Godine 1968. u poznatom časopisu pojavio se članak pod nazivom “Kadmijum i srce”. U njemu se navodi da je dr. Kerol, američki zdravstveni zvaničnik, otkrio vezu između nivoa kadmijuma u atmosferi i učestalosti smrti od kardiovaskularnih bolesti. Ako je, recimo, u gradu A sadržaj kadmijuma u vazduhu veći nego u gradu B, onda srčani bolesnici grada A umiru ranije nego da su živeli u gradu B. Kerol je do ovog zaključka došao nakon analize podataka za 28 gradova. Inače, u grupi A bili su centri kao što su Njujork, Čikago, Filadelfija...
Tako su još jednom naplatili trovanjem element otvoren u farmaceutskoj boci!
Element iz apotekarske bočice
Malo je vjerovatno da je iko od magdeburških ljekarnika izgovorio čuvenu gradonačelnikovu frazu: „Pozvao sam vas, gospodo, da vam saopštim neke neprijatne vijesti“, ali su s njim imali jedno zajedničko: bojali su se revizora.
Okružni doktor Rolov imao je oštar temperament. Tako je 1817. godine naredio da se iz prodaje povuku svi preparati koji sadrže cink oksid proizveden u Hermanovoj fabrici Šenebec. By izgled droge, sumnjao je da cink oksid sadrži arsen! (Cinkov oksid se još uvijek koristi za kožne bolesti; od njega se prave masti, praškovi i emulzije.)
Da bi dokazao da je bio u pravu, strogi revizor je rastvorio sumnjivi oksid u kiselini i propuštao sumporovodik kroz ovu otopinu: formirao se žuti talog. Arsen sulfidi su samo žuti!
Vlasnik fabrike počeo je da osporava Rolovovu odluku. On je sam bio hemičar i, nakon što je lično analizirao uzorke proizvoda, u njima nije našao nikakav arsen. On je rezultate analize prijavio Rolovu, a istovremeno i vlastima države Hanover. Vlasti su, naravno, tražile da se uzorci pošalju na analizu jednom od renomiranih hemičara. Odlučeno je da sudija u sporu između Rolova i Hermanna bude profesor Friedrich Strohmeyer, koji je od 1802. godine bio na odsjeku za hemiju Univerziteta u Getingenu i na mjestu glavnog inspektora svih hanoverskih ljekarni.
Strohmeyeru je poslat ne samo cink oksid, već i drugi preparati cinka iz Hermanove fabrike, uključujući ZnC0 3, iz kojeg je ovaj oksid dobijen. Kalcinirajući cink karbonat, Strohmeyer je dobio oksid, ali ne bijeli, kako je trebao biti, već žućkast. Vlasnik fabrike objasnio je boju kao nečistoću gvožđa, ali Strohmeyer nije bio zadovoljan ovim objašnjenjem. Nakon što je kupio više preparata cinka, izvršio je kompletnu analizu istih bez poseban rad istakao element koji je izazvao žutilo. Analiza je pokazala da to nije arsen (kako je Rolov tvrdio), ali ni gvožđe (kako je tvrdio Herman).
Friedrich Strohmeyer (1776-1835) Bio je to novi, ranije nepoznati metal, hemijska svojstva veoma sličan cinku. Samo njegov hidroksid, za razliku od Zn(OH) 2, nije bio amfoteričan, već je imao izražena bazična svojstva.
U slobodnom obliku, novi element je bio bijeli metal, mekan i ne baš jak, prekriven odozgo smećkastim filmom oksida. Strohmeier je ovaj metal nazvao kadmijumom, jasno nagovještavajući njegovo “cinkovo” porijeklo: grčka riječ se dugo koristila za označavanje ruda cinka i cinkovog oksida.
Godine 1818. Strohmeyer je objavio detaljne informacije o novom hemijskom elementu i gotovo odmah se počelo zadirati u njegov prioritet. Prvi je progovorio isti Rolov, koji je ranije vjerovao da lijekovi iz Hermanove fabrike sadrže arsen. Ubrzo nakon Strohmeyera, drugi njemački kemičar, Kersten, pronašao je novi element u šleskoj rudi cinka i nazvao ga mellin (od latinskog mellinus - "žuta poput dunje") zbog boje taloga nastalog djelovanjem sumporovodika. Ali to je već otkrio Strohmeyer kadmijum. Kasnije su predložena još dva naziva za ovaj element: klaprotium - u čast poznatog hemičara Martina Klaprotha i junonium - po asteroidu Juno otkrivenom 1804. godine. No, naziv koji je elementu dao njegov otkrivač ipak se ustalio. Istina, u ruskoj hemijskoj literaturi prvi polovina 19. veka V. kadmijum se često nazivao kadmijum.
Sedam duginih boja
Kadmijum sulfid CdS je verovatno bio prvo jedinjenje elementa br. 48 za koje se industrija zainteresovala. CdS su kubni ili heksagonalni kristali sa gustinom od 4,8 g/cm 3 . Boja im je od svijetlo žute do narandžasto crvene (ovisno o načinu kuhanja). Ovaj sulfid je praktično nerastvorljiv u vodi, otporan je i na djelovanje alkalnih otopina i većine kiselina. A dobijanje CdS je prilično jednostavno: samo prođite, kao što su to učinili Strohmeyer i Rolov, sumporovodik kroz zakiseljenu otopinu koja sadrži ione Cd 2+. Takođe se može dobiti u reakciji razmene između rastvorljive soli kadmijuma, na primer CdS0 4, i bilo kog rastvorljivog sulfida.
CdS je važna mineralna boja. Nekada se zvala kadmijum žuta. Ovo su pisali o kadmijum žutom u prvoj ruskoj „Tehničkoj enciklopediji“, objavljenoj početkom 20. veka.
“Svijetložuti tonovi, počevši od limun žute, dobivaju se iz čistih slabo kiselih i neutralnih otopina kadmijum sulfata, a kada se kadmijum sulfid istaloži rastvorom natrijum sulfida dobijaju se tamnije žuti tonovi. Značajnu ulogu u proizvodnji kadmijum žutog ima prisustvo nečistoća drugih metala u rastvoru, kao što je cink. Ako je potonji prisutan zajedno sa kadmijumom u rastvoru, onda je nakon taloženja nastala boja zagasito žute boje sa bjelkastim nijansama... Na ovaj ili onaj način možete dobiti kadmijum žutu u šest nijansi, od limun žute do narandžaste. ... Ova gotova boja ima vrlo lijep sjaj žuta. Prilično je postojan na slabe alkalije i kiseline, a potpuno je neosjetljiv na sumporovodik; stoga se pomiješa suho sa ultramarinom i daje odličnu zelenu boju, koja se u trgovini naziva kadmijum zelena.
Kada se pomiješa sa uljem za sušenje, djeluje kao uljana boja u slikarstvu; Vrlo je neproziran, ali se zbog visoke tržišne cijene koristi uglavnom u slikarstvu kao uljana ili akvarelna boja, kao i za štampu. Zbog velike otpornosti na vatru koristi se za slikanje na porcelanu.”
Ostaje samo dodati da se kasnije kadmijum žuta počela sve više koristiti "u slikarskoj industriji". Njime su posebno farbani putnički automobili jer je, između ostalih prednosti, ova boja dobro odolijevala dimu lokomotive. Kao bojilo, kadmijum sulfid se takođe koristio u proizvodnji tekstila i sapuna.
Ali unutra poslednjih godina industrija sve manje koristi čisti kadmijum sulfid - i dalje je skup. Zamjenjuju ga jeftinije tvari - kadmopon i cink-kadmijum litopon.
Reakcija stvaranja kadmopona je klasičan primjer stvaranja dva taloga istovremeno, kada u otopini ne ostaje praktično ništa osim vode:
CdSO 4 4- BaS (obe soli su rastvorljive u vodi) _*CdS J + BaS04 J .
Kadmopon je mješavina kadmijum sulfida i barijum sulfata. Kvantitativni sastav ove mješavine ovisi o koncentraciji otopina. Lako je varirati sastav, a time i nijansu boje.
Cink-kadmijum litopon takođe sadrži cink sulfid. Prilikom izrade ove boje istovremeno se talože tri soli. Boja litopona je krem ili slonovača.
Kao što smo već vidjeli, opipljive stvari mogu se obojiti uz pomoć kadmijum sulfida u tri boje: narandžasta, zelena (kadmijum zelena) i sve nijanse žute, ali kadmijum sulfid daje plamenu drugu boju - plavu. Ovo svojstvo se koristi u pirotehnici.
Dakle, samo kombinovanjem elementa 48, možete dobiti četiri od sedam duginih boja. Ostale su samo crvena, plava i ljubičasta. Plavu ili ljubičastu boju plamena možete postići dodavanjem sjaja kadmijum sulfida određenim pirotehničkim aditivima - iskusnom pirotehničaru to neće biti teško.
A crvena boja se može dobiti korištenjem drugog spoja elementa br. 48 - njegovog selenida. CdSe se koristi kao umjetnička boja, koja je inače vrlo vrijedna. Rubinsko staklo je obojeno kadmijum selenidom; i nije hrom oksid, kao u samom rubinu, već kadmijum selenid koji je učinio zvezde moskovskog Kremlja rubin crvenim.
Međutim, vrijednost soli kadmija je velika manje od vrijednosti sam metal.
Preterivanja uništavaju reputaciju
Ako napravite dijagram s datumima na horizontalnoj osi i potražnjom za kadmijem na vertikalnoj osi, dobit ćete uzlaznu krivu. Proizvodnja ovog elementa raste, a najoštriji "skok" dogodio se 40-ih godina našeg stoljeća. U to vrijeme kadmijum se pretvorio u strateški materijal - od njega su se počele izrađivati upravljačke i hitne šipke nuklearnih reaktora.
U popularnoj literaturi može se naći tvrdnja da bi reaktor, da nije bilo ovih štapova koji upijaju višak neutrona, “polavio” i pretvorio se u atomska bomba. Ovo nije sasvim tačno. Da bi se to desilo nuklearna eksplozija, mnogi uslovi moraju biti ispunjeni (ovdje nije mjesto da se o njima detaljno priča, ali ne možete ukratko objasniti ET0). Reaktor u kojem je lančana reakcija postala nekontrolisana ne mora nužno da eksplodira, ali u svakom slučaju dolazi do ozbiljne nesreće, ispunjene ogromnim materijalnim troškovima. I ponekad ne samo materijal... Tako da je uloga regulacionih i regulacionih štapova, i bez pretjerivanja, prilično
Izjava je jednako netačna (vidi npr. poznata knjiga II. R. Taube i E. I. Rudenko “Od vodonika do...”. M., 1970), da je kadmijum najpogodniji materijal za izradu štapova i podešavanje neutronskog fluksa. Kada bi prije riječi "neutroni" postojali i "termalni", onda bi ova izjava postala zaista tačna.
Neutroni, kao što je poznato, mogu veoma varirati u energiji. Postoje niskoenergetski neutroni - njihova energija ne prelazi 10 kiloelektronvolti (keV). Postoje brzi neutroni - sa energijom većom od 100 keV. I, naprotiv, postoje niskoenergetski - toplotni i "hladni" neutroni. Energija prvog se mjeri u stotim dionicama elektronvolta, dok je kod drugog manja od 0,005 eV.
Isprva se pokazalo da je kadmijum glavni materijal „šipke“, prvenstveno zato što dobro apsorbuje toplotne neutrone. Svi reaktori na početku „atomskog doba“ (a prvi od njih je izgradio Enrih Fermi 1942.) radili su na termičkim neutronima. Tek mnogo godina kasnije postalo je jasno da su reaktori na brzim neutronima perspektivniji i za energiju i za proizvodnju nuklearnog goriva - plutonijum-239. I protiv brzi neutroni kadmijum je nemoćan, ne odlaže ih.
Stoga ne treba preuveličavati ulogu kadmijuma u izgradnji reaktora. I zato što fizičko-hemijske karakteristike Ovaj metal (čvrstoća, tvrdoća, otpornost na toplinu - njegova tačka topljenja je samo 321 ° C) ostavlja mnogo da se poželi. I zato što je, bez pretjerivanja, uloga koju je kadmij igrao i igra u nuklearnoj tehnologiji prilično značajna.
Kadmijum je bio prvi materijal za jezgro. Tada su bor i njegova jedinjenja počeli da zauzimaju centralno mesto. Ali kadmijum je lakše dobiti u velikim količinama nego bor: kadmijum je bio i dobija se kao nusproizvod proizvodnje cinka i olova. Prilikom prerade polimetalnih ruda, on - analog cinka - uvijek završava uglavnom u koncentratu cinka. A kadmijum se još lakše redukuje od cinka i ima nižu tačku ključanja (767, odnosno 906 °C). Stoga na temperaturi od oko 800 °C nije teško odvojiti cink i kadmijum.
Kadmijum je mekan, savitljiv i lak za obradu. To je također olakšalo i ubrzalo njegov put do nuklearne tehnologije. Visoka selektivnost CAD-a i njegova osjetljivost posebno na termalne neutrone također su bili na korist fizičara. A u pogledu glavne radne karakteristike - poprečnog presjeka hvatanja toplinskih neutrona - kadmij zauzima jedno od prvih mjesta među svim elementima periodnog sistema - 2400 barn. (Podsjetite se da je poprečni presjek hvatanja sposobnost „apsorbiranja“ neutrona, mjereno u konvencionalnim jedinicama štala.)
Prirodni kadmij se sastoji od osam izotopa (masenih brojeva 106, 108, 110, 111, 112, IZ, 114 i 116), a presjek hvatanja je karakteristika u kojoj se izotopi jednog elementa mogu jako razlikovati. U prirodnoj mješavini izotopa kadmijuma, glavni "gutač neutrona" je izotop s masenim brojem kadmijuma. Njegov pojedinačni dio za hvatanje je ogroman - 25 hiljada štala!
Dodavanjem neutrona kadmijum-113 se pretvara u najčešći (28,86% prirodne smeše) izotop elementa br. 48 - kadmijum-114. Udio samog kadmijuma-113 je samo 12,26%.
Kontrolne šipke nuklearnog reaktora.
Nažalost, odvajanje osam izotopa kadmijuma je mnogo teže od razdvajanja dva izotopa bora.
Upravljački štapovi i štapovi za hitne slučajeve nisu jedino mjesto “atomske službe” elementa br. 48. Njegova sposobnost da apsorbuje neutrone strogo definisane energije pomaže u proučavanju energetskih spektra nastalih neutronskih snopova. Pomoću kadmijumske ploče, koja se postavlja na putanju neutronskog snopa, utvrđuje se koliko je taj snop homogen (u smislu energetskih vrednosti), koliki je udeo toplotnih neutrona u njemu itd.
Nije mnogo, ali ima
I na kraju - o resursima kadmijuma. Njegovi vlastiti minerali su, kako kažu, brojčano nadmašeni. Samo jedan je dovoljno potpuno proučavan - rijedak, neagregirajući grinokit CdS. Još dva minerala elementa br. 48 - otavit CdCO 3 i monteponit CdO - su vrlo rijetki. Ali kadmijum ne "živi" od sopstvenih minerala. Minerali cinka i polimetalne rude su prilično pouzdana sirovinska baza za njegovu proizvodnju.
Kadmijumsko oblaganje
Svi znaju pocinčani lim, ali ne znaju svi da se za zaštitu mahovine od korozije koristi ne samo pocinčavanje, već i kadmij. Kadmijumski premaz se sada nanosi samo elektrolitički, a cijanidne kupke najčešće se koriste u industrijskim uslovima. Ranije se kadmijum koristio za uranjanje gvožđa i drugih metala u rastopljeni kadmijum.
Unatoč sličnim svojstvima kadmijuma i cinka, kadmijski premaz ima nekoliko prednosti: otporniji je na koroziju i lakše ga je učiniti ravnomjernim i glatkim. Osim toga, kadmijum je, za razliku od cinka, stabilan u alkalnoj sredini. Kadmijum presvučen lim ima dosta široku upotrebu, pristup mu je ograničen samo na proizvodnju posuda za hranu, jer je kadmijum toksičan. Kadmijumski premazi imaju još jednu zanimljivu osobinu: u atmosferi ruralnih područja imaju znatno veću otpornost na koroziju nego u atmosferi industrijskih područja. Takav premaz posebno brzo propada ako je u zraku visok sadržaj sumpor-dioksida ili sumpornih anhidrida.
Kadmijum u legurama
Proizvodnja legura troši otprilike desetinu svjetske proizvodnje kadmija. Legure kadmija koriste se uglavnom kao antifrikcioni materijali i lemovi. Poznata legura sastava 99% Cd i 1% Ni koristi se za proizvodnju ležajeva koji rade u automobilskim, avionskim i brodskim motorima na visokim temperaturama. Zbog kadmijum nije dovoljno otporan na kiseline, uključujući organske kiseline sadržane u mazivima, ponekad su legure na bazi kadmijuma obložene indijem.
Lemovi koji sadrže element br. 48 su prilično otporni na temperaturne fluktuacije.
Legiranje bakra sa malim dodacima kadmijuma omogućava izradu žica otpornijih na habanje na električnim transportnim linijama. Bakar s dodatkom kadmijuma gotovo se ne razlikuje po električnoj vodljivosti od čistog bakra, ali je primjetno superiorniji u čvrstoći i tvrdoći.
AKN BATERIJA I WESTON NORMAL CELL.
Među hemijskim izvorima struje koji se koriste u industriji, istaknuto mjesto zauzimaju nikl-kadmijumske baterije (ACN). Negativne ploče takvih baterija su napravljene od gvozdenih mreža sa kadmijumskim sunđerom kao aktivnim agensom. Pozitivne ploče su obložene nikl oksidom. Elektrolit je rastvor kalijum hidroksida. Nikl-kadmijum alkalne baterije razlikuju se od olovnih (kiselinskih) po tome što su pouzdanije. Na osnovu ovog para se prave veoma kompaktne baterije za vođene projektile. Samo u ovom slučaju se kao osnova koristi ne željezo, već niklovana mreža.
Element br. 48 i njegova jedinjenja se koriste u drugom hemijskom izvoru struje. Dizajn Westonovog normalnog elementa koristi i kadmijum amalgam, kristale kadmijum sulfata i rastvor ove soli.
Toksičnost kadmijuma
Informacije o toksičnosti kadmijuma su prilično kontradiktorne. Ili bolje rečeno, činjenica da je kadmijum otrovan je neosporna: naučnici se raspravljaju o stepenu opasnosti kadmijuma. Poznati su slučajevi smrtonosnog trovanja parama ovog metala i njegovih spojeva - pa takva isparenja predstavljaju ozbiljnu opasnost. Ako dospije u želudac, kadmijum je također štetan, ali su nauci nepoznati slučajevi smrtonosnog trovanja spojevima kadmijuma koji u organizam uđu iz hrane. Očigledno, to se objašnjava trenutnim uklanjanjem otrova iz želuca, koje poduzima samo tijelo. Međutim, u mnogim zemljama upotreba kadmijskih premaza za proizvodnju posuda za hranu zabranjena je zakonom.
Kadmijum- element sekundarne podgrupe druge grupe, peti period periodnog sistema hemijskih elemenata D.I.Mendeljejeva, sa atomskim brojem 48. Označava se simbolom Cd (lat. Cadmium). Mekana savitljiva viskozna prelazni metal srebrno-bijele boje.
Okružni doktor Rolov imao je oštar temperament. Tako je 1817. naredio da se iz prodaje povuku svi preparati koji sadrže cink oksid proizveden u Hermanovoj fabrici Šenebec. Na osnovu izgleda preparata posumnjao je da cink oksid sadrži arsen! (Cinkov oksid se još uvijek koristi za kožne bolesti; od njega se prave masti, praškovi i emulzije.)
Da bi dokazao da je bio u pravu, strogi revizor je rastvorio sumnjivi oksid u kiselini i propuštao sumporovodik kroz ovu otopinu: formirao se žuti talog. Arsen sulfidi su samo žuti!
Vlasnik fabrike počeo je da osporava Rolovovu odluku. I sam je bio hemičar i, nakon što je lično analizirao uzorke proizvoda, nije u njima našao nikakav arsen. On je rezultate analize prijavio Rolovu, a istovremeno i vlastima države Hanover. Vlasti su, naravno, tražile da se uzorci pošalju na analizu jednom od renomiranih hemičara. Odlučeno je da sudija u sporu između Rolova i Hermanna bude profesor Friedrich Strohmeyer, koji je od 1802. godine bio na odsjeku za hemiju Univerziteta u Getingenu i na mjestu glavnog inspektora svih hanoverskih ljekarni.
Strohmeyeru je poslat ne samo oksid, već i drugi preparati cinka iz Hermanove tvornice, uključujući ZnCO3, iz kojeg je ovaj oksid dobijen. Kalcinirajući cink karbonat, Strohmeyer je dobio oksid, ali ne bijeli, kako je trebao biti, već žućkast. Vlasnik fabrike objasnio je boju kao nečistoću gvožđa, ali Strohmeyer nije bio zadovoljan ovim objašnjenjem. Nakon što je kupio još preparata cinka, izvršio je njihovu kompletnu analizu i bez većih poteškoća izolovao element koji je izazvao žutilo. Analiza je pokazala da to nije arsen (kako je Rolov tvrdio), ali ni gvožđe (kako je tvrdio Herman).
Bio je to novi, ranije nepoznati metal, po hemijskim svojstvima vrlo sličan cinku. Samo njegov hidroksid, za razliku od Zn(OH)2, nije bio amfoteričan, već je imao izražena bazična svojstva.
Element 48 periodnog sistema U svom slobodnom obliku, novi element je bio bijeli metal, mekan i ne baš jak, prekriven odozgo braonkastim filmom oksida. Strohmeier je ovaj metal nazvao kadmijumom, jasno nagoveštavajući njegovo „cinkovo“ poreklo: grčka reč καδμεια se dugo koristila za označavanje ruda cinka i cink oksida.
Godine 1818. Strohmeyer je objavio detaljne informacije o novom hemijskom elementu i gotovo odmah se počelo zadirati u njegov prioritet. Prvi je progovorio isti Rolov, koji je ranije vjerovao da lijekovi iz Hermanove fabrike sadrže arsen. Ubrzo nakon Strohmeyera, drugi njemački kemičar, Kersten, pronašao je novi element u šleskoj rudi cinka i nazvao ga mellin (od latinskog mellinus - "žuta poput dunje") zbog boje taloga nastalog djelovanjem sumporovodika. Ali ovo je kadmijum koji je već otkrio Strohmeier. Kasnije su predložena još dva naziva za ovaj element: klaprotium - u čast poznatog hemičara Martina Klaprotha i junonium - po asteroidu Juno otkrivenom 1804. godine. No, naziv koji je elementu dao njegov otkrivač ipak se ustalio. Istina, u ruskoj hemijskoj literaturi prve polovine 19. veka. kadmijum se često nazivao kadmijum.
|
|||
| Svojstva atoma | |||
|---|---|---|---|
| Ime, simbol, broj |
Kadmijum (Cd), 48 |
||
| Atomska masa (molarna masa) |
112.411(8) a. e.m. (g/mol) |
||
| Elektronska konfiguracija | |||
| Atomski radijus | |||
| Hemijska svojstva | |||
| Kovalentni radijus | |||
| Jonski radijus | |||
| Elektronegativnost |
1,69 (Paulingova skala) |
||
| Potencijal elektrode | |||
| Stanja oksidacije | |||
| Energija jonizacije (prvi elektron) |
867,2 (8,99) kJ/mol (eV) |
||
| Termodinamička svojstva jednostavne supstance | |||
| Gustina (u normalnim uslovima) | |||
| Temperatura topljenja | |||
| Temperatura ključanja | |||
| Ud. toplota fuzije |
6,11 kJ/mol |
||
| Ud. toplota isparavanja |
59,1 kJ/mol |
||
| Molarni toplotni kapacitet |
26,0 J/(K mol) |
||
| Molarni volumen |
13,1 cm³/mol |
||
| Kristalna rešetka jednostavne supstance | |||
| Rešetkasta struktura |
hexagonal |
||
| Parametri rešetke |
a=2,979 c=5,618 Å |
||
| c/a odnos | |||
| Debye temperatura | |||
| Ostale karakteristike | |||
| Toplotna provodljivost |
(300 K) 96,9 W/(m K) |
||
Kadmijum
KADMIJUM-I; m.[lat. kadmijum iz grčkog. kadmeia - ruda cinka]
1. Hemijski element (Cd), srebrno-bijeli meki, savitljivi metal koji se nalazi u rudama cinka (dio mnogih legura niskog taljenja, koje se koriste u nuklearnoj industriji).
2. Umjetna žuta boja u različitim nijansama.
◁ Kadmijum, oh, oh. K-te legure. K-žuta(boja).
kadmijum(lat. Kadmijum), hemijski element II grupe periodnog sistema. Ime dolazi od grčkog kadméia - ruda cinka. Srebrn metal s plavičastom nijansom, mekan i topljiv; gustina 8,65 g/cm 3, t pl 321,1ºC. Iskopava se preradom ruda olova i cinka i bakra. Koristi se za prevlačenje kadmija, u baterijama velike snage, nuklearnu energiju (kontrolne šipke za reaktore) i za proizvodnju pigmenata. Dio je niskotopljivih i drugih legura. Kadmijum sulfidi, selenidi i teluridi su poluprovodnički materijali. Mnoga jedinjenja kadmijuma su otrovna.
KADMIJUMKADMijum (lat. Cadmium), Cd (izgovara se “kadmijum”), hemijski element sa atomskim brojem 48, atomska masa 112,41.
Prirodni kadmij se sastoji od osam stabilnih izotopa: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,2%) 114 Cd (28,85%) i 116 Cd (12,75%). Nalazi se u periodu 5 u grupi IIB periodnog sistema elemenata. Konfiguracija dva vanjska elektronska sloja 4 s 2
str 6
d 10
5s 2
. Oksidacijsko stanje +2 (valencija II).
Radijus atoma je 0,154 nm, poluprečnik Cd 2+ jona je 0,099 nm. Energije sekvencijalne jonizacije - 8,99, 16,90, 37,48 eV. Elektronegativnost prema Paulingu (cm. PAULING Linus) 1,69.
Istorija otkrića
Otkrio ga je njemački profesor F. Strohmeier (cm. STROHMEYER Friedrich) 1817. Farmaceuti iz Magdeburga dok su proučavali cink oksid (cm. CINK (hemijski element)) Za ZnO se sumnjalo da sadrži arsen (cm. ARSEN). F. Strohmeier je izolirao smeđe-smeđi oksid iz ZnO i reducirao ga vodonikom (cm. VODIK) i dobio srebrno-bijeli metal, koji se zvao kadmijum (od grčkog kadmeia - ruda cinka).
Biti u prirodi
Sadržaj u zemljine kore 1,35·10–5% po masi, u morskoj i okeanskoj vodi 0,00011 mg/l. Poznato je nekoliko vrlo rijetkih minerala, na primjer, zelenokit GdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Kadmijum se akumulira u polimetalnim rudama: sfalerit (cm. SFALERIT)(0,01-5%), galenit (cm. GALENA)(0,02%), halkopirit (cm. CHALCOpyRITE)(0,12%), pirit (cm. PIRIT)(0,02%), izbledele rude (cm. CRNE RUDE) i stannina (cm. STANIN)(do 0,2%).
Potvrda
Glavni izvori kadmijuma su intermedijarni proizvodi proizvodnje cinka, prašina iz topionica olova i bakra. Sirovina se tretira koncentrovanom sumpornom kiselinom i dobija se CdSO 4 u rastvoru. Cd se izoluje iz rastvora pomoću cinkove prašine:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Dobijeni metal se čisti topljenjem ispod sloja lužine kako bi se uklonile nečistoće cinka i olova. Kadmijum visoke čistoće se dobija elektrohemijskom rafinacijom sa međupročišćavanjem elektrolita ili metodom zonskog topljenja (cm. ZONA TOPLJENJA).
Fizička i hemijska svojstva
Kadmijum je srebrno-beli meki metal sa heksagonalnom rešetkom ( A = 0,2979, With= 0,5618 nm). Tačka topljenja 321,1 °C, tačka ključanja 766,5 °C, gustina 8,65 kg/dm3. Ako savijete kadmijumsku šipku, možete čuti slab zvuk pucketanja - to su metalni mikrokristali koji se trljaju jedan o drugi. Standard potencijal elektrode kadmijum -0,403 V, u opsegu standardnih potencijala (cm. STANDARDNI POTENCIJAL) nalazi se ispred vodonika (cm. VODIK).
U suhoj atmosferi, kadmij je stabilan, ali u vlažnoj atmosferi se postepeno prekriva filmom CdO oksida. Iznad tačke topljenja, kadmijum sagoreva na vazduhu i formira smeđi oksid CdO:
2Sd + O 2 = 2CdO
Kadmijumova para reaguje sa vodenom parom da bi se formirao vodonik:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
U poređenju sa svojim susedom u grupi IIB - Zn, kadmijum sporije reaguje sa kiselinama:
Cd + 2HCl = CdCl 2 + H 2
Reakcija se najlakše odvija s dušičnom kiselinom:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO – + 4H 2 O
Kadmijum ne reaguje sa alkalijama.
U reakcijama može djelovati kao blago redukcijsko sredstvo; na primjer, u koncentriranim otopinama sposoban je reducirati amonijum nitrat u nitrit NH 4 NO 2:
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
Kadmijum se oksidira rastvorima Cu(II) ili Fe(III) soli:
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Iznad tačke topljenja, kadmijum reaguje sa halogenima (cm. HALOGEN) sa stvaranjem halogenida:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
Sa sumporom (cm. SUMPOR) i drugi halkogeni formiraju halkogenide:
Cd + S = CdS
Kadmijum ne reaguje sa vodonikom, azotom, ugljenikom, silicijumom i borom. Cd 3 N 2 nitrid i CdH 2 hidrid se dobijaju indirektno.
U vodenim rastvorima joni kadmija Cd 2+ formiraju akva komplekse 2+ i 2+.
Kadmijum hidroksid Cd(OH) 2 se dobija dodavanjem lužine u rastvor soli kadmija:
SdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Í̈
Kadmijum hidroksid je praktično nerastvorljiv u alkalijama, iako je uočeno stvaranje hidroksidnih kompleksa 2– tokom dužeg ključanja u veoma koncentrisanim rastvorima alkalija. Dakle, amfoterno (cm. AMFOTERIČNO) svojstva CdO oksida i kadmijum hidroksida Cd(OH) 2 su mnogo manje izražena od onih odgovarajućih jedinjenja cinka.
Zbog formiranja kompleksa, kadmijum hidroksid Cd(OH) 2 se lako otapa u vodenim rastvorima amonijaka NH 3:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
Aplikacija
40% proizvedenog kadmijuma koristi se za nanošenje antikorozivnih premaza na metale. 20% kadmijuma se koristi za proizvodnju kadmijumskih elektroda koje se koriste u baterijama i Weston normalnim ćelijama. Oko 20% kadmijuma se koristi u proizvodnji neorganskih boja, specijalnih lemova, poluprovodničkih materijala i fosfora. 10% kadmijuma je komponenta nakita i niskotopljivih legura, plastike.
Fiziološko djelovanje
Para kadmijuma i njegova jedinjenja su toksični, a kadmijum se može akumulirati u telu. IN pije vodu MPC za kadmijum 10 mg/m3. Simptomi akutnog trovanja kadmijevim solima su povraćanje i konvulzije. Rastvorljiva jedinjenja kadmijuma, nakon apsorpcije u krv, utiču na centralnu nervni sistem, jetra i bubrezi, remete metabolizam fosfora i kalcijuma. Kronično trovanje dovodi do anemije i razaranja kostiju.
enciklopedijski rječnik . 2009 .
Sinonimi:Pogledajte šta je "kadmijum" u drugim rečnicima:
- (lat. kadmijum). Savitljivi metal slične boje kalaju. Rječnik strane reči, uključeno u ruski jezik. Čudinov A.N., 1910. KADMIJA lat. kadmijum, od kadmeia gea, kadmijum zemlja. Metal sličan kalaju. Objašnjenje 25.000 stranih...... Rečnik stranih reči ruskog jezika
KADMIJUM- KADMIJUM, Kadmijum, hemijski. element, simbol Cd, atomska težina 112,41, serijski broj 48. Sadrži u malim količinama u većini ruda cinka i dobija se kao nusproizvod tokom iskopavanja cinka; može se nabaviti i... Velika medicinska enciklopedija
KADMIJUM- vidi KADMIJUM (Cd). Sadrži u otpadnim vodama mnogih industrijskih preduzeća, posebno olovo-cinkanih i metaloprerađivačkih postrojenja koja koriste galvansku prevlaku. Prisutan je u fosfatnim đubrivima. Sumporna kiselina se rastvara u vodi, ... ... Bolesti riba: Vodič
Kadmijum- (Cd) srebrno-bijeli metal. Koristi se u nuklearnoj energiji i galvanizaciji, dio je legura, koristi se za pripremu tiskarskih blokova, lemova, elektroda za zavarivanje i u proizvodnji poluvodiča; je komponenta..... Ruska enciklopedija zaštite rada
- (kadmijum), Cd, hemijski element II grupe periodnog sistema, atomski broj 48, atomska masa 112,41; metal, tačka topljenja 321,1°C. Kadmijum se koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, izradu elektroda, proizvodnju pigmenata,... Moderna enciklopedija
- (simbol Cd), srebrno-bijeli metal iz druge grupe periodnog sistema. Prvi put izolovan 1817. Pronađen u zelenokitu (u obliku sulfida), uglavnom se dobija kao nusproizvod ekstrakcije cinka i olova. Lako se kovati... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik
Cd (od grčkog kadmeia ruda cinka * a. kadmijum; n. Kadmijum; f. kadmijum; i. kadmio), hemikalija. element periodične grupe II. Mendeljejev sistem, at.sci. 48, at. m. 112.41. U prirodi postoji 8 stabilnih izotopa: 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%), ... ... Geološka enciklopedija
Muž. metal (jedan od hemijskih principa ili nerazgradivih elemenata) koji se nalazi u rudi cinka. Kadmijum, srodan kadmijumu. Admist, koji sadrži kadmijum. Rječnik Dalia. IN AND. Dahl. 1863 1866 … Dahl's Explantatory Dictionary
Kadmijum- (kadmijum), Cd, hemijski element II grupe periodnog sistema, atomski broj 48, atomska masa 112,41; metal, tačka topljenja 321,1°C. Kadmijum se koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, izradu elektroda, proizvodnju pigmenata,... Ilustrovani enciklopedijski rječnik
KADMIJUM- chem. element, simbol Cd (lat. Cadmium), at. n. 48, at. m. 112,41; srebrno-bijeli sjajni meki metal, gustina 8650 kg/m3, tmelt = 320,9°C. Kadmijum je rijedak element u tragovima, otrovan, obično se nalazi u rudama zajedno sa cinkom, koji ... ... Velika politehnička enciklopedija
- (lat. Cadmium) Cd, hemijski element II grupe periodnog sistema, atomski broj 48, atomska masa 112,41. Naziv od grčke rude cinka kadmeia. Srebrn metal s plavičastom nijansom, mekan i topljiv; gustina 8,65 g/cm³,… … Veliki enciklopedijski rječnik
U jesen 1817 Prilikom provjere nekih ljekarni u okrugu Magdeburg u Njemačkoj, otkriven je cink oksid koji sadrži neku vrstu nečistoće. Okružni lekar R. Rolov posumnjao je na prisustvo arsena u njemu i zabranio prodaju leka. Vlasnik fabrike cink oksida K. Hermann nije se složio s ovom odlukom i počeo je istraživati nesrećni proizvod. Kao rezultat svojih eksperimenata, zaključio je da cink oksid proizveden u njegovoj tvornici sadrži primjesu nekog nepoznatog metala. K. Hermann objavio je podatke dobijene u aprilu 1818. godine u članku “O šleskom cink oksidu i vjerovatno još nepoznatom metalu pronađenom u njemu.” Istovremeno je povoljan zaključak objavio F. Strohmeier, koji je potvrdio Hermannove zaključke i predložio da se novi metal nazove kadmijumom.
F. Strohmeyer, koji je bio glavni inspektor apoteka pokrajine Hanover, objavio je detaljan članak o novom metalu u jednom drugom časopisu. Članak od 26. aprila 1818. objavljen je u broju sa 1817. na naslovnoj strani. Očigledno je ova okolnost, u kombinaciji s činjenicom da je Strohmeyer (uz Hermannov pristanak) dao ime otkrivenom metalu, dovela do grešaka u određivanju oba datum i autor otkrića.
Fizička svojstva.
kadmijum - srebrno bijela, svjetlucavo plavo metal, koji blijedi na zraku zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma. Tačka topljenja – 321°C, tačka ključanja – 770°C. Štap čistog kadmijuma škripi poput kalaja kada se savija, ali sve nečistoće u metalu uništavaju ovaj efekat. Kadmijum je tvrđi od kalaja, ali mekši od kalaja - može se rezati nožem. Kada se zagrije iznad 80°C, kadmijum gubi svoju elastičnost do te mjere da se može usitniti u prah.
Kadmijum stvara legure i jedinjenja sa mnogim metalima i veoma je rastvorljiv u živi.
Opće hemijske karakteristike kadmijuma.
Kada se zagrije, oksidacija postaje intenzivnija i metal se može zapaliti. Kadmijum u prahu se lako zapali u vazduhu sa jarko crvenim plamenom, formirajući oksid.
Ako se kadmij u prahu snažno pomiješa s vodom, oslobađa se vodik i može se otkriti prisustvo vodikovog peroksida.
Razrijeđena sol i sumporna kiselina kada se zagreju, postepeno reaguju sa kadmijumom, oslobađajući vodonik. Suvi hlorovodonik reaguje sa kadmijumom na temperaturi od 440 °C. Suvi sumpor dioksid također reagira s metalom, što rezultira stvaranjem kadmij sulfida CdS i dijelom njegovog sulfata CdSO 4. Azotna kiselina, u interakciji sa kadmijumom u normalnim uslovima, oslobađa amonijak, a kada se zagreva, azotne okside.
Kadmijum, za razliku od cinka, nerastvorljiv u kaustičnim alkalijama, ali se i otapa u amonijum hidroksidu. Kada kadmijum reaguje sa rastvorom amonijum nitrata, nastaju nitrati.
Aluminijum, cink i gvožđe istiskuju kadmijum iz rastvora njegovih jedinjenja. On sam taloži bakar i druge elektropozitivnije elemente iz rastvora. Kadmijum se prilikom zagrevanja direktno spaja sa fosforom, sumporom, selenom, telurom i halogenima, ali nije moguće dobiti njegov hidrid i nitrid direktnom interakcijom sa vodonikom i azotom.
Najvažnija jedinjenja kadmijuma.
Kadmijum oksidCdO može se dobiti sagorevanjem metala na vazduhu ili kiseoniku, prženjem njegovog sulfida ili termičkom razgradnjom određenih jedinjenja. Ovo je prah različitih boja, zavisno od temperature na kojoj se dobija: zelenkasto-žuta (350-370 °C), gusta tamnoplava (800 °C), smeđa, crna.
Kadmijum hidroksidCd(OH) 2 Oslobađa se u obliku bijelog želatinoznog taloga iz otopina njegovih soli pod djelovanjem lužina.
Kadmijum sulfidCdS- jedan od najvažnije veze kadmijum U zavisnosti od fizičko-hemijskih uslova proizvodnje, može biti od limun žute do crvene boje.
Halogeniti Kadmij se prilično lako dobija direktnom interakcijom elemenata, kao i otapanjem kadmijuma, njegovog oksida ili karbonata u odgovarajućim kiselinama. Sve formirajuće soli su bezbojne kristalne supstance.
Kadmijum karbonatCDCO 3 Precipitat u obliku bijelog amorfnog taloga iz otopina kadmija kada im se dodaju alkalni karbonati.
Sirovinski izvori kadmijuma. Proizvodnja kadmijuma.
Kadmijum je odsutan um element, tj. gotovo da ne stvara svoje minerale, a nalazišta takvih minerala uopće nisu poznata. Kadmijum je prisutan u rudama drugih metala u koncentracijama od stotih i hiljaditih delova procenta. Neke rude koje sadrže 1-1,5% kadmijuma smatraju se izuzetno bogatim ovim metalom.
Jedini mineral kadmija od bilo kakvog interesa je njegov prirodni sulfid, zelenokit ili kadmijum blenda. Prilikom razvoja ležišta rude cinka, zelenokit se iskopava zajedno sa fireitom i završava u fabrikama cinka. Tokom prerade, kadmijum se koncentriše u nekim međuproizvodima procesa, iz kojih se potom ekstrahuje.
Dakle, prava sirovina za proizvodnju kadmija su kolači iz postrojenja za proizvodnju cink elektrolita, topionica olova i bakra.
Proizvodnja je prvi put organizirana u Gornjoj Šleziji 1829. godine.
Trenutno se u svijetu proizvodi preko 10.000 tona kadmijuma godišnje.
Primena kadmijuma.
Najveći dio industrijske potrošnje kadmijuma dolazi od kadmijuma zaštitni premazi, štiti metale od korozije. Ovi premazi imaju značajnu prednost u odnosu na nikl, cink ili kalaj, jer... ne ljušti se s dijelova kada se deformiše.
Kadmijumski premazi su u nekim slučajevima superiorniji od svih ostalih: 1) u zaštiti od morska voda, 2) za delove koji rade u zatvorenim prostorima sa visokom vlažnošću, 3) za zaštitu električnih kontakata.
Drugo područje primjene kadmijuma je proizvodnja legure. Legure kadmijuma su srebrno-bijele, duktilne i lako se obrađuju. Legure kadmija sa malim dodatkom nikla, bakra i srebra koriste se za izradu ležajeva za moćne brodske, avionske i automobilske motore.
Bakarna žica sa dodatkom samo 1% kadmijuma je dvostruko jača, dok njena električna provodljivost neznatno opada.
Bakar-kadmijum legura sa dodatkom cirkonija ima još veću čvrstoću i koristi se za visokonaponske dalekovode.
Čisti kadmijum, zbog svog izuzetnog svojstva - visokog poprečnog preseka hvatanja toplotnih neutrona, koristi se za proizvodnju kontrolnih i hitnih štapova nuklearnih reaktora na sporim neutronima.
IN nakit Koriste se legure zlata i kadmijuma. Promjenom omjera komponenti dobijaju se različite nijanse boja.
Nikl-kadmijum baterije, čak i potpuno ispražnjeni ne postaju potpuno neupotrebljivi.
Koristi se kadmijum amalgam u stomatologiji za pravljenje punjenja.
Biološka svojstva kadmijum
Kadmijumske prevlake nisu prihvatljive kada moraju doći u kontakt sa hranom. Sam metal je netoksičan, ali izuzetno otrovno rastvorljiva jedinjenja kadmijuma. Štaviše, opasan je svaki način njihovog ulaska u tijelo iu bilo kojem stanju (rastvor, prašina, dim, magla). U pogledu toksičnosti, kadmijum nije inferioran živi i arseniku. Jedinjenja kadmijuma deluju depresivno na nervni sistem, utiču na respiratorni trakt i izazivaju promene unutrašnje organe.
Velike koncentracije kadmijuma mogu dovesti do akutnog trovanja: minut boravka u prostoriji koja sadrži 2500 mg/m 3 njegovih spojeva dovodi do smrti. Kod akutnog trovanja simptomi oštećenja se ne razvijaju odmah, već nakon određenog latentnog perioda, koji može trajati od 1-2 do 30-40 sati.
Uprkos svojoj toksičnosti, dokazano je da je kadmijum element u tragovima vitalan za razvoj živih organizama. Njegove funkcije su još uvijek nejasne. Prihranjivanje biljaka povoljno utiče na njihov razvoj.
Sadržaj članka
KADMIJUM(Kadmijum) Cd, je hemijski element grupe II Periodni sistem. Atomski broj 48, relativna atomska masa 112,41. Prirodni kadmij se sastoji od osam stabilnih izotopa: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,2%) 114 Cd (28,85%) i 116 Cd (7,58%). Oksidacijsko stanje +2, rijetko +1.
Kadmijum je 1817. godine otkrio njemački hemičar Friedrich Stromeyer Friedrich (1776–1835).
Prilikom provjere cink oksida koji proizvodi jedna od tvornica Schenebec, pojavila se sumnja da sadrži primjesu arsena. Kada se lijek otopi u kiselini i kroz otopinu propušta sumporovodik, nastao je žuti talog sličan arsenovom sulfidima, ali je detaljnija provjera pokazala da ovog elementa nema. Za konačni zaključak, uzorak sumnjivog cinkovog oksida i drugih preparata cinka (uključujući cink karbonat) iz iste fabrike poslat je Friedrichu Strohmeyeru, koji je od 1802. godine bio na katedru hemije na Univerzitetu u Getingenu i na poziciji generalnog inspektora Hanoverske apoteke.
Kalcinirajući cink karbonat, Strohmeyer je dobio oksid, ali ne bijeli, kako je trebao biti, već žućkast. Pretpostavio je da je boja uzrokovana primjesom gvožđa, ali se ispostavilo da gvožđa nema. Strohmeyer je potpuno analizirao preparate cinka i otkrio da se žuta boja pojavila zbog novog elementa. Ime je dobio po rudi cinka u kojoj je pronađen: grčka riječ kadmeia, "kadmijum zemlja" - drevno ime Smithsonite ZnCO 3 . Ova riječ, prema legendi, potiče od imena Feničana Kadmusa, koji je navodno prvi pronašao cink kamen i primijetio njegovu sposobnost da bakru (kada se istopi iz rude) daje zlatnu boju. Isto ime dobio je i junak starogrčke mitologije: prema jednoj legendi, Kadmo je u teškom dvoboju pobijedio Zmaja i na njegovoj zemlji sagradio tvrđavu Kadmeju, oko koje je tada izrastao grad sa sedam vrata Teba.
Rasprostranjenost kadmijuma u prirodi i njegova industrijska ekstrakcija.
Sadržaj kadmijuma u zemljinoj kori je 1,6·10–5%. Po obilju je blizak antimonu (2·10–5%) i dvostruko češći od žive (8·10–6%). Kadmijum se karakteriše migracijom u vrućim podzemnim vodama zajedno sa cinkom i drugim hemijski elementi, skloni stvaranju prirodnih sulfida. Koncentriše se u hidrotermalnim sedimentima. Vulkanske stijene sadrže do 0,2 mg kadmijuma po kg, od sedimentnih stijena najbogatije su kadmijem gline - do 0,3 mg/kg, au manjoj mjeri krečnjaci i pješčenici (oko 0,03 mg/kg). Prosječan sadržaj kadmijuma u zemljištu je 0,06 mg/kg.
Kadmijum ima svoje minerale - zelenokit CdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Međutim, oni ne formiraju sopstvene depozite. Jedini industrijski značajan izvor kadmijuma su rude cinka, gdje se nalazi u koncentracijama od 0,01-5%. Kadmijum se takođe akumulira u galenit (do 0,02%), halkopirit (do 0,12%), pirit (do 0,02%), stanit (do 0,2%). Ukupni svjetski resursi kadmijuma procjenjuju se na 20 miliona tona, industrijski - na 600 hiljada tona.
Karakteristike jednostavne supstance i industrijska proizvodnja metalnog kadmija.
Kadmijum – srebro solidan sa plavkastim odsjajem na svježoj površini, mekan, savitljiv, savitljiv metal, lako se valja u listove, lako se polira. Poput kalaja, kadmijumski štapići daju zvuk pucanja kada se savijaju. Topi se na 321,1°C, ključa na 766,5°C, gustina je 8,65 g/cm 3, što mu omogućava da se klasifikuje kao teški metal.
Kadmijum je stabilan na suvom vazduhu. Na vlažnom zraku brzo blijedi, a kada se zagrije lako stupa u interakciju s kisikom, sumporom, fosforom i halogenima. Kadmijum ne reaguje sa vodonikom, azotom, ugljenikom, silicijumom i borom.
Kadmijumska para stupa u interakciju sa vodenom parom i oslobađa vodonik. Kiseline rastvaraju kadmijum i formiraju soli ovog metala. Kadmijum redukuje amonijum nitrat u koncentrovanim rastvorima u amonijum nitrit. Oksidira do vodeni rastvor katjoni nekih metala, kao što su bakar(II) i gvožđe(III). Za razliku od cinka, kadmijum ne stupa u interakciju sa alkalnim rastvorima.
Glavni izvori kadmijuma su intermedijarni proizvodi proizvodnje cinka. Metalni precipitati dobijeni prečišćavanjem rastvora cink sulfata delovanjem cinkove prašine sadrže 2-12% kadmijuma. Frakcije nastale destilacijom cinka sadrže 0,7-1,1% kadmijuma, a frakcije dobijene rektifikacionim prečišćavanjem cinka sadrže do 40% kadmijuma. Kadmijum se takođe izdvaja iz prašine iz topionica olova i bakra (može sadržati do 5% i 0,5% kadmijuma, respektivno). Prašina se obično tretira koncentriranom sumpornom kiselinom, a zatim se kadmijum sulfat ispira vodom.
Kadmijum spužva se taloži iz rastvora kadmijum sulfata dejstvom cinkove prašine, zatim se rastvori u sumpornoj kiselini i rastvor se pročišćava od nečistoća dejstvom cink oksida ili natrijum karbonata, kao i metodama jonske izmene. Metalni kadmij se izoluje elektrolizom na aluminijskim katodama ili redukcijom cinkom.
Da bi se uklonio cink i olovo, kadmijum se topi ispod sloja alkalije. Talina se tretira aluminijumom kako bi se uklonio nikl i amonijum hlorid da bi se uklonio talij. Dodatnim metodama prečišćavanja moguće je dobiti kadmij sa sadržajem nečistoća od 10-5% po težini.
Godišnje se proizvede oko 20 hiljada tona kadmijuma. Obim njegove proizvodnje je u velikoj mjeri vezan za obim proizvodnje cinka.
Najvažnije područje primjene kadmija je proizvodnja hemijskih izvora energije. Kadmijum elektrode se koriste u baterijama i akumulatorima. Negativne ploče nikl-kadmijum baterija su napravljene od gvozdenih mreža sa kadmijumskim sunđerom kao aktivnim agensom. Pozitivne ploče su obložene nikl hidroksidom. Elektrolit je rastvor kalijum hidroksida. Kompaktne baterije za vođene projektile također se izrađuju na bazi kadmijuma i nikla, samo u ovom slučaju se kao osnova ne postavljaju željezne, već niklovane mreže.
Procesi koji se odvijaju u nikl-kadmijum alkalnoj bateriji mogu se opisati opštom jednačinom:
Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2
Nikl-kadmijum alkalne baterije su pouzdanije od olovnih baterija. Ovi izvori struje odlikuju se visokim električnim karakteristikama, stabilnim radom i dugim vijekom trajanja. Mogu se napuniti za samo sat vremena. Međutim, nikl-kadmijumske baterije se ne mogu puniti bez prethodnog potpunog pražnjenja (u tom pogledu one su inferiorne od metal-hidridnih baterija).
Kadmijum se široko koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, posebno kada dođu u kontakt sa morskom vodom. Najvažniji dijelovi brodova, aviona, kao i raznih proizvoda namijenjenih za rad u tropskim klimatskim uvjetima su kadmijirani. Ranije su gvožđe i drugi metali bili presvučeni kadmijem uranjanjem proizvoda u rastopljeni kadmijum, a sada se kadmijumski premaz nanosi elektrolitički.
Kadmijumski premazi imaju neke prednosti u odnosu na cink premaze: otporniji su na koroziju i lakše ih je napraviti ravnomernim i glatkim. Visoka duktilnost takvih premaza osigurava nepropusnost navojnih spojeva. Osim toga, kadmijum je, za razliku od cinka, stabilan u alkalnoj sredini.
Međutim, kadmijum ima svoje probleme. Kada se kadmij elektrolitički nanosi na čelični dio, vodik koji se nalazi u elektrolitu može prodrijeti u metal. Uzrokuje takozvano vodikovo krhkost u čelicima visoke čvrstoće, što dovodi do neočekivanog kvara metala pod opterećenjem. Da bi se spriječio ovaj fenomen, u kadmijske prevlake se unosi aditiv titana.
Osim toga, kadmijum je toksičan. Stoga, iako se kadmij kalaj koristi prilično široko, zabranjeno ga je koristiti za proizvodnju kuhinjskog pribora i posuda za hranu.
Otprilike desetina svjetske proizvodnje kadmijuma troši se na proizvodnju legura. Legure kadmija koriste se uglavnom kao antifrikcioni materijali i lemovi. Legura, koja sadrži 99% kadmijuma i 1% nikla, koristi se za proizvodnju ležajeva koji rade u automobilskim, avionskim i brodskim motorima na visokim temperaturama. Budući da kadmij nije dovoljno otporan na kiseline, uključujući organske kiseline sadržane u mazivima, legure na bazi kadmijuma ponekad se oblažu indijem.
Legiranje bakra sa malim dodacima kadmijuma omogućava da žice na električnim transportnim linijama budu otpornije na habanje. Bakar s dodatkom kadmijuma gotovo se ne razlikuje po električnoj vodljivosti od čistog bakra, ali je primjetno bolji u čvrstoći i tvrdoći.
Kadmijum je uključen u Woodov metal, legura niskog taljenja koja sadrži 50% bizmuta, 25% olova, 12,5% kositra, 12,5% kadmijuma. Drvna legura se može rastopiti u kipućoj vodi. Zanimljivo je da su prva slova od komponente Woodove legure čine skraćenicu VOSK. Izumio ju je 1860. godine ne baš poznati engleski inženjer B. Wood. Ovaj izum se često pogrešno pripisuje njegovom imenjaku - poznatom američkom fizičaru Robertu Williamsu Woodu, koji je rođen samo osam godina. Legure kadmijuma niskog topljenja koriste se kao materijal za izradu tankih i složenih odlivaka, u automatskim protivpožarnim sistemima, za lemljenje stakla na metal. Lemovi koji sadrže kadmijum su prilično otporni na temperaturne fluktuacije.
Nagli porast potražnje za kadmijem počeo je 1940-ih i bio je povezan s upotrebom kadmija u nuklearnoj industriji - otkriveno je da apsorbira neutrone i od njega su se počele izrađivati upravljačke i hitne šipke nuklearnih reaktora. Sposobnost kadmijuma da apsorbuje neutrone strogo definisanih energija koristi se u proučavanju energetskih spektra neutronskih snopova.
Jedinjenja kadmijuma.
Kadmijum formira binarna jedinjenja, soli i brojne komplekse, uključujući organometalne, jedinjenja. U otopinama su povezane molekule mnogih soli, posebno halogenida. Rastvori imaju blago kiselu sredinu zbog hidrolize. Pri izlaganju alkalnim rastvorima, počevši od pH 7-8, bazne soli se talože.
Kadmijum oksid CdO se dobija reakcijom jednostavne supstance ili kalcinacijom kadmijum hidroksida ili karbonata. U zavisnosti od "termalne istorije" može biti zelenkasto-žuta, smeđa, crvena ili skoro crna. To je dijelom zbog veličine čestica, ali je uglavnom rezultat defekata kristalna rešetka. Iznad 900°C, kadmijum oksid je isparljiv, a na 1570°C potpuno sublimira. Ima svojstva poluprovodnika.
Kadmijum oksid je lako rastvorljiv u kiselinama i slabo rastvorljiv u alkalijama, lako se redukuje vodonikom (na 900°C), ugljen monoksidom (iznad 350°C) i ugljenikom (iznad 500°C).
Kadmijum oksid se koristi kao materijal za elektrode. Uključuje se u ulja za podmazivanje i serije za proizvodnju specijalnih stakala. Kadmijum oksid katalizira brojne reakcije hidrogenacije i dehidrogenacije.
Kadmijum hidroksid Cd(OH) 2 precipitira kao bijeli talog iz vodenih rastvora soli kadmijuma(II) kada se doda alkalija. Kada je izložen veoma koncentriranim rastvorima alkalija, pretvara se u hidroksokadmate, kao što je Na2. Kadmijum hidroksid reaguje sa amonijakom da formira rastvorljive komplekse:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 6H 2 O
Osim toga, kadmijum hidroksid prelazi u rastvor pod uticajem cijanida alkalnih elemenata. Iznad 170°C razlaže se do kadmijum oksida. Interakcija kadmij hidroksida sa vodikovim peroksidom u vodenoj otopini dovodi do stvaranja peroksida različitih sastava.
Kadmijum hidroksid se koristi za dobijanje drugih jedinjenja kadmija, a takođe i kao analitički reagens. Dio je kadmijumskih elektroda u izvorima struje. Osim toga, kadmijum hidroksid se koristi u ukrasnim staklima i emajlima.
Kadmijum fluorid CdF 2 je slabo rastvorljiv u vodi (4,06% težinski na 20°C), nerastvorljiv u etanolu. Može se dobiti djelovanjem fluora na metal ili fluorovodonika na kadmijum karbonat.
Kadmijum fluorid se koristi kao optički materijal. Komponenta je nekih stakla i fosfora, kao i čvrstih elektrolita u hemijskim izvorima struje.
Kadmijum hlorid CdCl 2 je visoko rastvorljiv u vodi (53,2% po težini na 20°C). Njegova kovalentna priroda ga čini relativnom niske temperature topljenje (568,5°C), kao i rastvorljivost u etanolu (1,5% na 25°C).
Kadmijum hlorid se dobija reakcijom kadmijuma sa koncentrovanim hlorovodonične kiseline ili hlorisanje metala na 500°C.
Kadmijum hlorid je komponenta elektrolita u kadmijum galvanskim ćelijama i sorbenata u gasnoj hromatografiji. Dio je nekih rješenja u fotografiji, katalizatora u organskoj sintezi i fluksa za uzgoj poluvodičkih kristala. Koristi se kao jedkasto sredstvo za bojenje i štampanje tkanina. Organska jedinjenja kadmijuma se dobijaju iz kadmijum hlorida.
Kadmijum bromid CdBr 2 formira ljuskave kristale sa bisernim sjajem. Veoma je higroskopan, visoko rastvorljiv u vodi (52,9% težinski na 25°C), metanolu (13,9% težinski na 20°C), etanolu (23,3% težinski na 20°C).
Kadmijum bromid se dobija bromiranjem metala ili delovanjem bromovodonika na kadmijum karbonat.
Kadmijum bromid služi kao katalizator u organskoj sintezi, stabilizator je fotografskih emulzija i komponenta vibrirajućih kompozicija u fotografiji.
Kadmijum jodid CdI 2 formira sjajne kristale u obliku lista, imaju slojevitu (dvodimenzionalnu) kristalnu strukturu. Poznato je do 200 politipova kadmijum jodida, koji se razlikuju po redosledu slojeva sa heksagonalnim i kubičnim bliskim pakovanjem.
Za razliku od drugih halogena, kadmijum jodid nije higroskopan. Vrlo je rastvorljiv u vodi (46,4% po težini na 25°C). Kadmijum jodid se dobija jodiranjem metala zagrevanjem ili u prisustvu vode, kao i delovanjem jodida vodika na kadmijum karbonat ili oksid.
Kadmijum jodid služi kao katalizator u organskoj sintezi. Komponenta je pirotehničkih kompozicija i maziva.
Kadmijum sulfid CdS je vjerovatno bio prvi spoj ovog elementa za koji se industrija zainteresirala. Formira limun-žute do narandžasto-crvene kristale. Kadmijum sulfid ima poluprovodna svojstva.
Ovo jedinjenje je praktično nerastvorljivo u vodi. Takođe je otporan na rastvore alkalija i većinu kiselina.
Kadmijum sulfid se dobija interakcijom kadmijuma i para sumpora, taloženjem iz rastvora pod uticajem vodonik sulfida ili natrijum sulfida i reakcijama između kadmijuma i organosumpornih jedinjenja.
Kadmijum sulfid je važna mineralna boja, koja se ranije zvala kadmijum žuta.
U farbarskom poslu, kadmijum žuti se kasnije počeo sve više koristiti. Njime su posebno farbani putnički automobili jer je, između ostalih prednosti, ova boja dobro odolijevala dimu lokomotive. Kadmijum sulfid se takođe koristio kao bojilo u proizvodnji tekstila i sapuna. Odgovarajuće koloidne disperzije su korištene za dobijanje obojenih prozirnih stakala.
Posljednjih godina čisti kadmijum sulfid zamjenjuju jeftiniji pigmenti - kadmopon i cink-kadmijum litopon. Kadmopon je mješavina kadmijum sulfida i barijum sulfata. Dobija se mešanjem dva rastvorljive soli– kadmijum sulfat i barijum sulfid. Kao rezultat, formira se talog koji sadrži dvije nerastvorljive soli:
CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Í̈
Cink-kadmijum litopon takođe sadrži cink sulfid. Prilikom izrade ove boje istovremeno se talože tri soli. Litopon je krem boje ili boje slonovače.
Uz dodatak kadmijum selenida, cink sulfida, živinog sulfida i drugih spojeva, kadmijum sulfid proizvodi termički stabilne pigmente jarkih boja u rasponu od blijedo žute do tamno crvene.
Kadmijum sulfid daje plamenu plavu boju. Ovo svojstvo se koristi u pirotehnici.
Osim toga, kadmijum sulfid se koristi kao aktivni medij u poluvodičkim laserima. Može se koristiti kao materijal za proizvodnju fotoćelija, solarnih ćelija, fotodioda, LED dioda i fosfora.
Kadmijum selenid CdSe formira tamnocrvene kristale. Nerastvorljiv je u vodi i razlaže se sa hlorovodoničnom, azotnom i sumpornom kiselinom. Kadmijum selenid se dobija spajanjem jednostavnih supstanci ili iz gasovitih kadmijuma i selena, kao i taloženjem iz rastvora kadmij sulfata pod dejstvom vodonik selenida, reakcijom kadmij sulfida sa selenskom kiselinom i interakcijom između kadmijuma i organoselenijumskih jedinjenja. .
Kadmijum selenid je fosfor. Služi kao aktivni medij u poluvodičkim laserima i materijal je za proizvodnju fotootpornika, fotodioda i solarnih ćelija.
Kadmijum selenid je pigment za emajle, glazure i umetničke boje. Rubinsko staklo je obojeno kadmijum selenidom. Upravo je to, a ne krom-oksid, kao u samom rubinu, učinio zvijezde moskovskog Kremlja rubin crvenim.
Kadmijum telurid CdT može imati boju od tamno sive do tamno smeđe. Nije rastvorljiv u vodi, ali se razlaže koncentrisanim kiselinama. Nastaje interakcijom tečnog ili plinovitog kadmijuma i telura.
Kadmijum telurid, koji ima poluvodička svojstva, koristi se kao detektor rendgenskih zraka i gama zračenja, a živa-kadmijum telurid je našao široku primenu (posebno u vojne svrhe) u IC detektorima za termičke slike.
Kada se naruši stehiometrija ili se uvedu nečistoće (na primjer, atomi bakra i hlora), kadmijum telurid dobija fotosenzitivna svojstva. Koristi se u elektrofotografiji.
Organska jedinjenja kadmijuma CdR 2 i CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 i drugi ugljovodonični radikali, X - halogeni, OR, SR, itd.) se obično dobijaju iz odgovarajućih Grignardovih reagenasa. Oni su manje termički stabilni od svojih kolega cinka, ali su općenito manje reaktivni (obično nezapaljivi na zraku). Njihova najvažnija primjena je proizvodnja ketona iz kiselih klorida.
Biološka uloga kadmijuma.
Kadmij se nalazi u organizmima gotovo svih životinja (kod kopnenih životinja iznosi oko 0,5 mg na 1 kg mase, a kod morskih životinja od 0,15 do 3 mg/kg). Istovremeno se smatra jednim od najotrovnijih teških metala.
Kadmijum se u organizmu koncentriše uglavnom u bubrezima i jetri, dok se sadržaj kadmijuma u organizmu povećava sa starošću. Akumulira se u obliku kompleksa sa proteinima koji učestvuju u enzimskim procesima. Ulazeći u tijelo izvana, kadmijum djeluje inhibitorno na brojne enzime, uništavajući ih. Njegovo djelovanje temelji se na vezivanju -SH grupe cisteinskih ostataka u proteinima i inhibiciji SH enzima. Također može inhibirati djelovanje enzima koji sadrže cink zamjenjujući cink. Zbog blizine jonskih radijusa kalcijuma i kadmijuma, može zamijeniti kalcij u koštanom tkivu.
Ljudi se kadmijumom truju pitkom vodom kontaminiranom otpadom koji sadrži kadmijum, kao i povrćem i žitaricama koje rastu na zemljištima koja se nalaze u blizini rafinerija nafte i metalurških postrojenja. Pečurke imaju posebnu sposobnost akumulacije kadmijuma. Prema nekim izvještajima, sadržaj kadmija u gljivama može doseći jedinice, desetine, pa čak i 100 ili više miligrama po kg vlastite težine. Jedinjenja kadmijuma su među štetne materije sadržane u duvanskom dimu (jedna cigareta sadrži 1-2 mcg kadmijuma).
Klasičan primjer kroničnog trovanja kadmijem je bolest koja je prvi put opisana u Japanu 1950-ih i nazvana “itai-itai”. Bolest je bila praćena jakim bolovima u lumbalnoj regiji i bolovima u mišićima. Pojavio se i karakteristične karakteristike ireverzibilno oštećenje bubrega. Stotine su snimljene smrti"Itai-itai." Bolest je postala raširena zbog velikog zagađenja okruženje u Japanu u to vrijeme i specifičnosti japanske prehrane - uglavnom pirinač i morski plodovi (sposobni su akumulirati kadmij u visokim koncentracijama). Istraživanja su pokazala da su oni sa "Itai-Itai" unosili do 600 mcg kadmijuma dnevno. Nakon toga, kao rezultat mjera zaštite okoliša, učestalost i težina sindroma poput “Itai-Itai” značajno su se smanjile.
U SAD je pronađena veza između nivoa kadmijuma u atmosferi i učestalosti smrti od kardiovaskularnih bolesti.
Smatra se da oko 1 mcg kadmijuma na 1 kg tjelesne težine može ući u ljudski organizam dnevno bez štete po zdravlje. Voda za piće ne bi trebalo da sadrži više od 0,01 mg/l kadmijuma. Protuotrov za trovanje kadmijumom je selen, ali konzumiranje hrane bogate ovim elementom dovodi do smanjenja sadržaja sumpora u organizmu, u kom slučaju kadmijum ponovo postaje opasan.
Elena Savinkina
