (проявляет двулучепреломление). Твёрдость по Моосу 4—4,5, гигроскопичность отсутствует. Объёмный модуль упругости при н.у. равен 123 ГПа[3].
Кристаллы при нормальных условиях имеют структуру вольфрамита[4]. Кристаллы Шаблон:Крист, объём ячейки 0,14939 нм3[4]. В различных опубликованных измерениях были определены и несколько отличающиеся параметры решётки, дающие объём элементарной ячейки от 0,14884 до 0,14969 нм3 и соответственно кристаллографическую плотность в диапазоне 7,9926…8,038 г/см3[4].
При повышении давления до 19,5 ГПа испытывает фазовый переход к структуре поствольфрамита P21/c с удвоением объёма элементарной ячейки[3].
Разработаны методы выращивания больших (до 12 кг, ИНХ СОРАН) монокристаллов CWO. В НГУ были получены кристаллы массой до 20 кгШаблон:Sfn.
Использование
Вольфрамат кадмия люминесцирует под воздействием ионизирующего излучения; это свойство было обнаружено ещё в 1940-х годах[5] и вскоре стало использоваться для создания детекторов излучения. Монокристаллы вольфрамата кадмия используются в качестве сцинтилляторов для детектирования ионизирующего излучения в ядерной физике, физике элементарных частиц, ядерной медицине (в частности, в позитронно-эмиссионной томографии). Спектр люминесценции CWO лежит в диапазоне 380—600 нм (при облучении гамма-квантами) и 380—680 нм (при облучении альфа-частицами)Шаблон:Sfn, с максимумом на 480 нм. Благодаря большой плотности и высокому эффективному заряду ядра (Шаблон:Math=64)Шаблон:Sfn CdWO4 хорошо поглощает гамма-кванты и рентген. Поэтому большие объёмы вольфрамата кадмия потребляются производителями рентгеновских систем безопасности и таможенного досмотра для просвета крупногабаритных грузов (контейнеры, автомобили, корабли, самолёты).
Высокое сечение радиоактивного захвата тепловых нейтронов одним из природных изотопов кадмия, 113Cd, позволяет использовать CdWO4 в качестве детектора этих частиц (гамма-кванты, излучаемые кадмием-113 при захвате нейтрона, создают в кристалле CWO сцинтилляционную вспышку, которая детектируется соответствующим фотоприёмником). Световыход сцинтиллятора составляет около 40 % от световыхода NaI(Tl) и почти не зависит от температуры в диапазоне от 0 до 100 °C, что способствует использованию CdWO4 для гамма-каротажа в скважинах при высоких температурах окружающей среды.
Высокая радиационная чистота вольфрамата кадмия позволяет использовать его для сверхнизкофоновых ядерных детекторов, применяемых для детектирования гипотетических частиц тёмной материи, редких ядерных распадов и т. д. (так, чрезвычайно редкая природная альфа-радиоактивность вольфрама (альфа-распад 180W) была обнаружена[6] в 2003 году с использованием такого детектора). Применение вольфрамата кадмия как сцинтиллятора осложняется относительно большим временем высвечивания (12−15 мкс)Шаблон:Sfn, что не позволяет использовать его в детекторах с высокой скоростью счёта. Проявляемая вольфраматом кадмия различная зависимость высвечивания от времени для альфа- и бета-частиц позволяет эффективно разделять частицы по типу[7].
См. также
<categorytree mode=all>Соединения вольфрама</categorytree>
Примечания
Литература
- ↑ S. Mostafa Hosseinpour-Mashkani, Ali Sobhani-Nasab: A simple sonochemical synthesis and characterization of CdWO4 nanoparticles and its photocatalytic application. In: Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 27, 2016, P. 3240, Шаблон:DOI.
- ↑ Yonggang WANG, Linlin YANG, Yujiang WANG, Xin XU, Xiaofeng WANG: Controllable synthesis of CdWO4 nanorods and nanowires via a surfactant-free hydrothermal method. In: Journal of the Ceramic Society of Japan. 120, 2012, P. 259, Шаблон:DOI.
- ↑ 3,0 3,1 Шаблон:Cite doi
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Шаблон:Cite doi
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
