Pada tahun 1968, sebuah artikel muncul di majalah terkenal berjudul “Cadmium and the Heart.” Dikatakan bahwa Dr. Carroll, seorang pejabat kesehatan AS, telah menemukan hubungan antara kadar kadmium di atmosfer dan kejadian kematian akibat penyakit kardiovaskular. Jika, katakanlah, di kota A kandungan kadmium di udara lebih tinggi daripada di kota B, maka pasien jantung di kota A meninggal lebih awal dibandingkan jika mereka tinggal di kota B. Carroll membuat kesimpulan ini setelah menganalisis data di 28 kota. Ngomong-ngomong, di grup A ada pusat-pusat seperti New York, Chicago, Philadelphia...
Jadi sekali lagi mereka menuduh suatu unsur yang dibuka dalam botol farmasi mengandung racun!
Elemen dari botol farmasi
Tidak mungkin ada apoteker Magdeburg yang mengucapkan ungkapan terkenal walikota: "Saya mengundang Anda, Tuan-tuan, untuk memberi tahu Anda kabar buruk," tetapi mereka memiliki satu kesamaan dengannya: mereka takut pada auditor.
Dokter distrik Rolov memiliki temperamen yang keras. Oleh karena itu, pada tahun 1817, ia memerintahkan penarikan dari penjualan semua sediaan yang mengandung seng oksida yang diproduksi di pabrik Schenebec milik Herman. Oleh penampilan narkoba, dia menduga zinc oksida mengandung arsenik! (Seng oksida masih digunakan untuk penyakit kulit; salep, bubuk, dan emulsi dibuat darinya.)
Untuk membuktikan bahwa dia benar, auditor yang ketat melarutkan oksida yang dicurigai dalam asam dan melewatkan hidrogen sulfida melalui larutan ini: terbentuk endapan kuning. Arsenik sulfida hanya berwarna kuning!
Pemilik pabrik mulai menentang keputusan Rolov. Dia sendiri adalah seorang ahli kimia dan, setelah menganalisis Sampel Produk secara pribadi, tidak menemukan adanya arsenik di dalamnya. Dia melaporkan hasil analisisnya kepada Rolov, dan pada saat yang sama kepada otoritas negara bagian Hanover. Pihak berwenang, tentu saja, meminta sampel dikirim untuk dianalisis ke salah satu ahli kimia terkemuka. Diputuskan bahwa hakim dalam perselisihan antara Rolov dan Hermann adalah Profesor Friedrich Strohmeyer, yang sejak 1802 menduduki departemen kimia di Universitas Göttingen dan jabatan inspektur jenderal semua apotek di Hanoverian.
Strohmeyer tidak hanya dikirimi seng oksida, tetapi juga sediaan seng lainnya dari pabrik Herman, termasuk ZnC0 3, dari mana oksida ini diperoleh. Setelah mengkalsinasi seng karbonat, Strohmeyer memperoleh oksida, tetapi tidak putih, sebagaimana mestinya, tetapi kekuningan. Pemilik pabrik menjelaskan pewarnaan tersebut sebagai pengotor besi, namun Strohmeyer tidak puas dengan penjelasan tersebut. Setelah membeli lebih banyak sediaan seng, dia melakukan analisis lengkap tanpa itu tenaga kerja khusus menyoroti elemen yang menyebabkan menguning. Analisis menyebutkan bahwa itu bukan arsenik (seperti yang diklaim Rolov), tetapi juga bukan besi (seperti yang diklaim Herman).
Friedrich Strohmeyer (1776-1835) Itu adalah logam baru yang sebelumnya tidak dikenal, sifat kimia sangat mirip dengan seng. Hanya hidroksidanya, tidak seperti Zn(OH) 2, yang tidak bersifat amfoter, tetapi memiliki sifat basa yang nyata.
Dalam bentuk bebasnya, unsur baru ini berupa logam berwarna putih, lunak dan tidak terlalu kuat, bagian atasnya dilapisi lapisan oksida kecoklatan. Strohmeier menyebut logam ini kadmium, dengan jelas mengisyaratkan asal usul “seng”: kata Yunani telah lama digunakan untuk menyebut bijih seng dan seng oksida.
Pada tahun 1818, Strohmeyer menerbitkan informasi rinci tentang unsur kimia baru, dan prioritasnya segera dilanggar. Yang pertama berbicara adalah Rolov yang sebelumnya percaya bahwa obat-obatan dari pabrik Herman mengandung arsenik. Segera setelah Strohmeyer, ahli kimia Jerman lainnya, Kersten, menemukan unsur baru dalam bijih seng Silesia dan menamakannya mellin (dari bahasa Latin mellinus - “kuning seperti quince”) karena warna endapan yang terbentuk oleh aksi hidrogen sulfida. Namun hal itu sudah ditemukan oleh Strohmeyer kadmium. Belakangan, dua nama lagi diusulkan untuk unsur ini: klaprotium - untuk menghormati ahli kimia terkenal Martin Klaproth dan junonium - setelah penemuan asteroid Juno pada tahun 1804. Namun nama yang diberikan kepada unsur tersebut oleh penemunya tetap menjadi nama yang mapan. Benar, yang pertama dalam literatur kimia Rusia setengah abad ke-19 V. kadmium sering disebut kadmium.
Tujuh warna pelangi
Kadmium sulfida CdS mungkin merupakan senyawa pertama dari unsur No. 48 yang menjadi minat industri. CdS berbentuk kristal kubik atau heksagonal dengan massa jenis 4,8 g/cm 3 . Warnanya berkisar dari kuning muda hingga oranye-merah (tergantung metode memasaknya). Sulfida ini praktis tidak larut dalam air; juga tahan terhadap larutan alkali dan sebagian besar asam. Dan mendapatkan CdS cukup sederhana: cukup lewati, seperti yang dilakukan Strohmeyer dan Rolov, hidrogen sulfida melalui larutan asam yang mengandung ion Cd 2+. Ini juga dapat diperoleh melalui reaksi pertukaran antara garam kadmium terlarut, misalnya CdS0 4, dan sulfida terlarut apa pun.
CdS adalah pewarna mineral yang penting. Dulu disebut kadmium kuning. Inilah yang mereka tulis tentang kadmium kuning dalam “Ensiklopedia Teknis” Rusia pertama, yang diterbitkan pada awal abad ke-20.
“Warna kuning muda, dimulai dengan kuning lemon, diperoleh dari larutan kadmium sulfat murni yang asam lemah dan netral, dan ketika kadmium sulfida diendapkan dengan larutan natrium sulfida, diperoleh warna kuning yang lebih gelap. Peran penting dalam produksi kadmium kuning dimainkan oleh adanya pengotor logam lain, misalnya seng, dalam larutan. Jika yang terakhir hadir bersama dengan kadmium dalam larutan, maka setelah pengendapan, catnya berwarna kuning kusam dengan warna keputihan... Dengan satu atau lain cara, Anda bisa mendapatkan kadmium kuning dalam enam warna, mulai dari kuning lemon hingga oranye ... Cat jadi ini memiliki kilau yang sangat indah kuning. Ia cukup konstan terhadap basa lemah dan asam, dan sama sekali tidak sensitif terhadap hidrogen sulfida; oleh karena itu ia dicampur kering dengan ultramarine dan menghasilkan pewarna hijau yang sangat baik, yang dalam perdagangan disebut hijau kadmium.
Jika dicampur dengan minyak pengering, ia berfungsi seperti cat minyak dalam lukisan; Ini sangat buram, namun karena harga pasarnya yang tinggi, ia digunakan terutama dalam lukisan sebagai cat minyak atau cat air, serta untuk pencetakan. Karena ketahanannya yang tinggi terhadap api, ia digunakan untuk melukis di atas porselen.”
Tinggal menambahkan bahwa kadmium kuning kemudian mulai digunakan lebih luas “dalam industri lukisan”. Khususnya, mobil penumpang dicat dengan cat tersebut karena, antara lain, cat ini tahan terhadap asap lokomotif dengan baik. Sebagai zat pewarna, kadmium sulfida juga digunakan dalam produksi tekstil dan sabun.
Tapi di tahun terakhir industri semakin jarang menggunakan kadmium sulfida murni - harganya masih mahal. Itu digantikan oleh zat yang lebih murah - kadmopon dan seng-kadmium lithopon.
Reaksi menghasilkan kadmopon adalah contoh klasik pembentukan dua endapan secara bersamaan, ketika praktis tidak ada yang tersisa dalam larutan kecuali air:
CdSO 4 4- BaS (kedua garam larut dalam air) _*CdS J + BaS04 J .
Cadmopon adalah campuran kadmium sulfida dan barium sulfat. Komposisi kuantitatif campuran ini bergantung pada konsentrasi larutan. Sangat mudah untuk memvariasikan komposisi, dan karenanya warna pewarnanya.
Litopon seng-kadmium juga mengandung seng sulfida. Saat membuat pewarna ini, tiga garam mengendap secara bersamaan. Warna lithopone krem atau gading.
Seperti yang telah kita lihat, benda nyata dapat dicat dengan bantuan kadmium sulfida dalam tiga warna: oranye, hijau (hijau kadmium) dan semua warna kuning, tetapi kadmium sulfida memberi warna berbeda pada nyala api - biru. Properti ini digunakan dalam kembang api.
Jadi, hanya dengan menggabungkan elemen 48, Anda bisa mendapatkan empat dari tujuh warna pelangi. Hanya tersisa warna merah, biru dan ungu. Anda dapat memperoleh warna api biru atau ungu dengan menambahkan pancaran kadmium sulfida dengan bahan tambahan kembang api tertentu - hal ini tidak akan sulit bagi ahli kembang api berpengalaman.
Dan warna merah dapat diperoleh dengan menggunakan senyawa lain dari unsur No. 48 - selenidanya. CdSe digunakan sebagai cat artistik, yang sangat berharga. Kaca rubi diwarnai dengan kadmium selenida; dan bukan kromium oksida, seperti pada batu delima itu sendiri, melainkan kadmium selenida yang membuat bintang-bintang Kremlin Moskow menjadi merah delima.
Namun, nilai garam kadmium sangat besar kurang dari nilainya logam itu sendiri.
Pembesar-besaran merusak reputasi
Jika Anda membuat diagram dengan tanggal pada sumbu horizontal dan permintaan kadmium pada sumbu vertikal, Anda akan mendapatkan kurva menaik. Produksi elemen ini terus meningkat, dan “lompatan” paling tajam terjadi pada tahun 40-an abad kita. Pada saat inilah kadmium berubah menjadi bahan strategis - kendali dan batang darurat reaktor nuklir mulai dibuat darinya.
Dalam literatur populer, kita dapat menemukan pernyataan bahwa jika bukan karena batang yang menyerap kelebihan neutron, reaktor akan “rusak” dan berubah menjadi bom atom. Hal ini tidak sepenuhnya benar. Agar hal itu terjadi ledakan nuklir, banyak syarat yang harus dipenuhi (ini bukan tempatnya untuk membicarakannya secara mendetail, tetapi Anda tidak dapat menjelaskan ET0 secara singkat). Sebuah reaktor yang reaksi berantainya menjadi tidak terkendali tidak serta merta meledak, tetapi bagaimanapun juga akan terjadi kecelakaan serius yang menimbulkan biaya material yang sangat besar. Dan terkadang tidak hanya materi... Jadi peran batang pengatur dan pengatur, dan tanpa berlebihan, cukup
Pernyataan tersebut juga tidak akurat (lihat, misalnya, buku terkenal II. R. Taube dan E. I. Rudenko “Dari hidrogen ke…”. M., 1970), bahwa kadmium merupakan bahan yang paling cocok untuk membuat batang dan mengatur fluks neutron. Jika sebelum kata "neutron" ada juga "termal", maka pernyataan ini akan menjadi benar-benar akurat.
Neutron, seperti diketahui, memiliki energi yang sangat bervariasi. Ada neutron berenergi rendah - energinya tidak melebihi 10 kiloelektronvolt (keV). Ada neutron cepat - dengan energi lebih dari 100 keV. Dan sebaliknya, ada yang berenergi rendah - neutron termal dan "dingin". Energi yang pertama diukur dalam seperseratus elektronvolt, sedangkan yang kedua kurang dari 0,005 eV.
Pada awalnya, kadmium ternyata menjadi bahan “batang” utama, terutama karena ia menyerap neutron termal dengan baik. Semua reaktor pada awal “zaman atom” (dan reaktor pertama dibangun oleh Enrich Fermi pada tahun 1942) beroperasi dengan neutron termal. Hanya beberapa tahun kemudian menjadi jelas bahwa reaktor neutron cepat - plutonium-239 - lebih menjanjikan baik dalam hal energi maupun produksi bahan bakar nuklir. Dan menentang neutron cepat kadmium tidak berdaya, tidak menundanya.
Oleh karena itu, peran kadmium dalam konstruksi reaktor tidak boleh dilebih-lebihkan. Dan juga karena karakteristik fisikokimia Logam ini (kekuatan, kekerasan, tahan panas - titik lelehnya hanya 321 ° C) menyisakan banyak hal yang diinginkan. Dan juga karena, tanpa berlebihan, peran kadmium dalam teknologi nuklir cukup signifikan.
Kadmium adalah bahan inti pertama. Kemudian boron dan senyawanya mulai menjadi pusat perhatian. Namun kadmium lebih mudah diperoleh dalam jumlah besar dibandingkan boron: kadmium dulunya dan diperoleh sebagai produk sampingan dari produksi seng dan timbal. Saat memproses bijih polimetalik, analognya dengan seng - selalu berakhir terutama dalam konsentrat seng. Dan kadmium bahkan lebih mudah tereduksi dibandingkan seng, dan memiliki titik didih yang lebih rendah (masing-masing 767 dan 906 ° C). Oleh karena itu, pada suhu sekitar 800 °C tidak sulit untuk memisahkan seng dan kadmium.
Kadmium lunak, mudah dibentuk, dan mudah dikerjakan. Hal ini juga memfasilitasi dan mempercepat jalannya menuju teknologi nuklir. Selektivitas CAD yang tinggi dan sensitivitasnya khususnya terhadap neutron termal juga menguntungkan fisikawan. Dan dalam hal karakteristik operasi utama - penampang penangkapan neutron termal - kadmium menempati salah satu tempat pertama di antara semua elemen tabel periodik - 2400 gudang. (Ingatlah bahwa penampang tangkapan adalah kemampuan untuk “menyerap” neutron, diukur dalam satuan lumbung konvensional.)
Kadmium alam terdiri dari delapan isotop (dengan nomor massa 106, 108, 110, 111, 112, IZ, 114 dan 116), dan penampang tangkapan merupakan karakteristik di mana isotop suatu unsur dapat sangat berbeda. Dalam campuran alami isotop kadmium, “penelan neutron” utama adalah isotop dengan nomor massa kadmium. Bagian penangkapan individualnya sangat besar - 25 ribu lumbung!
Dengan menambahkan neutron, kadmium-113 berubah menjadi isotop paling umum (28,86% dari campuran alami) unsur No. 48 - kadmium-114. Pangsa kadmium-113 sendiri hanya 12,26%.
Batang kendali reaktor nuklir.
Sayangnya, memisahkan delapan isotop kadmium jauh lebih sulit dibandingkan memisahkan dua isotop boron.
Batang kendali dan batang darurat bukan satu-satunya tempat “layanan atom” unsur No. 48. Kemampuannya untuk menyerap neutron dengan energi yang ditentukan secara ketat membantu mempelajari spektrum energi dari berkas neutron yang dihasilkan. Dengan menggunakan pelat kadmium, yang ditempatkan pada jalur berkas neutron, ditentukan seberapa homogen berkas tersebut (dalam hal nilai energi), berapa proporsi neutron termal di dalamnya, dll.
Tidak banyak, tapi ada
Dan terakhir, tentang sumber daya kadmium. Mineralnya sendiri, kata mereka, kalah jumlah. Hanya satu yang telah dipelajari secara lengkap - CdS greenockite non-agregat yang langka. Dua mineral lagi dari unsur No. 48 - otavite CdCO 3 dan monteponite CdO - sangat langka. Namun kadmium tidak “hidup” dari mineralnya sendiri. Mineral seng dan bijih polimetalik merupakan bahan baku yang cukup andal untuk produksinya.
Pelapisan kadmium
Semua orang tahu lembaran logam galvanis, tetapi tidak semua orang tahu bahwa untuk melindungi lumut dari korosi, tidak hanya digunakan galvanisasi, tetapi juga pelapisan kadmium. Lapisan kadmium sekarang hanya diterapkan secara elektrolitik; rendaman sianida paling sering digunakan dalam kondisi industri. Sebelumnya, kadmium digunakan untuk merendam besi dan logam lainnya dalam lelehan kadmium.
Meskipun sifat kadmium dan seng serupa, lapisan kadmium memiliki beberapa keunggulan: lebih tahan terhadap korosi, dan lebih mudah dibuat rata dan halus. Selain itu, kadmium, tidak seperti seng, stabil dalam lingkungan basa. Lembaran logam berlapis kadmium digunakan cukup luas; aksesnya dibatasi hanya pada produksi wadah makanan, karena kadmium bersifat racun. Lapisan kadmium memiliki fitur menarik lainnya: di atmosfer daerah pedesaan lapisan ini memiliki ketahanan korosi yang jauh lebih besar dibandingkan di atmosfer kawasan industri. Lapisan seperti itu cepat rusak jika kandungan sulfur dioksida atau sulfur anhidrida di udara tinggi.
Kadmium dalam paduan
Produksi paduan mengkonsumsi sekitar sepersepuluh produksi kadmium dunia. Paduan kadmium digunakan terutama sebagai bahan antifriction dan solder. Paduan terkenal dengan komposisi 99% Cd dan 1% Ni digunakan untuk pembuatan bantalan yang beroperasi pada mesin mobil, pesawat terbang, dan kelautan pada suhu tinggi. Karena kadmium tidak cukup tahan terhadap asam, termasuk asam organik yang terkandung dalam pelumas, terkadang paduan bantalan berbahan dasar kadmium dilapisi dengan indium.
Solder yang mengandung unsur No. 48 cukup tahan terhadap fluktuasi suhu.
Paduan tembaga dengan sedikit tambahan kadmium memungkinkan pembuatan kabel yang lebih tahan aus pada jalur transportasi listrik. Tembaga dengan penambahan kadmium hampir tidak berbeda dalam konduktivitas listrik dari tembaga murni, tetapi kekuatan dan kekerasannya jauh lebih unggul.
BATERAI AKN DAN SEL NORMAL WESTON.
Di antara sumber arus kimia yang digunakan dalam industri, tempat yang menonjol adalah baterai nikel-kadmium (ACN). Pelat negatif baterai tersebut terbuat dari jaring besi dengan spons kadmium sebagai bahan aktifnya. Pelat positif dilapisi dengan nikel oksida. Elektrolitnya adalah larutan kalium hidroksida. Baterai alkaline nikel-kadmium berbeda dengan baterai timbal (asam) karena lebih andal. Berdasarkan pasangan ini, baterai yang sangat kompak untuk peluru kendali dibuat. Hanya dalam hal ini, bukan besi, melainkan jaring nikel yang digunakan sebagai alasnya.
Unsur No. 48 dan senyawanya digunakan dalam sumber arus kimia lain. Dalam desain elemen normal Weston, baik amalgam kadmium, kristal kadmium sulfat, dan larutan garam ini berfungsi.
Toksisitas kadmium
Informasi mengenai toksisitas kadmium cukup kontradiktif. Atau lebih tepatnya, fakta bahwa kadmium beracun tidak dapat disangkal: para ilmuwan berdebat tentang tingkat bahaya kadmium. Ada kasus keracunan fatal yang diketahui oleh uap logam ini dan senyawanya - sehingga uap tersebut menimbulkan bahaya serius. Jika masuk ke dalam lambung, kadmium juga berbahaya, namun kasus keracunan fatal oleh senyawa kadmium yang masuk ke dalam tubuh dari makanan belum diketahui ilmu pengetahuan. Rupanya, hal ini disebabkan oleh pembuangan racun dari perut secara langsung, yang dilakukan oleh tubuh itu sendiri. Namun, di banyak negara, penggunaan pelapis kadmium untuk pembuatan wadah makanan dilarang oleh hukum.
Kadmium- unsur dari subkelompok sekunder golongan kedua, periode kelima sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, dengan nomor atom 48. Dilambangkan dengan simbol Cd (lat. Kadmium). Kental lunak dan mudah ditempa logam transisi warna putih keperakan.
Dokter distrik Rolov memiliki temperamen yang keras. Oleh karena itu, pada tahun 1817, ia memerintahkan penarikan dari penjualan semua sediaan yang mengandung seng oksida yang diproduksi di pabrik Schenebec milik Herman. Berdasarkan penampakan sediaannya, ia menduga seng oksida tersebut mengandung arsenik! (Seng oksida masih digunakan untuk penyakit kulit; salep, bubuk, dan emulsi dibuat darinya.)
Untuk membuktikan bahwa dia benar, auditor yang ketat melarutkan oksida yang dicurigai dalam asam dan melewatkan hidrogen sulfida melalui larutan ini: terbentuk endapan kuning. Arsenik sulfida hanya berwarna kuning!
Pemilik pabrik mulai menentang keputusan Rolov. Dia sendiri adalah seorang ahli kimia dan, setelah menganalisis sampel produk secara pribadi, tidak menemukan adanya arsenik di dalamnya. Dia melaporkan hasil analisisnya kepada Rolov, dan pada saat yang sama kepada otoritas negara bagian Hanover. Pihak berwenang, tentu saja, meminta sampel dikirim untuk dianalisis ke salah satu ahli kimia terkemuka. Diputuskan bahwa hakim dalam perselisihan antara Rolov dan Hermann adalah Profesor Friedrich Strohmeyer, yang sejak 1802 menduduki departemen kimia di Universitas Göttingen dan jabatan inspektur jenderal semua apotek di Hanoverian.
Strohmeyer tidak hanya dikirim oksidanya, tetapi juga preparat seng lainnya dari pabrik Herman, termasuk ZnCO3, dari mana oksida ini diperoleh. Setelah mengkalsinasi seng karbonat, Strohmeyer memperoleh oksida, tetapi tidak putih, sebagaimana mestinya, tetapi kekuningan. Pemilik pabrik menjelaskan pewarnaan tersebut sebagai pengotor besi, namun Strohmeyer tidak puas dengan penjelasan tersebut. Setelah membeli lebih banyak sediaan seng, ia melakukan analisis lengkap terhadapnya dan, tanpa banyak kesulitan, mengisolasi unsur yang menyebabkan warna menguning. Analisis menyebutkan bahwa itu bukan arsenik (seperti yang diklaim Rolov), tetapi juga bukan besi (seperti yang diklaim Herman).
Itu adalah logam baru yang sebelumnya tidak diketahui, sifat kimianya sangat mirip dengan seng. Hanya hidroksidanya, tidak seperti Zn(OH)2, yang tidak bersifat amfoter, tetapi memiliki sifat basa yang jelas.
Unsur 48 tabel periodik Dalam bentuk bebasnya, unsur baru ini berupa logam berwarna putih, lunak dan tidak terlalu kuat, bagian atasnya dilapisi lapisan oksida kecoklatan. Strohmeier menyebut logam ini kadmium, dengan jelas mengisyaratkan asal usul “seng”: kata Yunani καδμεια telah lama digunakan untuk menyebut bijih seng dan seng oksida.
Pada tahun 1818, Strohmeyer menerbitkan informasi rinci tentang unsur kimia baru, dan prioritasnya segera dilanggar. Yang pertama berbicara adalah Rolov yang sebelumnya percaya bahwa obat-obatan dari pabrik Herman mengandung arsenik. Segera setelah Strohmeyer, ahli kimia Jerman lainnya, Kersten, menemukan unsur baru dalam bijih seng Silesia dan menamakannya mellin (dari bahasa Latin mellinus - “kuning seperti quince”) karena warna endapan yang terbentuk oleh aksi hidrogen sulfida. Tapi ini adalah kadmium yang sudah ditemukan oleh Strohmeier. Belakangan, dua nama lagi diusulkan untuk unsur ini: klaprotium - untuk menghormati ahli kimia terkenal Martin Klaproth dan junonium - setelah penemuan asteroid Juno pada tahun 1804. Namun nama yang diberikan kepada unsur tersebut oleh penemunya tetap menjadi nama yang mapan. Benar, dalam literatur kimia Rusia pada paruh pertama abad ke-19. kadmium sering disebut kadmium.
|
|||
| Sifat-sifat atom | |||
|---|---|---|---|
| Nama, simbol, nomor |
Kadmium (Cd), 48 |
||
| Massa atom (masa molar) |
112.411(8) a. em (g/mol) |
||
| Konfigurasi elektronik | |||
| Jari-jari atom | |||
| Sifat kimia | |||
| Jari-jari kovalen | |||
| Jari-jari ion | |||
| Keelektronegatifan |
1,69 (skala Pauling) |
||
| Potensi elektroda | |||
| Keadaan oksidasi | |||
| Energi ionisasi (elektron pertama) |
867,2 (8,99) kJ/mol (eV) |
||
| Sifat termodinamika suatu zat sederhana | |||
| Kepadatan (pada kondisi normal) | |||
| Suhu leleh | |||
| Suhu mendidih | |||
| Ud. panas fusi |
6,11 kJ/mol |
||
| Ud. panas penguapan |
59,1 kJ/mol |
||
| Kapasitas panas molar |
26,0 J/(K mol) |
||
| Volume molar |
13,1 cm³/mol |
||
| Kisi kristal dari zat sederhana | |||
| Struktur kisi |
heksagonal |
||
| Parameter kisi |
a=2,979 c=5,618 Å |
||
| rasio c/a | |||
| Suhu Debye | |||
| Karakteristik lain | |||
| Konduktivitas termal |
(300 K) 96,9 W/(mK) |
||
Kadmium
KADMIUM-SAYA; M.[lat. kadmium dari bahasa Yunani. kadmeia - bijih seng]
1. Unsur kimia (Cd), logam lunak dan mudah dibentuk berwarna putih keperakan yang ditemukan dalam bijih seng (bagian dari banyak paduan dengan titik leleh rendah, digunakan dalam industri nuklir).
2. Cat kuning buatan dalam berbagai warna.
◁ Kadmium, oh, oh. Paduan ke-K. Yang kedua berwarna kuning(pewarna).
kadmium(lat. Kadmium), unsur kimia golongan II tabel periodik. Namanya berasal dari bahasa Yunani kadméia - bijih seng. Logam keperakan dengan warna kebiruan, lembut dan dapat melebur; kepadatan 8,65 g/cm 3, T suhu 321,1ºC. Itu ditambang dengan mengolah bijih timah-seng dan tembaga. Digunakan untuk pelapisan kadmium, pada baterai berdaya tinggi, tenaga nuklir (batang kendali reaktor), dan untuk memproduksi pigmen. Ini adalah bagian dari paduan dengan titik leleh rendah dan lainnya. Kadmium sulfida, selenida dan telurida adalah bahan semikonduktor. Banyak senyawa kadmium yang beracun.
KADMIUMKADMIUM (lat. Kadmium), Cd (diucapkan “kadmium”), unsur kimia dengan nomor atom 48, massa atom 112,41.
Kadmium alam terdiri dari delapan isotop stabil: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%) dan 116 Cd (12,75%). Terletak pada periode 5 golongan IIB tabel periodik unsur. Konfigurasi dua lapisan elektronik terluar4 S 2
P 6
D 10
5S 2
. Keadaan oksidasi +2 (valensi II).
Jari-jari atom 0,154 nm, jari-jari ion Cd 2+ 0,099 nm. Energi ionisasi sekuensial - 8,99, 16,90, 37,48 eV. Keelektronegatifan menurut Pauling (cm. Pauling Linus) 1,69.
Sejarah penemuan
Ditemukan oleh profesor Jerman F. Strohmeier (cm. Strohmeyer Friedrich) pada tahun 1817. Apoteker Magdeburg saat mempelajari seng oksida (cm. ZINC (unsur kimia)) ZnO diduga mengandung arsenik (cm. ARSENIK). F. Strohmeier mengisolasi oksida coklat-coklat dari ZnO dan mereduksinya dengan hidrogen (cm. HIDROGEN) dan diperoleh logam berwarna putih keperakan, yang disebut kadmium (dari bahasa Yunani kadmeia - bijih seng).
Berada di alam
Isi di kerak bumi 1,35·10–5% massa, di laut dan air samudera 0,00011 mg/l. Beberapa mineral yang sangat langka diketahui, misalnya greenockite GdS, otavite CdCO 3, monteponite CdO. Kadmium terakumulasi dalam bijih polimetalik: sfalerit (cm. sphalerit)(0,01-5%), galena (cm. GALENA)(0,02%), kalkopirit (cm. CHALCOpyRITE)(0,12%), pirit (cm. PIRIT)(0,02%), bijih pudar (cm. BIJIH HITAM) dan Stannina (cm. STANIN)(hingga 0,2%).
Kuitansi
Sumber utama kadmium adalah produk antara produksi seng, debu dari pabrik peleburan timbal dan tembaga. Bahan bakunya diolah dengan asam sulfat pekat dan CdSO 4 diperoleh dalam larutan. Cd diisolasi dari larutan menggunakan debu seng:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Logam yang dihasilkan dibersihkan dengan cara melebur di bawah lapisan alkali untuk menghilangkan kotoran seng dan timbal. Kadmium dengan kemurnian tinggi diperoleh dengan pemurnian elektrokimia dengan pemurnian elektrolit antara atau dengan metode peleburan zona (cm. ZONA PENCURIAN).
Sifat fisik dan kimia
Kadmium adalah logam lunak berwarna putih keperakan dengan kisi heksagonal ( A = 0,2979, Dengan= 0,5618nm). Titik lebur 321,1 °C, titik didih 766,5 °C, massa jenis 8,65 kg/dm3. Jika Anda membengkokkan batang kadmium, Anda akan mendengar bunyi berderak samar - ini adalah mikrokristal logam yang bergesekan satu sama lain. Standar potensial elektroda kadmium -0,403 V, dalam kisaran potensial standar (cm. POTENSI STANDAR) itu terletak sebelum hidrogen (cm. HIDROGEN).
Dalam atmosfer kering, kadmium stabil, tetapi dalam atmosfer lembab, kadmium secara bertahap ditutupi dengan lapisan oksida CdO. Di atas titik lelehnya, kadmium terbakar di udara membentuk oksida coklat CdO:
2Сd + O 2 = 2CdO
Uap kadmium bereaksi dengan uap air membentuk hidrogen:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
Dibandingkan dengan tetangganya di golongan IIB - Zn, kadmium bereaksi lebih lambat dengan asam:
Cd + 2HCl = CdCl 2 + H 2
Reaksi paling mudah terjadi dengan asam nitrat:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO – + 4H 2 O
Kadmium tidak bereaksi dengan basa.
Dalam reaksi, ia dapat bertindak sebagai zat pereduksi ringan; misalnya, dalam larutan pekat ia mampu mereduksi amonium nitrat menjadi nitrit NH 4 NO 2:
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
Kadmium dioksidasi oleh larutan garam Cu(II) atau Fe(III):
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Di atas titik leleh, kadmium bereaksi dengan halogen (cm. HALOGEN) dengan pembentukan halida:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
Dengan belerang (cm. SULFUR) dan kalkogen lainnya membentuk kalkogenida:
Cd + S = CdS
Kadmium tidak bereaksi dengan hidrogen, nitrogen, karbon, silikon dan boron. Cd 3 N 2 nitrida dan CdH 2 hidrida diperoleh secara tidak langsung.
Dalam larutan air, ion kadmium Cd 2+ membentuk kompleks aqua 2+ dan 2+.
Kadmium hidroksida Cd(OH) 2 diperoleh dengan menambahkan alkali ke dalam larutan garam kadmium:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Ї
Kadmium hidroksida praktis tidak larut dalam basa, meskipun pembentukan kompleks hidroksida 2– telah diamati selama pendidihan yang berkepanjangan dalam larutan alkali yang sangat pekat. Jadi, amfoter (cm. amfoterisitas) sifat-sifat CdO oksida dan kadmium hidroksida Cd(OH) 2 jauh lebih sedikit dibandingkan dengan senyawa seng yang bersangkutan.
Karena pembentukannya yang kompleks, kadmium hidroksida Cd(OH) 2 mudah larut dalam larutan amonia NH 3:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
Aplikasi
40% kadmium yang dihasilkan digunakan untuk mengaplikasikan lapisan anti korosi pada logam. 20% kadmium digunakan untuk pembuatan elektroda kadmium yang digunakan pada baterai dan sel normal Weston. Sekitar 20% kadmium digunakan dalam produksi pewarna anorganik, solder khusus, bahan semikonduktor, dan fosfor. 10% kadmium adalah komponen perhiasan dan paduan dengan titik leleh rendah, plastik.
Tindakan fisiologis
Uap kadmium dan senyawanya bersifat racun, dan kadmium dapat terakumulasi di dalam tubuh. DI DALAM air minum MPC untuk kadmium 10 mg/m3. Gejala keracunan akut garam kadmium adalah muntah dan kejang. Senyawa kadmium yang larut, setelah diserap ke dalam darah, mempengaruhi pusat sistem saraf, hati dan ginjal, mengganggu metabolisme fosfor-kalsium. Keracunan kronis menyebabkan anemia dan kerusakan tulang.
kamus ensiklopedis . 2009 .
Sinonim:Lihat apa itu "kadmium" di kamus lain:
- (lat. kadmium). Logam lunak yang warnanya mirip dengan timah. Kamus kata-kata asing, termasuk dalam bahasa Rusia. Chudinov A.N., 1910. KADMIUM lat. kadmium, dari kadmeia gea, kadmium bumi. Logam mirip dengan timah. Penjelasan 25.000 asing... ... Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia
KADMIUM- KADMIUM, Kadmium, kimia. elemen, simbol Cd, berat atom 112,41, nomor seri 48. Terkandung dalam jumlah kecil di sebagian besar bijih seng dan diperoleh sebagai produk sampingan selama penambangan seng; juga bisa didapat... Ensiklopedia Kedokteran Hebat
KADMIUM- lihat KADMIUM (Cd). Terkandung dalam air limbah banyak perusahaan industri, terutama timbal-seng dan pabrik pengerjaan logam yang menggunakan lapisan galvanik. Itu hadir dalam pupuk fosfat. Asam sulfat larut dalam air,... ... Penyakit Ikan: Panduan
Kadmium- (Cd) logam berwarna putih keperakan. Ini digunakan dalam energi nuklir dan pelapisan listrik, merupakan bagian dari paduan, dan digunakan untuk persiapan blok pencetakan, solder, elektroda las, dan dalam produksi semikonduktor; adalah komponen...... Ensiklopedia Rusia tentang perlindungan tenaga kerja
- (Kadmium), Cd, unsur kimia golongan II sistem periodik, nomor atom 48, massa atom 112,41; logam, titik leleh 321,1°C. Kadmium digunakan untuk mengaplikasikan lapisan anti korosi pada logam, membuat elektroda, memproduksi pigmen,... ... Ensiklopedia modern
- (simbol Cd), logam berwarna putih keperakan dari golongan kedua tabel periodik. Pertama kali diisolasi pada tahun 1817. Ditemukan dalam greenockite (dalam bentuk sulfida), terutama diperoleh sebagai produk sampingan dari ekstraksi seng dan timbal. Mudah dipalsukan... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
Cd (dari bahasa Yunani kadmeia zinc ore * a. cadmium; n. Kadmium; f. cadmium; i. cadmio), kimia. unsur periodik golongan II. Sistem Mendeleev, at.sci. 48, di. m.112.41. Ada 8 isotop stabil yang ditemukan di alam: 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%),... ... Ensiklopedia Geologi
Suami. logam (salah satu prinsip kimia atau unsur yang tidak dapat terurai) yang ditemukan dalam bijih seng. Kadmium, terkait dengan kadmium. Akui, mengandung kadmium. Kamus Dalia. DALAM DAN. Dal. 1863 1866 … Kamus Penjelasan Dahl
Kadmium- (Kadmium), Cd, unsur kimia golongan II sistem periodik, nomor atom 48, massa atom 112,41; logam, titik leleh 321,1°C. Kadmium digunakan untuk mengaplikasikan lapisan anti korosi pada logam, membuat elektroda, memproduksi pigmen,... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar
KADMIUM- kimia. elemen, simbol Cd (lat. Kadmium), di. N. 48, di. m.112,41; logam lunak berwarna putih keperakan mengkilat, massa jenis 8650 kg/m3, lelehan = 320,9°C. Kadmium adalah unsur langka dan sangat beracun, biasanya ditemukan dalam bijih bersama dengan seng, yang... ... Ensiklopedia Politeknik Besar
- (lat. Kadmium) Cd, unsur kimia golongan II tabel periodik, nomor atom 48, massa atom 112,41. Nama dari bijih seng kadmeia Yunani. Logam keperakan dengan warna kebiruan, lembut dan dapat melebur; kepadatan 8.65 g/cm³,… … Kamus Ensiklopedis Besar
Pada musim gugur tahun 1817 Saat memeriksa beberapa apotek di distrik Magdeburg di Jerman, ditemukan seng oksida yang mengandung semacam pengotor. Dokter distrik R. Rolov mencurigai adanya arsenik di dalamnya dan melarang penjualan obat tersebut. Pemilik pabrik seng oksida K.Herman tidak setuju dengan keputusan ini dan mulai meneliti produk naas tersebut. Dari hasil eksperimennya, ia menyimpulkan bahwa seng oksida yang diproduksi oleh pabriknya mengandung campuran logam yang tidak diketahui. K. Hermann menerbitkan data yang diperoleh pada bulan April 1818 dalam artikel “Tentang seng oksida Silesia dan logam yang mungkin masih belum diketahui ditemukan di dalamnya.” Pada saat yang sama, kesimpulan yang baik diterbitkan oleh F. Strohmeier, yang mengkonfirmasi kesimpulan Hermann dan mengusulkan untuk memberi nama logam baru kadmium.
F. Strohmeyer, yang merupakan inspektur umum apotek di provinsi Hanover, menerbitkan artikel rinci tentang logam baru di majalah lain. Sebuah artikel bertanggal 26 April 1818, diterbitkan dalam terbitan tahun 1817 di sampulnya. Rupanya, keadaan ini, ditambah dengan fakta bahwa Strohmeyer (dengan persetujuan Hermann) memberi nama pada logam yang ditemukan, menyebabkan kesalahan dalam menentukan kedua jenis logam tersebut. tanggal dan penulis penemuan.
Properti fisik.
Kadmium - perak putih, biru berkilauan logam, yang memudar di udara karena pembentukan lapisan oksida pelindung. Titik lebur – 321°C, titik didih – 770°C. Sebatang kadmium murni akan retak seperti timah saat dibengkokkan, tetapi kotoran apa pun pada logam akan merusak efek ini. Kadmium lebih keras dari timah, tetapi lebih lembut dari timah - dapat dipotong dengan pisau. Ketika dipanaskan di atas 80°C, kadmium kehilangan elastisitasnya sedemikian rupa sehingga dapat hancur menjadi bubuk.
Kadmium membentuk paduan dan senyawa dengan banyak logam dan sangat larut dalam merkuri.
Karakteristik kimia umum kadmium.
Saat dipanaskan, oksidasi menjadi lebih intens dan logam dapat terbakar. Kadmium bubuk mudah terbakar di udara dengan nyala merah terang, membentuk oksida.
Jika bubuk kadmium dicampur dengan air, hidrogen akan dilepaskan dan keberadaan hidrogen peroksida dapat dideteksi.
Garam encer dan asam sulfat ketika dipanaskan, mereka secara bertahap bereaksi dengan kadmium, melepaskan hidrogen. Hidrogen klorida kering bereaksi dengan kadmium pada suhu 440 °C. Sulfur dioksida kering juga bereaksi dengan logam, menghasilkan pembentukan kadmium sulfida CdS dan sebagian sulfatnya CdSO 4. Asam sendawa, berinteraksi dengan kadmium dalam kondisi normal, melepaskan amonia, dan ketika dipanaskan, nitrogen oksida.
Kadmium, tidak seperti seng, tidak larut dalam alkali kaustik, tetapi juga larut dalam amonium hidroksida. Ketika kadmium bereaksi dengan larutan amonium nitrat, nitrat terbentuk.
Aluminium, seng dan besi menggantikan kadmium dari larutan senyawanya. Dia sendiri mengendapkan tembaga dan unsur-unsur lain yang lebih elektropositif dari larutan. Ketika dipanaskan, kadmium langsung bergabung dengan fosfor, belerang, selenium, telurium, dan halogen, tetapi tidak mungkin memperoleh hidrida dan nitrida melalui interaksi langsung dengan hidrogen dan nitrogen.
Senyawa kadmium yang paling penting.
Kadmium oksidaCDO dapat diperoleh dengan membakar logam di udara atau oksigen, memanggang sulfidanya, atau dekomposisi termal senyawa tertentu. Ini adalah bubuk dengan warna berbeda, tergantung pada suhu perolehannya: kuning kehijauan (350-370 °C), biru tua kental (800 °C), coklat, hitam.
Kadmium hidroksidaCD(OH) 2 Ini dilepaskan dalam bentuk endapan agar-agar putih dari larutan garamnya di bawah pengaruh basa.
Kadmium sulfidaCDS- satu dari koneksi yang paling penting kadmium Tergantung pada kondisi fisikokimia produksinya, warnanya bisa dari kuning lemon hingga merah.
Halogenit Kadmium cukup mudah diperoleh melalui interaksi langsung unsur-unsurnya, serta dengan melarutkan kadmium, oksida atau karbonatnya dalam asam yang sesuai. Semua garam pembentuk tidak berwarna zat kristal.
Kadmium karbonatCDCHAI 3 Endapan berupa endapan amorf putih dari larutan kadmium bila ditambahkan alkali karbonat.
Sumber bahan baku kadmium. Produksi kadmium.
Kadmium adalah linglung elemen, yaitu hampir tidak membentuk mineralnya sendiri, dan simpanan mineral tersebut tidak diketahui sama sekali. Kadmium terdapat dalam bijih logam lain dalam konsentrasi seperseratus dan seperseribu persen. Beberapa bijih yang mengandung 1-1,5% kadmium dianggap sangat kaya akan logam ini.
Satu-satunya mineral kadmium yang menarik adalah sulfida alami, greenockite, atau campuran kadmium. Saat mengembangkan deposit bijih seng, greenockite ditambang bersama dengan fireite dan berakhir di pabrik seng. Selama pemrosesan, kadmium terkonsentrasi di beberapa produk antara dari proses tersebut, yang kemudian diekstraksi.
Dengan demikian, bahan baku sebenarnya untuk produksi kadmium adalah kue dari pabrik elektrolit seng, pabrik peleburan timbal dan tembaga.
Produksi pertama kali diselenggarakan di Silesia Atas pada tahun 1829.
Saat ini, dunia memproduksi lebih dari 10.000 ton kadmium per tahun.
Penerapan kadmium.
Sebagian besar konsumsi industri kadmium berasal dari kadmium lapisan pelindung, melindungi logam dari korosi. Lapisan ini memiliki keunggulan signifikan dibandingkan nikel, seng atau timah karena jangan terkelupas dari bagian-bagiannya saat berubah bentuk.
Lapisan kadmium dalam beberapa kasus lebih unggul dari yang lainnya: 1) dalam melindungi terhadap air laut, 2) untuk bagian yang beroperasi di ruang tertutup dengan kelembaban tinggi, 3) untuk melindungi kontak listrik.
Area penerapan kadmium yang kedua adalah produksi paduan. Paduan kadmium berwarna putih keperakan, ulet, dan mudah dikerjakan. Paduan kadmium dengan sedikit tambahan nikel, tembaga dan perak digunakan untuk membuat bantalan untuk mesin kapal, pesawat terbang, dan mobil yang bertenaga.
Kawat tembaga dengan penambahan kadmium hanya 1% dua kali lebih kuat, sedangkan konduktivitas listriknya sedikit menurun.
Paduan tembaga-kadmium dengan penambahan zirkonium memiliki kekuatan yang lebih besar dan digunakan untuk saluran transmisi tegangan tinggi.
Kadmium murni, karena sifatnya yang luar biasa - penampang penangkapan neutron termal yang tinggi, digunakan untuk pembuatan batang kendali dan darurat reaktor nuklir pada neutron lambat.
DI DALAM pembuatan perhiasan Paduan emas dan kadmium digunakan. Dengan mengubah rasio komponen, diperoleh corak warna yang berbeda.
Nikel-kadmium baterai, bahkan yang sudah habis sepenuhnya tidak menjadi tidak dapat digunakan sepenuhnya.
Amalgam kadmium digunakan dalam kedokteran gigi untuk membuat isian.
Sifat biologis kadmium
Pelapis kadmium tidak dapat diterima bila harus bersentuhan dengan makanan. Logam itu sendiri tidak beracun, tetapi sangat beracun beracun senyawa kadmium yang larut. Selain itu, segala cara masuknya mereka ke dalam tubuh dan dalam kondisi apa pun (larutan, debu, asap, kabut) berbahaya. Dari segi toksisitas, kadmium tidak kalah dengan merkuri dan arsenik. Senyawa kadmium mempunyai efek depresan pada sistem saraf, mempengaruhi saluran pernafasan dan menyebabkan perubahan organ dalam.
Konsentrasi kadmium yang besar dapat menyebabkan keracunan akut: satu menit berada di ruangan yang mengandung 2500 mg/m 3 senyawanya dapat menyebabkan kematian. Pada keracunan akut, gejala kerusakan tidak segera muncul, tetapi setelah periode laten tertentu, yang dapat berlangsung 1-2 hingga 30-40 jam.
Meskipun beracun, kadmium telah terbukti menjadi elemen penting bagi perkembangan organisme hidup. Fungsinya masih belum jelas. Memberi makan tanaman memiliki efek menguntungkan pada perkembangannya.
Isi artikel
KADMIUM(Kadmium) Cd, merupakan unsur kimia golongan II Tabel periodik. Nomor atom 48, massa atom relatif 112,41. Kadmium alam terdiri dari delapan isotop stabil: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%) dan 116 Cd (7,58%). Keadaan oksidasi +2, jarang +1.
Kadmium ditemukan pada tahun 1817 oleh ahli kimia Jerman Friedrich Stromeyer Friedrich (1776–1835).
Saat memeriksa seng oksida yang diproduksi oleh salah satu pabrik Schenebec, muncul kecurigaan bahwa seng oksida tersebut mengandung campuran arsenik. Ketika obat dilarutkan dalam asam dan hidrogen sulfida dilewatkan melalui larutan, terbentuk endapan kuning yang mirip dengan arsenik sulfida, tetapi pemeriksaan yang lebih teliti menunjukkan bahwa unsur ini tidak ada. Untuk kesimpulan akhir, sampel seng oksida yang mencurigakan dan sediaan seng lainnya (termasuk seng karbonat) dari pabrik yang sama dikirim ke Friedrich Strohmeyer, yang sejak tahun 1802 menjabat sebagai ketua kimia di Universitas Göttingen dan jabatan inspektur jenderal Universitas Göttingen. Apotek Hanover.
Setelah mengkalsinasi seng karbonat, Strohmeyer memperoleh oksida, tetapi tidak putih, sebagaimana mestinya, tetapi kekuningan. Ia berasumsi warna tersebut disebabkan oleh adanya campuran besi, namun ternyata besi tersebut tidak ada. Strohmeyer menganalisis secara menyeluruh sediaan seng dan menemukan bahwa warna kuning muncul karena adanya unsur baru. Namanya diambil dari bijih seng tempat ditemukannya: kata Yunani kadmeia, “tanah kadmium” – nama kuno Smithsonit ZnCO 3 . Kata ini, menurut legenda, berasal dari nama Cadmus Fenisia, yang diduga merupakan orang pertama yang menemukan batu seng dan memperhatikan kemampuannya dalam memberi warna emas pada tembaga (bila dilebur dari bijih). Nama yang sama diberikan kepada pahlawan mitologi Yunani kuno: menurut salah satu legenda, Cadmus mengalahkan Naga dalam duel yang sulit dan di tanahnya membangun benteng Cadmea, di mana kota Thebes dengan tujuh gerbang kemudian tumbuh.
Prevalensi kadmium di alam dan ekstraksi industrinya.
Kandungan kadmium di kerak bumi adalah 1,6·10–5%. Kelimpahannya mendekati antimon (2·10–5%) dan dua kali lebih umum dibandingkan merkuri (8·10–6%). Kadmium ditandai dengan migrasi ke perairan bawah tanah yang panas bersama dengan seng dan lainnya unsur kimia, rentan terhadap pembentukan sulfida alami. Ini terkonsentrasi di sedimen hidrotermal. Batuan vulkanik mengandung hingga 0,2 mg kadmium per kg; di antara batuan sedimen, tanah liat adalah yang paling kaya akan kadmium - hingga 0,3 mg/kg, dan pada tingkat lebih rendah - batugamping dan batupasir (sekitar 0,03 mg/kg). Rata-rata kandungan kadmium dalam tanah adalah 0,06 mg/kg.
Kadmium memiliki mineralnya sendiri - greenockite CdS, otavite CdCO 3, monteponite CdO. Namun, mereka tidak membentuk simpanan sendiri. Satu-satunya sumber kadmium yang signifikan secara industri adalah bijih seng, yang ditemukan dalam konsentrasi 0,01–5%. Kadmium juga terakumulasi di galena (hingga 0,02%), kalkopirit (hingga 0,12%), pirit (hingga 0,02%), stannit (hingga 0,2%). Total sumber daya kadmium dunia diperkirakan mencapai 20 juta ton, sumber daya industri - 600 ribu ton.
Karakteristik zat sederhana dan produksi industri logam kadmium.
Kadmium – perak padat dengan kilau kebiruan pada permukaan segar, logam lunak, mudah dibentuk, mudah dibentuk, mudah digulung menjadi lembaran, mudah dipoles. Seperti halnya timah, batang kadmium mengeluarkan bunyi retak saat ditekuk. Ia meleleh pada 321,1° C, mendidih pada 766,5° C, massa jenisnya 8,65 g/cm 3, sehingga dapat diklasifikasikan sebagai logam berat.
Kadmium stabil di udara kering. Di udara lembab ia cepat memudar, dan bila dipanaskan mudah berinteraksi dengan oksigen, belerang, fosfor, dan halogen. Kadmium tidak bereaksi dengan hidrogen, nitrogen, karbon, silikon dan boron.
Uap kadmium berinteraksi dengan uap air untuk melepaskan hidrogen. Asam melarutkan kadmium untuk membentuk garam logam ini. Kadmium mereduksi amonium nitrat dalam larutan pekat menjadi amonium nitrit. Ini teroksidasi menjadi larutan berair kation beberapa logam, seperti tembaga(II) dan besi(III). Tidak seperti seng, kadmium tidak berinteraksi dengan larutan alkali.
Sumber utama kadmium adalah produk antara produksi seng. Endapan logam yang diperoleh setelah pemurnian larutan seng sulfat dengan aksi debu seng mengandung 2–12% kadmium. Fraksi yang terbentuk selama produksi distilasi seng mengandung 0,7–1,1% kadmium, dan fraksi yang diperoleh selama pemurnian rektifikasi seng mengandung hingga 40% kadmium. Kadmium juga diekstraksi dari debu pabrik peleburan timbal dan tembaga (masing-masing dapat mengandung hingga 5% dan 0,5% kadmium). Debu biasanya diolah dengan asam sulfat pekat dan kemudian kadmium sulfat dilarutkan dengan air.
Spons kadmium diendapkan dari larutan kadmium sulfat melalui aksi debu seng, kemudian dilarutkan dalam asam sulfat dan larutan dimurnikan dari kotoran dengan aksi seng oksida atau natrium karbonat, serta dengan metode pertukaran ion. Logam kadmium diisolasi dengan elektrolisis pada katoda aluminium atau dengan reduksi dengan seng.
Untuk menghilangkan seng dan timbal, logam kadmium dilebur di bawah lapisan alkali. Lelehan tersebut diolah dengan aluminium untuk menghilangkan nikel dan amonium klorida untuk menghilangkan talium. Dengan menggunakan metode pemurnian tambahan, kadmium dapat diperoleh dengan kandungan pengotor 10–5% berat.
Sekitar 20 ribu ton kadmium diproduksi setiap tahunnya. Volume produksinya sangat bergantung pada skala produksi seng.
Area penerapan kadmium yang paling penting adalah produksi sumber tenaga kimia. Elektroda kadmium digunakan dalam baterai dan akumulator. Pelat negatif baterai nikel-kadmium terbuat dari jaring besi dengan spons kadmium sebagai bahan aktifnya. Pelat positif dilapisi dengan nikel hidroksida. Elektrolitnya adalah larutan kalium hidroksida. Baterai kompak untuk peluru kendali juga dibuat berdasarkan kadmium dan nikel, hanya dalam hal ini, bukan besi, tetapi jaring nikel yang dipasang sebagai dasarnya.
Proses yang terjadi pada baterai alkaline nikel-kadmium dapat dijelaskan dengan persamaan keseluruhan:
Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2
Baterai alkaline nikel-kadmium lebih andal dibandingkan baterai asam timbal. Sumber arus ini dibedakan berdasarkan karakteristik kelistrikan yang tinggi, pengoperasian yang stabil, dan masa pakai yang lama. Mereka dapat diisi hanya dalam satu jam. Namun, baterai nikel-kadmium tidak dapat diisi ulang tanpa benar-benar habis terlebih dahulu (dalam hal ini baterai tersebut lebih rendah daripada baterai metal hidrida).
Kadmium banyak digunakan untuk mengaplikasikan lapisan anti korosi pada logam, terutama jika bersentuhan dengan air laut. Bagian terpenting dari kapal, pesawat terbang, serta berbagai produk yang dirancang untuk beroperasi di iklim tropis dilapisi kadmium. Sebelumnya, besi dan logam lainnya dilapisi kadmium dengan cara merendam produk dalam lelehan kadmium; sekarang lapisan kadmium diterapkan secara elektrolitik.
Pelapis kadmium memiliki beberapa keunggulan dibandingkan pelapis seng: lebih tahan terhadap korosi dan lebih mudah dibuat rata dan halus. Daktilitas tinggi dari lapisan tersebut memastikan kekencangan sambungan berulir. Selain itu, kadmium, tidak seperti seng, stabil dalam lingkungan basa.
Namun pelapisan kadmium mempunyai permasalahan tersendiri. Ketika kadmium diaplikasikan secara elektrolitik pada bagian baja, hidrogen yang terkandung dalam elektrolit dapat menembus ke dalam logam. Hal ini menyebabkan penggetasan hidrogen pada baja berkekuatan tinggi, yang menyebabkan kegagalan tak terduga pada logam di bawah beban. Untuk mencegah fenomena ini, aditif titanium dimasukkan ke dalam lapisan kadmium.
Selain itu, kadmium bersifat racun. Oleh karena itu, meskipun timah kadmium digunakan cukup luas, namun penggunaannya dilarang untuk pembuatan peralatan dapur dan wadah makanan.
Sekitar sepersepuluh produksi kadmium dunia dihabiskan untuk produksi paduan. Paduan kadmium digunakan terutama sebagai bahan antifriction dan solder. Paduan tersebut, yang mengandung 99% kadmium dan 1% nikel, digunakan untuk pembuatan bantalan yang beroperasi pada mesin mobil, pesawat terbang, dan kelautan pada suhu tinggi. Karena kadmium tidak cukup tahan terhadap asam, termasuk asam organik yang terkandung dalam pelumas, paduan bantalan berbahan kadmium terkadang dilapisi dengan indium.
Paduan tembaga dengan sedikit tambahan kadmium memungkinkan kabel pada jalur transportasi listrik lebih tahan aus. Tembaga dengan penambahan kadmium hampir tidak berbeda dalam konduktivitas listrik dari tembaga murni, namun terasa lebih unggul dalam kekuatan dan kekerasan.
Kadmium termasuk dalam logam Wood, paduan dengan titik leleh rendah yang mengandung 50% bismut, 25% timbal, 12,5% timah, 12,5% kadmium komponen paduan Kayu membentuk singkatan VOSK. Ditemukan pada tahun 1860 oleh insinyur Inggris yang tidak terlalu terkenal B. Wood. Penemuan ini sering secara keliru dikaitkan dengan namanya - fisikawan terkenal Amerika Robert Williams Wood, yang baru lahir delapan tahun. kemudian. Paduan kadmium dengan titik leleh rendah digunakan sebagai bahan untuk memproduksi coran tipis dan kompleks, dalam sistem proteksi kebakaran otomatis, untuk menyolder kaca ke logam.
Peningkatan tajam dalam permintaan kadmium dimulai pada tahun 1940-an dan dikaitkan dengan penggunaan kadmium dalam industri nuklir - ditemukan bahwa kadmium menyerap neutron dan batang kendali dan darurat reaktor nuklir mulai dibuat darinya. Kemampuan kadmium untuk menyerap neutron dengan energi yang ditentukan secara ketat digunakan dalam mempelajari spektrum energi berkas neutron.
Senyawa kadmium.
Kadmium membentuk senyawa biner, garam, dan berbagai senyawa kompleks, termasuk senyawa organologam. Dalam larutan, molekul banyak garam, khususnya halida, terikat. Solusinya memiliki lingkungan yang sedikit asam karena hidrolisis. Saat terkena larutan alkali, mulai dari pH 7–8, garam basa mengendap.
Kadmium oksida CdO diperoleh dengan bereaksi zat sederhana atau dengan kalsinasi kadmium hidroksida atau karbonat. Tergantung pada "riwayat termal", warnanya bisa kuning kehijauan, coklat, merah atau hampir hitam. Hal ini sebagian disebabkan oleh ukuran partikel, namun sebagian besar disebabkan oleh cacat kisi kristal. Di atas 900°C, kadmium oksida bersifat mudah menguap, dan pada suhu 1570°C ia menyublim sepenuhnya. Ia memiliki sifat semikonduktor.
Kadmium oksida mudah larut dalam asam dan sukar larut dalam basa, mudah direduksi oleh hidrogen (pada 900°C), karbon monoksida (di atas 350°C), dan karbon (di atas 500°C).
Kadmium oksida digunakan sebagai bahan elektroda. Ini termasuk dalam minyak pelumas dan batch untuk memproduksi kaca khusus. Kadmium oksida mengkatalisis sejumlah reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi.
Kadmium hidroksida Cd(OH) 2 mengendap sebagai endapan putih dari larutan garam kadmium(II) dalam air bila ditambahkan alkali. Ketika terkena larutan alkali yang sangat pekat, ia berubah menjadi hidroksocadmate, seperti Na 2. Kadmium hidroksida bereaksi dengan amonia membentuk kompleks yang larut:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 6H 2 O
Selain itu, kadmium hidroksida masuk ke dalam larutan di bawah pengaruh sianida unsur alkali. Di atas 170°C ia terurai menjadi kadmium oksida. Interaksi kadmium hidroksida dengan hidrogen peroksida dalam larutan berair mengarah pada pembentukan peroksida dengan berbagai komposisi.
Kadmium hidroksida digunakan untuk memperoleh senyawa kadmium lainnya, dan juga sebagai reagen analitis. Ini adalah bagian dari elektroda kadmium di sumber arus. Selain itu, kadmium hidroksida digunakan dalam kaca dekoratif dan enamel.
Kadmium fluorida CdF 2 sedikit larut dalam air (4,06% berat pada 20° C), tidak larut dalam etanol. Ini dapat diperoleh dengan aksi fluor pada logam atau hidrogen fluorida pada kadmium karbonat.
Kadmium fluorida digunakan sebagai bahan optik. Ini adalah komponen dari beberapa gelas dan fosfor, serta elektrolit padat dalam sumber arus kimia.
Kadmium klorida CdCl 2 sangat larut dalam air (53,2% berat pada 20° C). Sifat kovalennya menjadikannya relatif suhu rendah titik leleh (568,5° C), serta kelarutan dalam etanol (1,5% pada 25° C).
Kadmium klorida diperoleh dengan mereaksikan kadmium dengan pekat asam hidroklorik atau klorinasi logam pada 500°C.
Kadmium klorida merupakan komponen elektrolit dalam sel galvanik kadmium dan sorben dalam kromatografi gas. Ini adalah bagian dari beberapa solusi dalam fotografi, katalis dalam sintesis organik, dan fluks untuk menumbuhkan kristal semikonduktor. Ini digunakan sebagai mordan dalam pencelupan dan pencetakan kain. Senyawa organokadmium diperoleh dari kadmium klorida.
Kadmium bromida CdBr 2 membentuk kristal bersisik dengan kilau mutiara. Ia sangat higroskopis, sangat larut dalam air (52,9% berat pada 25°C), metanol (13,9% berat pada 20°C), etanol (23,3% berat pada 20°C).
Kadmium bromida diperoleh dengan brominasi logam atau dengan aksi hidrogen bromida pada kadmium karbonat.
Kadmium bromida berfungsi sebagai katalis dalam sintesis organik, penstabil emulsi fotografi dan komponen komposisi getar dalam fotografi.
Kadmium iodida CdI 2 membentuk kristal berbentuk daun mengkilat, memiliki struktur kristal berlapis (dua dimensi). Hingga 200 politipe kadmium iodida diketahui, berbeda dalam urutan lapisan dengan kemasan rapat heksagonal dan kubik.
Tidak seperti halogen lainnya, kadmium iodida tidak bersifat higroskopis. Ia sangat larut dalam air (46,4% berat pada 25°C). Kadmium iodida diperoleh dengan mengiodisasi logam dengan pemanasan atau dengan adanya air, serta dengan aksi hidrogen iodida pada kadmium karbonat atau oksida.
Kadmium iodida berfungsi sebagai katalis dalam sintesis organik. Ini adalah komponen komposisi kembang api dan pelumas.
Kadmium sulfida CdS mungkin merupakan senyawa pertama dari elemen ini yang membuat industri tertarik. Ini membentuk kristal kuning lemon hingga oranye-merah. Kadmium sulfida memiliki sifat semikonduktor.
Senyawa ini praktis tidak larut dalam air. Ia juga tahan terhadap larutan alkali dan sebagian besar asam.
Kadmium sulfida diperoleh melalui interaksi kadmium dan uap belerang, pengendapan dari larutan di bawah pengaruh hidrogen sulfida atau natrium sulfida, dan reaksi antara senyawa kadmium dan organosulfur.
Kadmium sulfida adalah pewarna mineral penting, sebelumnya disebut kuning kadmium.
Dalam usaha pengecatan, kadmium kuning kemudian mulai digunakan lebih luas. Khususnya, mobil penumpang dicat dengan cat tersebut karena, antara lain, cat ini tahan terhadap asap lokomotif dengan baik. Kadmium sulfida juga digunakan sebagai zat pewarna dalam produksi tekstil dan sabun. Dispersi koloid yang sesuai digunakan untuk mendapatkan gelas transparan berwarna.
Dalam beberapa tahun terakhir, kadmium sulfida murni telah digantikan oleh pigmen yang lebih murah - kadmopon dan seng-kadmium lithopon. Cadmopon adalah campuran kadmium sulfida dan barium sulfat. Itu diperoleh dengan mencampurkan dua garam yang larut– kadmium sulfat dan barium sulfida. Akibatnya, terbentuk endapan yang mengandung dua garam yang tidak larut:
CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4
Litopon seng-kadmium juga mengandung seng sulfida. Saat membuat pewarna ini, tiga garam mengendap secara bersamaan. Lithopone berwarna krem atau gading.
Dengan penambahan kadmium selenida, seng sulfida, merkuri sulfida dan senyawa lainnya, kadmium sulfida menghasilkan pigmen yang stabil secara termal dengan warna cerah mulai dari kuning pucat hingga merah tua.
Kadmium sulfida memberi warna biru pada nyala api. Properti ini digunakan dalam kembang api.
Selain itu, kadmium sulfida digunakan sebagai media aktif dalam laser semikonduktor. Dapat digunakan sebagai bahan pembuatan fotosel, sel surya, fotodioda, dioda pemancar cahaya, dan fosfor.
Kadmium selenida CdSe membentuk kristal berwarna merah tua. Ini tidak larut dalam air dan terurai dengan asam klorida, nitrat dan sulfat. Kadmium selenida diperoleh dengan menggabungkan zat sederhana atau dari gas kadmium dan selenium, serta dengan pengendapan dari larutan kadmium sulfat di bawah aksi hidrogen selenida, reaksi kadmium sulfida dengan asam selenosa, dan interaksi antara senyawa kadmium dan organoselenium. .
Kadmium selenida adalah fosfor. Ini berfungsi sebagai media aktif dalam laser semikonduktor dan merupakan bahan untuk pembuatan fotoresistor, fotodioda, dan sel surya.
Kadmium selenida adalah pigmen untuk enamel, glasir, dan cat artistik. Kaca rubi diwarnai dengan kadmium selenida. Inilah, dan bukan kromium oksida, seperti pada batu delima itu sendiri, yang membuat bintang-bintang di Kremlin Moskow menjadi merah delima.
Kadmium telurida Warna CdTe dapat berkisar dari abu-abu tua hingga coklat tua. Ini tidak larut dalam air, tetapi terurai oleh asam pekat. Ini dihasilkan oleh interaksi kadmium cair atau gas dan telurium.
Kadmium telurida, yang memiliki sifat semikonduktor, digunakan sebagai detektor sinar-X dan radiasi gamma, dan telurida merkuri-kadmium telah banyak digunakan (terutama untuk keperluan militer) dalam detektor IR untuk pencitraan termal.
Ketika stoikiometri dilanggar atau pengotor dimasukkan (misalnya, atom tembaga dan klor), kadmium telurida memperoleh sifat fotosensitif. Ini digunakan dalam elektrofotografi.
Senyawa organokadmium CdR 2 dan CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 dan radikal hidrokarbon lainnya, X - halogen, OR, SR, dll.) biasanya diperoleh dari reagen Grignard yang sesuai. Bahan ini kurang stabil secara termal dibandingkan bahan seng, namun umumnya kurang reaktif (biasanya tidak mudah terbakar di udara). Aplikasi terpentingnya adalah produksi keton dari asam klorida.
Peran biologis kadmium.
Kadmium ditemukan pada organisme hampir semua hewan (pada hewan darat sekitar 0,5 mg per 1 kg massa, dan pada hewan laut 0,15 hingga 3 mg/kg). Pada saat yang sama, ini dianggap sebagai salah satu logam berat paling beracun.
Kadmium terkonsentrasi di dalam tubuh terutama di ginjal dan hati, sedangkan kandungan kadmium dalam tubuh meningkat seiring bertambahnya usia. Ini terakumulasi dalam bentuk kompleks dengan protein yang terlibat dalam proses enzimatik. Masuk ke dalam tubuh dari luar, kadmium memiliki efek penghambatan pada sejumlah enzim, menghancurkannya. Tindakannya didasarkan pada pengikatan gugus –SH residu sistein dalam protein dan penghambatan enzim SH. Ini juga dapat menghambat kerja enzim yang mengandung seng dengan menggantikan seng. Karena kedekatan jari-jari ion kalsium dan kadmium, dapat menggantikan kalsium dalam jaringan tulang.
Orang-orang diracuni oleh kadmium dengan meminum air yang terkontaminasi dengan limbah yang mengandung kadmium, serta sayuran dan biji-bijian yang tumbuh di lahan dekat kilang minyak dan pabrik metalurgi. Jamur mempunyai kemampuan khusus untuk mengakumulasi kadmium. Menurut beberapa laporan, kandungan kadmium pada jamur bisa mencapai satuan, puluhan, bahkan 100 miligram atau lebih per kg beratnya sendiri. Senyawa kadmium termasuk di antaranya zat berbahaya terkandung dalam asap tembakau (satu batang rokok mengandung 1-2 mcg kadmium).
Contoh klasik keracunan kadmium kronis adalah penyakit yang pertama kali dijelaskan di Jepang pada tahun 1950an dan disebut “itai-itai.” Penyakit ini disertai rasa sakit yang parah di daerah pinggang dan nyeri otot. Muncul dan ciri ciri kerusakan ginjal yang ireversibel. Ratusan telah tercatat meninggal"Itai-itai." Penyakit ini menyebar luas karena polusi yang tinggi lingkungan di Jepang pada waktu itu dan pola makan orang Jepang yang spesifik - terutama nasi dan makanan laut (mereka mampu mengakumulasi kadmium dalam konsentrasi tinggi). Penelitian telah menunjukkan bahwa penderita "Itai-Itai" mengonsumsi hingga 600 mcg kadmium per hari. Selanjutnya, sebagai hasil dari tindakan perlindungan lingkungan, frekuensi dan tingkat keparahan sindrom seperti “Itai-Itai” menurun drastis.
Di AS, ditemukan hubungan antara kadar kadmium di atmosfer dan kejadian kematian akibat penyakit kardiovaskular.
Dipercaya bahwa sekitar 1 mcg kadmium per 1 kg berat badan dapat masuk ke dalam tubuh manusia setiap hari tanpa membahayakan kesehatan. Air minum tidak boleh mengandung lebih dari 0,01 mg/l kadmium. Penangkal keracunan kadmium adalah selenium, namun mengkonsumsi makanan yang kaya akan unsur ini menyebabkan penurunan kandungan sulfur dalam tubuh, sehingga kadmium kembali menjadi berbahaya.
Elena Savinkina
