W 1968 roku w znanym czasopiśmie „Kadm i serce” ukazał się artykuł. Stwierdzono w nim, że dr Carroll, urzędnik amerykańskiej służby zdrowia, odkrył związek pomiędzy poziomem kadmu w atmosferze a występowaniem zgonów z powodu chorób układu krążenia. Jeżeli, powiedzmy, w mieście A zawartość kadmu w powietrzu jest wyższa niż w mieście B, to chorzy na choroby serca w mieście A umierają wcześniej, niż gdyby mieszkali w mieście B. Carroll doszedł do takiego wniosku po analizie danych dla 28 miast. Swoją drogą w grupie A znalazły się takie ośrodki jak Nowy Jork, Chicago, Filadelfia...
Zatem po raz kolejny oskarżyli element otwarty w butelce farmaceutycznej o zatrucie!

Element z butelki aptecznej

Jest mało prawdopodobne, aby którykolwiek z magdeburskich aptekarzy wypowiedział słynne zdanie burmistrza: „Zapraszałem was, panowie, aby przekazać wam nieprzyjemne wieści”, ale łączyło ich z nim jedno: bali się audytora.
Lekarz okręgowy Rołow miał twardy temperament. Tym samym w 1817 roku nakazał wycofanie ze sprzedaży wszystkich preparatów zawierających tlenek cynku wytwarzanych w fabryce Hermana Schenebeca. Przez wygląd narkotyków, podejrzewał, że tlenek cynku zawiera arsen! (Tlenek cynku jest nadal stosowany w leczeniu chorób skóry; wytwarza się z niego maści, proszki i emulsje.)
Aby udowodnić, że miał rację, rygorystyczny audytor rozpuścił podejrzany tlenek w kwasie i przepuścił siarkowodór przez ten roztwór: utworzył się żółty osad. Siarczki arsenu są po prostu żółte!

Właściciel fabryki zaczął kwestionować decyzję Rolowa. On sam był chemikiem i po osobistej analizie Próbek Produktów nie znalazł w nich arsenu. Wyniki analizy przekazał Rołowowi i jednocześnie władzom stanu Hanower. Władze oczywiście zażądały przesłania próbek do analizy jednemu z renomowanych chemików. Zdecydowano, że sędzią w sporze Rolowa z Hermannem powinien być profesor Friedrich Strohmeyer, który od 1802 roku zajmował wydział chemii na uniwersytecie w Getyndze i stanowisko generalnego inspektora wszystkich hanowerskich aptek.
Strohmeyerowi przysłano nie tylko tlenek cynku, ale także inne preparaty cynku z fabryki Hermana, w tym ZnC0 3, z którego otrzymano ten tlenek. Po kalcynowaniu węglanu cynku Strohmeyer otrzymał tlenek, ale nie biały, jak powinien, ale żółtawy. Właściciel fabryki wyjaśnił zabarwienie jako zanieczyszczenie żelazem, ale Strohmeyer nie był usatysfakcjonowany tym wyjaśnieniem. Po zakupie kolejnych preparatów cynkowych przeprowadził ich pełną analizę bez specjalna praca uwydatnił element powodujący zażółcenie. Z analizy wynika, że ​​nie był to arszenik (jak twierdził Rołow), ale też nie żelazo (jak twierdził Herman).

Fryderyk Strohmeyer (1776-1835)

Był to nowy, nieznany wcześniej metal, właściwości chemiczne bardzo podobny do cynku. Jedynie jego wodorotlenek, w odróżnieniu od Zn(OH)2, nie był amfoteryczny, lecz miał wyraźne właściwości zasadowe.
Nowy pierwiastek w swojej wolnej postaci był białym metalem, miękkim i niezbyt mocnym, pokrytym z wierzchu brązowawą warstwą tlenku. Strohmeier nazwał ten metal kadmem, co wyraźnie wskazywało na jego „cynkowe” pochodzenie: greckie słowo było od dawna używane do określenia rud cynku i tlenku cynku.
W 1818 roku Strohmeyer opublikował szczegółowe informacje na temat nowego pierwiastka chemicznego i niemal natychmiast zaczęto naruszać jego priorytety. Jako pierwszy odezwał się ten sam Rołow, który wcześniej uważał, że narkotyki z fabryki Hermana zawierają arszenik. Wkrótce po Strohmeyerze inny niemiecki chemik Kersten odkrył w śląskiej rudzie cynku nowy pierwiastek i nazwał go mellin (od łacińskiego mellinus – „żółty jak pigwa”) ze względu na kolor osadu powstałego w wyniku działania siarkowodoru. Ale odkrył to już Strohmeyer kadm. Później zaproponowano dla tego pierwiastka jeszcze dwie nazwy: klaprotium – na cześć słynnego chemika Martina Klaprotha i junonium – na cześć asteroidy Juno odkrytej w 1804 roku. Mimo to nazwa nadana pierwiastkowi przez jego odkrywcę została ustalona. To prawda, że ​​\u200b\u200bw rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszy połowa XIX wieku V. kadm był często nazywany kadmem.


Siedem kolorów tęczy

Siarczek kadmu CdS był prawdopodobnie pierwszym związkiem pierwiastka nr 48, którym zainteresował się przemysł. CdS to sześcienne lub sześciokątne kryształy o gęstości 4,8 g/cm 3 . Ich kolor waha się od jasnożółtego do pomarańczowo-czerwonego (w zależności od metody gotowania). Siarczek ten jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, jest także odporny na działanie roztworów alkalicznych i większości kwasów. Uzyskanie CdS jest całkiem proste: wystarczy przepuścić, jak to zrobili Strohmeyer i Rolov, siarkowodór przez zakwaszony roztwór zawierający jony Cd 2+. Można go również otrzymać w reakcji wymiany pomiędzy rozpuszczalną solą kadmu, na przykład CdS04, i dowolnym rozpuszczalnym siarczkiem.
CdS jest ważnym barwnikiem mineralnym. Kiedyś nazywano go żółcią kadmową. Tak napisali o żółcieni kadmowej w pierwszej rosyjskiej „Encyklopedii Technicznej”, opublikowanej na początku XX wieku.
„Jasnożółte odcienie, zaczynając od cytrynowożółtego, otrzymuje się z czystych, słabo kwaśnych i obojętnych roztworów siarczanu kadmu, a po wytrąceniu siarczku kadmu roztworem siarczku sodu uzyskuje się ciemniejsze żółte odcienie. Istotną rolę w produkcji żółcieni kadmowej odgrywa obecność w roztworze zanieczyszczeń innymi metalami, np. cynkiem. Jeśli ten ostatni jest obecny razem z kadmem w roztworze, to po wytrąceniu otrzymana farba ma matowo żółty odcień z białawym odcieniem... W ten czy inny sposób można uzyskać żółć kadmową w sześciu odcieniach, od cytrynowożółtego do pomarańczowego ...Tak wykończona farba ma bardzo piękny połysk żółty. Jest dość odporny na słabe zasady i kwasy i jest całkowicie niewrażliwy na siarkowodór; dlatego też miesza się go na sucho z ultramaryną i daje doskonały zielony barwnik, który w handlu nazywany jest zielenią kadmową.
Po zmieszaniu z schnącym olejem działa jak farba olejna w malarstwie; Jest bardzo kryjąca, jednak ze względu na wysoką cenę rynkową wykorzystywana jest głównie w malarstwie jako farba olejna, akwarelowa, a także do druku. Ze względu na dużą odporność ogniową stosowany jest do malowania porcelany.”
Pozostaje tylko dodać, że później żółcień kadmowa zaczęła być szerzej stosowana „w przemyśle malarskim”. Malowano nią zwłaszcza samochody osobowe, między innymi dlatego, że farba ta była odporna na dym lokomotyw. Jako barwnik siarczek kadmu stosowano także w produkcji tekstyliów i mydła.

Ale w ostatnie lata przemysł wykorzystuje coraz mniej czystego siarczku kadmu – jest on nadal drogi. Zastępują go tańsze substancje – kadmopon i litopon cynkowo-kadmowy.
Reakcja powstania kadmoponu jest klasycznym przykładem powstania dwóch osadów jednocześnie, gdy w roztworze praktycznie nie pozostaje nic poza wodą:
CdSO 4 4-BaS (obie sole są rozpuszczalne w wodzie) _*CdS J + BaS04 J .
Kadmopon jest mieszaniną siarczku kadmu i siarczanu baru. Skład ilościowy tej mieszaniny zależy od stężenia roztworów. Łatwo jest zmieniać skład, a co za tym idzie odcień barwnika.
Litopon cynkowo-kadmowy zawiera także siarczek cynku. Podczas wytwarzania tego barwnika wytrącają się jednocześnie trzy sole. Kolor litoponu jest kremowy lub kości słoniowej.
Jak już widzieliśmy, materialne rzeczy można pomalować za pomocą siarczku kadmu w trzech kolorach: pomarańczowym, zielonym (zielony kadmowy) i wszystkich odcieniach żółtego, ale siarczek kadmu nadaje płomieniowi inny kolor - niebieski. Właściwość ta jest wykorzystywana w pirotechnice.
Tak więc, łącząc element 48, możesz uzyskać cztery z siedmiu kolorów tęczy. Pozostał tylko czerwony, niebieski i fioletowy. Błękitną lub fioletową barwę płomienia można uzyskać uzupełniając blask siarczku kadmu odpowiednimi dodatkami pirotechnicznymi – dla doświadczonego pirotechnika nie będzie to trudne.
A czerwony kolor można uzyskać stosując inny związek pierwiastka nr 48 – jego selenek. CdSe stosuje się jako farbę artystyczną, co swoją drogą jest bardzo cenne. Szkło rubinowe barwi się selenkiem kadmu; i to nie tlenek chromu, jak w samym rubinie, ale selenek kadmu sprawił, że gwiazdy moskiewskiego Kremla były rubinowoczerwone.
Jednak wartość soli kadmu jest duża mniej niż wartość samego metalu.


Przesada rujnuje reputację

Jeśli zbudujesz wykres z datami na osi poziomej i zapotrzebowaniem na kadm na osi pionowej, otrzymasz krzywą rosnącą. Produkcja tego pierwiastka rośnie, a najostrzejszy „skok” nastąpił w latach 40. naszego stulecia. W tym czasie kadm stał się materiałem strategicznym - zaczęto z niego wytwarzać pręty sterujące i awaryjne reaktorów jądrowych.

W literaturze popularnej można spotkać stwierdzenie, że gdyby nie te pręty pochłaniające nadmiar neutronów, reaktor „wypadłby z równowagi” i zamieniłby się w bomba atomowa. Nie jest to do końca prawdą. Aby tak się stało wybuch jądrowy, musi zostać spełnionych wiele warunków (nie miejsce, aby o nich szczegółowo mówić, ale nie da się pokrótce wyjaśnić ET0). Reaktor, w którym reakcja łańcuchowa stała się niekontrolowana, niekoniecznie eksploduje, ale w każdym razie następuje poważny wypadek, wiążący się z ogromnymi kosztami materiałowymi. A czasem nie tylko materiałowe... A więc rola prętów regulujących i regulujących, i to bez przesady, jest dość spora
Stwierdzenie jest równie niedokładne (zob. np. słynna książka II. R. Taube i E. I. Rudenko „Od wodoru do…”. M., 1970), że kadm jest najodpowiedniejszym materiałem do wytwarzania prętów i regulacji strumienia neutronów. Gdyby przed słowem „neutrony” istniał także „termiczny”, wówczas stwierdzenie to stałoby się naprawdę trafne.
Jak wiadomo, neutrony mogą znacznie różnić się energią. Istnieją neutrony niskoenergetyczne - ich energia nie przekracza 10 kiloelektronowoltów (keV). Istnieją szybkie neutrony - o energii większej niż 100 keV. Wręcz przeciwnie, istnieją neutrony niskoenergetyczne - neutrony termiczne i „zimne”. Energię pierwszego z nich mierzy się w setnych części elektronowoltów, podczas gdy w przypadku drugiego jest ona mniejsza niż 0,005 eV.
Początkowo głównym materiałem „prętów” okazał się kadm, przede wszystkim dlatego, że dobrze pochłania neutrony termiczne. Wszystkie reaktory początku „ery atomowej” (a pierwszy z nich zbudował Enrich Fermi w 1942 r.) działały na neutronach termicznych. Dopiero wiele lat później stało się jasne, że reaktory na prędkie neutrony są bardziej obiecujące zarówno pod względem energii, jak i produkcji paliwa jądrowego - plutonu-239. I przeciw szybkie neutrony kadm jest bezsilny, nie opóźnia ich.
Dlatego nie należy przeceniać roli kadmu w konstrukcji reaktorów. A także dlatego właściwości fizykochemiczne Metal ten (wytrzymałość, twardość, żaroodporność – jego temperatura topnienia wynosi zaledwie 321°C) pozostawia wiele do życzenia. A także dlatego, że bez przesady rola, jaką kadm odegrał i nadal odgrywa w technologii nuklearnej, jest dość znacząca.
Kadm był pierwszym materiałem rdzenia. Następnie bor i jego związki zaczęły zajmować centralne miejsce. Jednak kadm jest łatwiejszy do uzyskania w dużych ilościach niż bor: kadm był i jest otrzymywany jako produkt uboczny przy produkcji cynku i ołowiu. Przy przeróbce rud polimetalicznych ten - analog cynku - niezmiennie trafia głównie do koncentratu cynku. Kadm ulega redukcji jeszcze łatwiej niż cynk i ma niższą temperaturę wrzenia (odpowiednio 767 i 906 ° C). Dlatego w temperaturze około 800°C oddzielenie cynku i kadmu nie jest trudne.

Kadm jest miękki, plastyczny i łatwy w obróbce. Ułatwiło to i przyspieszyło jego drogę do technologii nuklearnej. Wysoka selektywność CAD i jego czułość szczególnie na neutrony termiczne były również korzystne dla fizyków. A jeśli chodzi o główną charakterystykę działania - przekrój wychwytu neutronów termicznych - kadm zajmuje jedno z pierwszych miejsc wśród wszystkich pierwiastków układu okresowego - 2400 barn. (Przypomnijmy, że przekrój wychwytu to zdolność do „absorbowania” neutronów, mierzona w konwencjonalnych jednostkach barn.)
Kadm naturalny składa się z ośmiu izotopów (o liczbach masowych 106, 108, 110, 111, 112, IZ, 114 i 116), a przekrój poprzeczny wychwytu jest cechą, w której izotopy jednego pierwiastka mogą się znacznie różnić. W naturalnej mieszaninie izotopów kadmu głównym „połykaczem neutronów” jest izotop o liczbie masowej kadmu. Jego indywidualna sekcja przechwytywania jest ogromna - 25 tysięcy stodół!
Dodając neutron, kadm-113 zamienia się w najpopularniejszy (28,86% naturalnej mieszaniny) izotop pierwiastka nr 48 - kadm-114. Udział samego kadmu-113 wynosi zaledwie 12,26%.
Pręty sterujące reaktora jądrowego.

Niestety rozdzielenie ośmiu izotopów kadmu jest znacznie trudniejsze niż rozdzielenie dwóch izotopów boru.
Pręty sterujące i awaryjne to nie jedyne miejsce „atomowej służby” pierwiastka nr 48. Jego zdolność do pochłaniania neutronów o ściśle określonych energiach pozwala na badanie widm energetycznych powstających wiązek neutronów. Za pomocą płytki kadmowej, którą umieszcza się na drodze wiązki neutronów, określa się, jak jednorodna jest ta wiązka (pod względem wartości energii), jaki jest w niej udział neutronów termicznych itp.
Niewiele, ale jest
I wreszcie – o zasobach kadmu. Jak mówią, jego własne minerały są liczniejsze. Tylko jeden został dostatecznie dokładnie zbadany – rzadki, nieagregujący CdS z greenokitu. Jeszcze dwa minerały pierwiastka nr 48 – otawit CdCO 3 i monteponit CdO – są bardzo rzadkie. Ale kadm nie „żyje” własnymi minerałami. Minerały cynku i rudy polimetaliczne stanowią dość niezawodną bazę surowcową do jego produkcji.

Powłoka kadmowa

Blachę ocynkowaną zna każdy, jednak nie każdy wie, że do zabezpieczenia mchu przed korozją stosuje się nie tylko cynkowanie, ale także kadmowanie. Powłoki kadmowe nanoszone są obecnie wyłącznie metodą elektrolityczną, w warunkach przemysłowych najczęściej stosuje się kąpiele cyjankowe. Wcześniej kadm był używany do zanurzania żelaza i innych metali w stopionym kadmie.


Pomimo podobnych właściwości kadmu i cynku, powłoka kadmowa ma kilka zalet: jest bardziej odporna na korozję, łatwiej jest ją wyrównać i wygładzić. Ponadto kadm, w przeciwieństwie do cynku, jest stabilny w środowisku zasadowym. Blacha kadmowana ma szerokie zastosowanie, dostęp do niej ograniczony jest jedynie do produkcji pojemników na żywność, gdyż kadm jest toksyczny. Powłoki kadmowe mają jeszcze jedną ciekawą cechę: w atmosferze obszarów wiejskich wykazują znacznie większą odporność na korozję niż w atmosferze terenów przemysłowych. Taka powłoka zawodzi szczególnie szybko, jeśli zawartość dwutlenku siarki lub bezwodnika siarki w powietrzu jest wysoka.

Kadm w stopach

Produkcja stopów pochłania około jednej dziesiątej światowej produkcji kadmu. Stopy kadmu stosowane są głównie jako materiały przeciwcierne i lutowie. Znany stop o składzie 99% Cd i 1% Ni stosowany jest do produkcji łożysk pracujących w wysokich temperaturach w silnikach samochodowych, lotniczych i morskich. Ponieważ kadm nie jest wystarczająco odporny na kwasy, w tym kwasy organiczne zawarte w smarach, czasami stopy łożyskowe na bazie kadmu powleka się indem.
Luty zawierające element nr 48 są dość odporne na wahania temperatury.
Dodatek miedzi z niewielkimi dodatkami kadmu umożliwia wytwarzanie bardziej odpornych na zużycie drutów w elektrycznych liniach transportowych. Miedź z dodatkiem kadmu prawie nie różni się przewodnością elektryczną od czystej miedzi, ale jest zauważalnie lepsza pod względem wytrzymałości i twardości.

AKUMULATOR AKN I ZWYKŁE Ogniwo WESTON.

Wśród chemicznych źródeł prądu stosowanych w przemyśle poczesne miejsce zajmują akumulatory niklowo-kadmowe (ACN). Płyty ujemne takich akumulatorów wykonane są z siatek żelaznych z dodatkiem gąbki kadmowej jako substancją czynną. Płytki dodatnie są pokryte tlenkiem niklu. Elektrolitem jest roztwór wodorotlenku potasu. Baterie alkaliczne niklowo-kadmowe różnią się od baterii ołowiowych (kwasowych) większą niezawodnością. Na bazie tej pary powstają bardzo kompaktowe akumulatory do rakiet kierowanych. Tylko w tym przypadku jako podstawę stosuje się nie żelazo, ale siatkę niklową.

Pierwiastek nr 48 i jego związki są wykorzystywane w innym źródle prądu chemicznego. Konstrukcja normalnego pierwiastka Westona wykorzystuje zarówno amalgamat kadmu, kryształy siarczanu kadmu, jak i roztwór tej soli.

Toksyczność kadmu

Informacje na temat toksyczności kadmu są dość sprzeczne. A raczej fakt, że kadm jest trujący, jest bezsporny: naukowcy spierają się o stopień zagrożenia kadmu. Znane są przypadki śmiertelnego zatrucia oparami tego metalu i jego związków - dlatego opary takie stanowią poważne zagrożenie. Jeśli kadm dostanie się do żołądka, również jest szkodliwy, ale nauce nie są znane przypadki śmiertelnego zatrucia związkami kadmu, które dostają się do organizmu z pożywienia. Najwyraźniej tłumaczy się to natychmiastowym usunięciem trucizny z żołądka, podejmowanym przez sam organizm. Jednakże w wielu krajach stosowanie powłok kadmowych w produkcji pojemników na żywność jest prawnie zabronione.

Kadm- element drugorzędnej podgrupy drugiej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 48. Oznaczony symbolem Cd (łac. Kadm). Miękki, plastyczny, lepki metal przejściowy kolor srebrno-biały.

Lekarz okręgowy Rołow miał twardy temperament. Tym samym w 1817 roku nakazał wycofanie ze sprzedaży wszystkich preparatów zawierających tlenek cynku wytwarzanych w fabryce Hermana Schenebeca. Na podstawie wyglądu preparatów podejrzewał, że tlenek cynku zawiera arsen! (Tlenek cynku jest nadal stosowany w leczeniu chorób skóry; wytwarza się z niego maści, proszki i emulsje.)
Aby udowodnić, że miał rację, rygorystyczny audytor rozpuścił podejrzany tlenek w kwasie i przepuścił siarkowodór przez ten roztwór: utworzył się żółty osad. Siarczki arsenu są po prostu żółte!
Właściciel fabryki zaczął kwestionować decyzję Rolowa. On sam był chemikiem i po osobistej analizie próbek produktów nie znalazł w nich arsenu. Wyniki analizy przekazał Rołowowi i jednocześnie władzom stanu Hanower. Władze oczywiście zażądały przesłania próbek do analizy jednemu z renomowanych chemików. Zdecydowano, że sędzią w sporze Rolowa z Hermannem powinien być profesor Friedrich Strohmeyer, który od 1802 roku zajmował wydział chemii na uniwersytecie w Getyndze i stanowisko generalnego inspektora wszystkich hanowerskich aptek.
Strohmeyerowi przysłano nie tylko tlenek, ale także inne preparaty cynku z fabryki Hermana, w tym ZnCO3, z którego otrzymano ten tlenek. Po kalcynowaniu węglanu cynku Strohmeyer otrzymał tlenek, ale nie biały, jak powinien, ale żółtawy. Właściciel fabryki wyjaśnił zabarwienie jako zanieczyszczenie żelazem, ale Strohmeyer nie był usatysfakcjonowany tym wyjaśnieniem. Po zakupie kolejnych preparatów cynku przeprowadził ich pełną analizę i bez większych trudności wyodrębnił pierwiastek powodujący żółknięcie. Z analizy wynika, że ​​nie był to arszenik (jak twierdził Rołow), ale też nie żelazo (jak twierdził Herman).

Był to nowy, nieznany wcześniej metal, bardzo podobny pod względem chemicznym do cynku. Jedynie jego wodorotlenek, w przeciwieństwie do Zn(OH)2, nie był amfoteryczny, ale miał wyraźne właściwości zasadowe.

Pierwiastek 48 układu okresowego W swojej wolnej postaci nowym pierwiastkiem był biały metal, miękki i niezbyt mocny, pokryty na wierzchu brązowawą warstwą tlenku. Strohmeier nazwał ten metal kadmem, co wyraźnie wskazywało na jego „cynkowe” pochodzenie: greckie słowo καδμεια było od dawna używane do określenia rud cynku i tlenku cynku.

W 1818 roku Strohmeyer opublikował szczegółowe informacje na temat nowego pierwiastka chemicznego i niemal natychmiast zaczęto naruszać jego priorytety. Jako pierwszy odezwał się ten sam Rołow, który wcześniej uważał, że narkotyki z fabryki Hermana zawierają arszenik. Wkrótce po Strohmeyerze inny niemiecki chemik Kersten odkrył w śląskiej rudzie cynku nowy pierwiastek i nazwał go mellin (od łacińskiego mellinus – „żółty jak pigwa”) ze względu na kolor osadu powstałego w wyniku działania siarkowodoru. Ale był to kadm odkryty już przez Strohmeiera. Później zaproponowano dla tego pierwiastka jeszcze dwie nazwy: klaprotium – na cześć słynnego chemika Martina Klaprotha i junonium – na cześć asteroidy Juno odkrytej w 1804 roku. Mimo to nazwa nadana pierwiastkowi przez jego odkrywcę została ustalona. To prawda, że ​​​​w rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszej połowy XIX wieku. kadm był często nazywany kadmem.

48 ← Kadm→ Ind
Właściwości atomu
Nazwa, symbol, numer

Kadm (Cd), 48
Masa atomowa
(masa cząsteczkowa)

112.411(8)a. e.m. (g/mol)
Elektroniczna Konfiguracja
Promień atomowy
Właściwości chemiczne
Promień kowalencyjny
Promień jonów
Elektroujemność

1,69 (skala Paulinga)
Potencjał elektrody
Stany utlenienia
Energia jonizacji
(pierwszy elektron)

867,2 (8,99) kJ/mol (eV)
Właściwości termodynamiczne prostej substancji
Gęstość (w normalnych warunkach)
Temperatura topnienia
Temperatura wrzenia
Ud. ciepło topnienia

6,11 kJ/mol
Ud. ciepło parowania

59,1 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna

26,0 J/(K mol)
Objętość molowa

13,1 cm3/mol
Sieć krystaliczna prostej substancji
Struktura kratowa

sześciokątny
Parametry sieci

a=2,979 c=5,618 Å
stosunek c/a
Temperatura Debye’a
Inne cechy
Przewodność cieplna

(300 K) 96,9 W/(m·K)

Kadm

KADM-I; M.[łac. kadm z języka greckiego. kadmeia - ruda cynku]

1. Pierwiastek chemiczny (Cd), srebrzystobiały, miękki, ciągliwy metal występujący w rudach cynku (część wielu niskotopliwych stopów stosowanych w przemyśle nuklearnym).

2. Sztuczna żółta farba w różnych odcieniach.

◁ Kadm, och, och. Stopy K. K-żółty(barwnik).

kadm

(łac. Kadm), pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego. Nazwa pochodzi od greckiego słowa kadméia – ruda cynku. Metal srebrzysty o niebieskawym odcieniu, miękki i topliwy; gęstość 8,65 g/cm3, T pl 321,1°C. Wydobywa się go poprzez przeróbkę rud ołowiu, cynku i miedzi. Stosowany do powlekania kadmem, w bateriach dużej mocy, energetyce jądrowej (pręty sterujące reaktorów) oraz do produkcji pigmentów. Jest częścią stopów niskotopliwych i innych. Siarczki, selenki i tellurki kadmu są materiałami półprzewodnikowymi. Wiele związków kadmu jest trujących.

KADM

KADM (łac. Kadm), Cd (wymawiane „kadm”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 48, masa atomowa 112,41.
Kadm naturalny składa się z ośmiu stabilnych izotopów: 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%) i 116 Cd (12,75%). Znajduje się w okresie 5 w grupie IIB układu okresowego pierwiastków. Konfiguracja dwóch zewnętrznych warstw elektronicznych 4 S 2 P 6 D 10 5S 2 . Stan utlenienia +2 (wartościowość II).
Promień atomu wynosi 0,154 nm, promień jonu Cd 2+ wynosi 0,099 nm. Energie jonizacji sekwencyjnej - 8,99, 16,90, 37,48 eV. Elektroujemność według Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,69.
Historia odkryć
Odkryty przez niemieckiego profesora F. Strohmeiera (cm. STROHMEYERA Friedricha) w 1817 r. Farmaceuci magdeburscy podczas studiów nad tlenkiem cynku (cm. CYNK (pierwiastek chemiczny)) Podejrzewano, że ZnO zawiera arsen (cm. ARSEN). F. Strohmeier wyizolował brązowo-brązowy tlenek z ZnO i zredukował go wodorem (cm. WODÓR) i uzyskano srebrzystobiały metal, który nazwano kadmem (od greckiego kadmeia – ruda cynku).
Będąc w naturze
Treść w skorupa Ziemska 1,35·10–5% mas., w wodzie morskiej i oceanicznej 0,00011 mg/l. Znanych jest kilka bardzo rzadkich minerałów, na przykład greenockit GdS, otavite CdCO 3, monteponit CdO. Kadm gromadzi się w rudach polimetalicznych: sfalerycie (cm. sfaleryt)(0,01-5%), galena (cm. GALENA)(0,02%), chalkopiryt (cm. CHALKOpyRYT)(0,12%), piryt (cm. PIRYT)(0,02%), wyblakłe rudy (cm. CZARNE RUDY) i stanina (cm. STANIN)(do 0,2%).
Paragon
Głównymi źródłami kadmu są produkty pośrednie produkcji cynku, pyły z hut ołowiu i miedzi. Surowiec traktuje się stężonym kwasem siarkowym i otrzymuje się CdSO4 w roztworze. Cd izoluje się z roztworu za pomocą pyłu cynkowego:
CdSO4 + Zn = ZnSO4 + Cd
Powstały metal oczyszcza się poprzez stopienie pod warstwą alkaliów w celu usunięcia zanieczyszczeń cynku i ołowiu. Kadm o wysokiej czystości otrzymywany jest w drodze rafinacji elektrochemicznej z pośrednim oczyszczaniem elektrolitu lub metodą wytapiania strefowego (cm. TOPIENIE STREFY).
Fizyczne i chemiczne właściwości
Kadm jest srebrzystobiałym miękkim metalem o sześciokątnej siatce ( A = 0,2979, Z= 0,5618 nm). Temperatura topnienia 321,1°C, temperatura wrzenia 766,5°C, gęstość 8,65 kg/dm3. Jeśli zgniesz pręt kadmu, usłyszysz słaby trzask - są to metalowe mikrokryształy ocierające się o siebie. Standard potencjał elektrody kadm -0,403 V, w zakresie potencjałów standardowych (cm. STANDARDOWY POTENCJAŁ) znajduje się przed wodorem (cm. WODÓR).
W suchej atmosferze kadm jest stabilny, natomiast w wilgotnej atmosferze stopniowo pokrywa się warstwą tlenku CdO. Powyżej temperatury topnienia kadm spala się w powietrzu, tworząc brązowy tlenek CdO:
2Сd + O2 = 2CdO
Pary kadmu reagują z parą wodną, ​​tworząc wodór:
Cd + H2O = CdO + H2
W porównaniu do swojego sąsiada z grupy IIB – Zn, kadm wolniej reaguje z kwasami:
Cd + 2HCl = CdCl2 + H2
Reakcja zachodzi najłatwiej z kwasem azotowym:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO – + 4H 2 O
Kadm nie reaguje z alkaliami.
W reakcjach może pełnić funkcję łagodnego środka redukującego, np. w roztworach stężonych jest w stanie zredukować azotan amonu do azotynu NH 4 NO 2:
NH4NO3 + Cd = NH4NO2 + CdO
Kadm utlenia się roztworami soli Cu(II) lub Fe(III):
Cd + CuCl2 = Cu + CdCl2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Powyżej temperatury topnienia kadm reaguje z halogenami (cm. FLUOROWIEC) z tworzeniem halogenków:
Cd + Cl2 = CdCl2
Z siarką (cm. SIARKA) i inne chalkogeny tworzą chalkogenki:
Cd + S = CdS
Kadm nie reaguje z wodorem, azotem, węglem, krzemem i borem. Azotek Cd 3 N 2 i wodorek CdH 2 otrzymuje się pośrednio.
W roztworach wodnych jony kadmu Cd 2+ tworzą wodne kompleksy 2+ i 2+.
Wodorotlenek kadmu Cd(OH) 2 otrzymuje się przez dodanie zasady do roztworu soli kadmu:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Ї
Wodorotlenek kadmu jest praktycznie nierozpuszczalny w zasadach, chociaż podczas długotrwałego gotowania w bardzo stężonych roztworach zasad zaobserwowano tworzenie się kompleksów wodorotlenkowych 2–. Zatem amfoteryczny (cm. AMFOTERYCZNY) właściwości tlenku CdO i wodorotlenku kadmu Cd(OH) 2 są znacznie mniej wyraźne niż odpowiednich związków cynku.
Ze względu na tworzenie kompleksów wodorotlenek kadmu Cd(OH) 2 łatwo rozpuszcza się w wodnych roztworach amoniaku NH 3:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
Aplikacja
40% wyprodukowanego kadmu wykorzystuje się do nakładania powłok antykorozyjnych na metale. 20% kadmu wykorzystuje się do produkcji elektrod kadmowych stosowanych w akumulatorach i zwykłych ogniwach Westona. Około 20% kadmu wykorzystuje się do produkcji barwników nieorganicznych, lutów specjalistycznych, materiałów półprzewodnikowych i luminoforów. Kadm 10% jest składnikiem biżuterii i stopów niskotopliwych, tworzyw sztucznych.
Działanie fizjologiczne
Opary kadmu i jego związki są toksyczne, a kadm może gromadzić się w organizmie. W woda pitna MPC dla kadmu 10 mg/m3. Objawami ostrego zatrucia solami kadmu są wymioty i drgawki. Rozpuszczalne związki kadmu po wchłonięciu do krwi działają na ośrodkowy układ nerwowy system nerwowy, wątrobę i nerki, zaburzają metabolizm fosforu i wapnia. Przewlekłe zatrucie prowadzi do anemii i zniszczenia kości.

słownik encyklopedyczny . 2009 .

Synonimy:

Zobacz, co oznacza „kadm” w innych słownikach:

    - (łac. kadm). Ciągliwy metal o kolorze podobnym do cyny. Słownik obcojęzyczne słowa, zawarte w języku rosyjskim. Chudinov A.N., 1910. KADM łac. kadm, z kadmeia gea, ziemia kadmowa. Metal podobny do cyny. Wyjaśnienie 25 000 zagranicznych... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

    KADM- KADM, Kadm, chemiczny. element, symbol Cd, masa atomowa 112,41, numer seryjny 48. Zawarty w małych ilościach w większości rud cynku i otrzymywany jako produkt uboczny podczas wydobycia cynku; można też zdobyć... Wielka encyklopedia medyczna

    KADM- patrz KADM (Cd). Zawiera ścieki wielu przedsiębiorstw przemysłowych, zwłaszcza zakładów ołowiowo-cynkowych i metalowych stosujących powłoki galwaniczne. Występuje w nawozach fosforowych. Kwas siarkowy rozpuszcza się w wodzie,... ... Choroby ryb: przewodnik

    Kadm- (Cd) srebrzystobiały metal. Stosowany jest w energetyce jądrowej i galwanizacji, wchodzi w skład stopów i służy do przygotowania matryc drukarskich, lutowiów, elektrod spawalniczych oraz do produkcji półprzewodników; jest składnikiem... ... Rosyjska encyklopedia ochrony pracy

    - (Kadm), Cd, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 48, masa atomowa 112,41; metal, temperatura topnienia 321,1°C. Kadm stosowany jest do nakładania powłok antykorozyjnych na metale, do produkcji elektrod, do produkcji pigmentów,... ... Nowoczesna encyklopedia

    - (symbol Cd), srebrzystobiały metal z drugiej grupy układu okresowego. Wyizolowany po raz pierwszy w 1817 r. Występuje w greenokicie (w postaci siarczkowej). Otrzymuje się go głównie jako produkt uboczny ekstrakcji cynku i ołowiu. Łatwe do podrobienia... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

    Cd (z greckiej rudy cynku kadmeia * a. kadm; n. Kadm; f. kadm; i. kadmio), chemiczny. pierwiastek okresowy grupy II. System Mendelejewa, at.sci. 48, godz. m. 112,41. W przyrodzie występuje 8 stabilnych izotopów: 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%),... ... Encyklopedia geologiczna

    Mąż. metal (jeden z pierwiastków chemicznych lub nierozkładalnych) występujący w rudzie cynku. Kadm, spokrewniony z kadmem. Dopuścić, zawierający kadm. Słownik Dalia. W I. Dahla. 1863 1866… Słownik wyjaśniający Dahla

    Kadm- (Kadm), Cd, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 48, masa atomowa 112,41; metal, temperatura topnienia 321,1°C. Kadm stosowany jest do nakładania powłok antykorozyjnych na metale, do produkcji elektrod, do produkcji pigmentów,... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny

    KADM- chemia pierwiastek, symbol Cd (łac. Kadm), przy. N. 48, godz. m. 112,41; srebrno-biały błyszczący miękki metal, gęstość 8650 kg/m3, tmelt = 320,9°C. Kadm jest pierwiastkiem rzadkim i śladowym, trującym, zwykle występującym w rudach razem z cynkiem, który... ... Wielka encyklopedia politechniczna

    - (łac. Kadm) Cd, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 48, masa atomowa 112,41. Nazwa pochodzi od greckiej rudy cynku kadmeia. Metal srebrzysty o niebieskawym odcieniu, miękki i topliwy; gęstość 8,65 g/cm³,… … Wielki słownik encyklopedyczny

Jesienią 1817 r Podczas kontroli niektórych aptek w powiecie magdeburskim w Niemczech odkryto tlenek cynku zawierający pewnego rodzaju zanieczyszczenia. Lekarz okręgowy R. Rołow podejrzewał w nim obecność arsenu i zakazał sprzedaży leku. Właściciel fabryki tlenku cynku K. Hermanna nie zgodził się z tą decyzją i rozpoczął badania nad niefortunnym produktem. W wyniku swoich eksperymentów doszedł do wniosku, że tlenek cynku wytwarzany w jego fabryce zawiera domieszkę jakiegoś nieznanego metalu. Dane uzyskane w kwietniu 1818 r. opublikował K. Hermann w artykule „O śląskim tlenku cynku i znalezionym w nim prawdopodobnie nieznanym jeszcze metalu”. Jednocześnie pozytywną konkluzję opublikował F. Strohmeier, który potwierdził wnioski Hermanna i zaproponował nazwanie nowego metalu kadmem.

F. Strohmeyer, który był generalnym inspektorem aptek prowincji Hanower, opublikował w innym czasopiśmie szczegółowy artykuł na temat nowego metalu. Artykuł z datą 26 kwietnia 1818 ukazał się w numerze z numerem 1817 na okładce. Najwyraźniej okoliczność ta w połączeniu z faktem, że Strohmeyer (za zgodą Hermanna) nadał nazwę odkrytemu metalowi, doprowadziła do błędów w określeniu zarówno data i autor odkrycia.

Właściwości fizyczne.

Kadm - srebrno-biały, połyskujący błękit metal, który blaknie w powietrzu w wyniku tworzenia ochronnej warstwy tlenkowej. Temperatura topnienia – 321°C, temperatura wrzenia – 770°C. Pałeczka czystego kadmu przy zginaniu chrzęści jak cyna, ale wszelkie zanieczyszczenia w metalu niszczą ten efekt. Kadm jest twardszy niż cyna, ale bardziej miękki niż cyna - można go ciąć nożem. Kadm po podgrzaniu powyżej 80°C traci swoją elastyczność do tego stopnia, że ​​można go rozdrobnić na proszek.

Kadm tworzy stopy i związki z wieloma metalami i jest dobrze rozpuszczalny w rtęci.

Ogólna charakterystyka chemiczna kadmu.

Po podgrzaniu utlenianie staje się bardziej intensywne, a metal może się zapalić. Sproszkowany kadm łatwo zapala się w powietrzu jasnym czerwonym płomieniem, tworząc tlenek.

Jeśli sproszkowany kadm zostanie energicznie zmieszany z wodą, wydziela się wodór i można wykryć obecność nadtlenku wodoru.

Rozcieńczona sól i Kwas Siarkowy po podgrzaniu stopniowo reagują z kadmem, uwalniając wodór. Suchy chlorowodór reaguje z kadmem w temperaturze 440°C. Suchy dwutlenek siarki również reaguje z metalem, powodując powstanie siarczku kadmu CdS i częściowo jego siarczanu CdSO4. Kwas azotowy wchodząc w normalne warunki z kadmem, uwalnia amoniak, a po podgrzaniu tlenki azotu.

Kadm, w przeciwieństwie do cynku, nierozpuszczalny w żrących zasadach, ale rozpuszcza się także w wodorotlenku amonu. Kiedy kadm reaguje z roztworem azotanu amonu, tworzą się azotany.

Glin, cynk i żelazo wypierają kadm z roztworów jego związków. Sam wytrąca z roztworów miedź i inne pierwiastki bardziej elektrododatnie. Po podgrzaniu kadm łączy się bezpośrednio z fosforem, siarką, selenem, tellurem i halogenami, ale nie jest możliwe otrzymanie jego wodorku i azotku w drodze bezpośredniej interakcji z wodorem i azotem.

Najważniejsze związki kadmu.

Tlenek kadmuCDO można otrzymać poprzez spalenie metalu w powietrzu lub tlenie, prażenie jego siarczku lub rozkład termiczny niektórych związków. Jest to proszek o różnej barwie, w zależności od temperatury, w jakiej jest otrzymywany: zielonkawo-żółty (350-370°C), gęsty ciemnoniebieski (800°C), brązowy, czarny.

Wodorotlenek kadmuPłyta CD(OH) 2 Uwalnia się w postaci białego galaretowatego osadu z roztworów jego soli pod działaniem zasad.

Siarczek kadmuCdS- jeden z najważniejsze połączenia kadm W zależności od fizykochemicznych warunków produkcji może mieć kolor od cytrynowożółtego do czerwonego.

Halogenity Kadm można dość łatwo otrzymać poprzez bezpośrednie oddziaływanie pierwiastków, a także poprzez rozpuszczenie kadmu, jego tlenku lub węglanu w odpowiednich kwasach. Wszystkie sole tworzące są bezbarwne substancje krystaliczne.

Węglan kadmuCDCO 3 Wytrąca się w postaci białego, bezpostaciowego osadu z roztworów kadmu po dodaniu do nich węglanów alkalicznych.

Surowce i źródła kadmu. Produkcja kadmu.

Kadm jest bujający w obłokach element, tj. prawie nie tworzy własnych minerałów, a złoża takich minerałów nie są w ogóle znane. Kadm występuje w rudach innych metali w stężeniach setnych i tysięcznych procenta. Niektóre rudy zawierające 1-1,5% kadmu są uważane za wyjątkowo bogate w ten metal.

Jedynym minerałem kadmu, który budzi zainteresowanie, jest jego naturalny siarczek, greenokit lub mieszanka kadmu. Podczas zagospodarowywania złóż rud cynku, greenockit wydobywa się razem z fireitem i trafia do fabryk cynku. Podczas przetwarzania kadm jest zagęszczany w niektórych produktach pośrednich procesu, z których następnie jest ekstrahowany.

Zatem prawdziwymi surowcami do produkcji kadmu są placki z zakładów cynkowo-elektrolitowych, hut ołowiu i miedzi.

Produkcja została po raz pierwszy zorganizowana na Górnym Śląsku w 1829 roku.

Obecnie na świecie produkuje się ponad 10 000 ton kadmu rocznie.

Zastosowanie kadmu.

Większość kadmu zużywanego w przemyśle pochodzi z kadmu powłoki ochronne, chroniąc metale przed korozją. Powłoki te mają znaczną przewagę nad niklem, cynkiem czy cyną, ponieważ... nie odklejać się od części w przypadku odkształcenia.

Powłoki kadmowe w niektórych przypadkach przewyższają wszystkie inne: 1) w ochronie przed woda morska, 2) do części pracujących w zamkniętych pomieszczeniach o dużej wilgotności, 3) do ochrony styków elektrycznych.

Drugim obszarem zastosowania kadmu jest produkcja stopów. Stopy kadmu są srebrzystobiałe, plastyczne i łatwe w obróbce. Stopy kadmu z niewielkimi dodatkami niklu, miedzi i srebra służą do produkcji łożysk do potężnych silników statków, samolotów i samochodów.

Drut miedziany z dodatkiem zaledwie 1% kadmu jest dwukrotnie mocniejszy, a jego przewodność elektryczna nieznacznie maleje.

Stop miedzi i kadmu z dodatkiem cyrkonu ma jeszcze większą wytrzymałość i jest stosowany w liniach przesyłowych wysokiego napięcia.

Czysty kadm, ze względu na swoją niezwykłą właściwość - duży przekrój wychwytu neutronów termicznych, stosowany jest do produkcji prętów kontrolnych i awaryjnych reaktor nuklearny na wolnych neutronach.

W biżuteria Stosowane są stopy złota i kadmu. Zmieniając proporcje składników, uzyskuje się różne odcienie kolorów.

Niklowo-kadmowy baterie, nawet całkowicie rozładowane nie stają się całkowicie bezużyteczne.

Stosowany jest amalgamat kadmu w stomatologii do robienia nadzienia.

Właściwości biologiczne kadm

Powłoki kadmowe są niedopuszczalne, gdy muszą mieć kontakt z żywnością. Sam metal jest nietoksyczny, ale niezwykle trujący rozpuszczalne związki kadmu. Ponadto każda droga ich przedostania się do organizmu i w każdych warunkach (roztwór, kurz, dym, mgła) jest niebezpieczna. Pod względem toksyczności kadm nie jest gorszy od rtęci i arsenu. Związki kadmu działają depresyjnie na układ nerwowy, wpływają na drogi oddechowe i powodują zmiany narządy wewnętrzne.

Duże stężenia kadmu mogą prowadzić do ostrego zatrucia: minutowy pobyt w pomieszczeniu zawierającym 2500 mg/m 3 jego związków prowadzi do śmierci. W przypadku ostrego zatrucia objawy uszkodzenia nie pojawiają się natychmiast, ale po pewnym okresie utajonym, który może trwać od 1-2 do 30-40 godzin.

Pomimo swojej toksyczności udowodniono, że kadm jest pierwiastkiem śladowym niezbędnym do rozwoju organizmów żywych. Jego funkcje są nadal niejasne. Dokarmianie roślin korzystnie wpływa na ich rozwój.

Treść artykułu

KADM(Kadm) Cd, jest pierwiastkiem chemicznym z grupy II Układ okresowy. Liczba atomowa 48, względna masa atomowa 112,41. Kadm naturalny składa się z ośmiu stabilnych izotopów: 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%) i 116 Cd (7,58%). Stan utlenienia +2, rzadko +1.

Kadm został odkryty w 1817 roku przez niemieckiego chemika Friedricha Stromeyera Friedricha (1776–1835).

Podczas sprawdzania tlenku cynku produkowanego w jednej z fabryk Schenebeca pojawiło się podejrzenie, że zawiera on domieszkę arsenu. Po rozpuszczeniu leku w kwasie i przepuszczeniu przez roztwór siarkowodoru utworzył się żółty osad podobny do siarczków arsenu, ale dokładniejsze sprawdzenie wykazało, że tego pierwiastka nie było. Do ostatecznego wniosku wysłano próbkę podejrzanego tlenku cynku i innych preparatów cynku (w tym węglanu cynku) z tej samej fabryki do Friedricha Strohmeyera, który od 1802 roku piastował katedrę chemii na Uniwersytecie w Getyndze i stanowisko generalnego inspektora ds. apteki hanowerskie.

Po kalcynowaniu węglanu cynku Strohmeyer otrzymał tlenek, ale nie biały, jak powinien, ale żółtawy. Przypuszczał, że kolor wynika z domieszki żelaza, ale okazało się, że żelaza nie ma. Strohmeyer dokładnie przeanalizował preparaty cynku i stwierdził, że żółty kolor pojawił się z powodu nowego pierwiastka. Został nazwany na cześć rudy cynku, w której został znaleziony: greckie słowo kadmeia, „ziemia kadmowa” – starożytne imię Smithsonit ZnCO3 . Słowo to według legendy pochodzi od imienia fenickiego Kadmusa, który rzekomo jako pierwszy odkrył kamień cynkowy i zauważył jego zdolność do nadawania miedzi (wytapianej z rudy) złotego koloru. To samo imię nadano bohaterowi starożytnej mitologii greckiej: według jednej z legend Cadmus pokonał Smoka w trudnym pojedynku i na swoich ziemiach zbudował fortecę Cadmea, wokół której wyrosło wówczas siedmibramowe miasto Teb.

Występowanie kadmu w przyrodzie i jego ekstrakcja przemysłowa.

Zawartość kadmu w skorupie ziemskiej wynosi 1,6·10–5%. Występuje w ilościach zbliżonych do antymonu (2,10–5%) i dwukrotnie częściej niż rtęć (8,10–6%). Kadm charakteryzuje się migracją w gorących wodach podziemnych wraz z cynkiem i innymi pierwiastki chemiczne, skłonny do tworzenia naturalnych siarczków. Koncentruje się w osadach hydrotermalnych. Skały wulkaniczne zawierają do 0,2 mg kadmu na kg, wśród skał osadowych najbogatsze w kadm są iły - do 0,3 mg/kg, a w mniejszym stopniu - wapienie i piaskowce (około 0,03 mg/kg). Średnia zawartość kadmu w glebie wynosi 0,06 mg/kg.

Kadm ma swoje własne minerały - greenokit CdS, otawit CdCO 3, monteponit CdO. Nie tworzą jednak własnych złóż. Jedynym przemysłowo znaczącym źródłem kadmu są rudy cynku, gdzie występuje on w stężeniach 0,01–5%. Kadm gromadzi się także w galenie (do 0,02%), chalkopirycie (do 0,12%), pirycie (do 0,02%), stannicie (do 0,2%). Całkowite światowe zasoby kadmu szacuje się na 20 mln ton, przemysłowe na 600 tys. ton.

Charakterystyka substancji prostej i produkcja przemysłowa kadmu metalicznego.

Kadm – srebro solidny o niebieskawym połysku na świeżej powierzchni, metal miękki, kowalny, kowalny, łatwy do zwijania w arkusze, łatwy do polerowania. Podobnie jak cyna, laski kadmu przy zginaniu wydają dźwięk pękania. Topi się w temperaturze 321,1°C, wrze w temperaturze 766,5°C, gęstość wynosi 8,65 g/cm 3, co pozwala zaliczyć go do metali ciężkich.

Kadm jest stabilny w suchym powietrzu. W wilgotnym powietrzu szybko zanika, a po podgrzaniu łatwo wchodzi w interakcję z tlenem, siarką, fosforem i halogenami. Kadm nie reaguje z wodorem, azotem, węglem, krzemem i borem.

Pary kadmu oddziałują z parą wodną, ​​uwalniając wodór. Kwasy rozpuszczają kadm tworząc sole tego metalu. Kadm redukuje azotan amonu w stężonych roztworach do azotynu amonu. Utlenia się do roztwór wodny kationy niektórych metali, takich jak miedź (II) i żelazo (III). W przeciwieństwie do cynku kadm nie wchodzi w interakcje z roztworami alkalicznymi.

Głównymi źródłami kadmu są produkty pośrednie produkcji cynku. Wytrącenia metali powstałe po oczyszczeniu roztworów siarczanu cynku przez działanie pyłu cynkowego zawierają 2–12% kadmu. Frakcje powstałe podczas destylacyjnej produkcji cynku zawierają 0,7–1,1% kadmu, a frakcje otrzymane podczas rektyfikacyjnego oczyszczania cynku zawierają do 40% kadmu. Kadm ekstrahuje się także z pyłów z hut ołowiu i miedzi (może zawierać odpowiednio do 5% i 0,5% kadmu). Pył zwykle traktuje się stężonym kwasem siarkowym, a następnie siarczan kadmu ługuje się wodą.

Gąbkę kadmową wytrąca się z roztworów siarczanu kadmu pod wpływem pyłu cynkowego, następnie rozpuszcza się w kwasie siarkowym i oczyszcza się roztwór z zanieczyszczeń poprzez działanie tlenku cynku lub węglanu sodu, a także metodami wymiany jonowej. Kadm metaliczny wyodrębnia się metodą elektrolizy na katodach aluminiowych lub redukcji cynkiem.

Aby usunąć cynk i ołów, kadm metaliczny topi się pod warstwą alkaliów. Stop poddaje się obróbce aluminium w celu usunięcia niklu i chlorku amonu w celu usunięcia talu. Stosując dodatkowe metody oczyszczania, można otrzymać kadm o zawartości zanieczyszczeń 10–5% wagowych.

Rocznie produkuje się około 20 tysięcy ton kadmu. Wielkość jego produkcji jest w dużej mierze powiązana ze skalą produkcji cynku.

Najważniejszym obszarem zastosowań kadmu jest produkcja chemicznych źródeł energii. Elektrody kadmowe stosowane są w bateriach i akumulatorach. Płytki ujemne akumulatorów niklowo-kadmowych wykonane są z siatek żelaznych z gąbką kadmową jako substancją czynną. Płytki dodatnie są pokryte wodorotlenkiem niklu. Elektrolitem jest roztwór wodorotlenku potasu. Kompaktowe baterie do rakiet kierowanych są również wykonane na bazie kadmu i niklu, tylko w tym przypadku jako podstawę instaluje się nie żelazo, ale siatki niklowe.

Procesy zachodzące w baterii alkalicznej niklowo-kadmowej można opisać ogólnym równaniem:

Cd + 2NiO(OH) + 2H 2O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2

Baterie alkaliczne niklowo-kadmowe są bardziej niezawodne niż baterie kwasowo-ołowiowe. Te źródła prądu wyróżniają się wysokimi właściwościami elektrycznymi, stabilną pracą i długą żywotnością. Można je naładować w ciągu zaledwie godziny. Jednak akumulatorów niklowo-kadmowych nie można ładować bez uprzedniego całkowitego rozładowania (pod tym względem są gorsze od akumulatorów metalowo-wodorkowych).

Kadm jest szeroko stosowany do nakładania powłok antykorozyjnych na metale, zwłaszcza w kontakcie z wodą morską. Kadmowane są najważniejsze części statków, samolotów, a także różnych produktów przeznaczonych do pracy w klimacie tropikalnym. Wcześniej żelazo i inne metale powlekano kadmem poprzez zanurzanie produktów w roztopionym kadmie, obecnie powłokę kadmową nanosi się metodą elektrolityczną.

Powłoki kadmowe mają pewne zalety w porównaniu z powłokami cynkowymi: są bardziej odporne na korozję i łatwiej je uzyskać równomiernie i gładko. Wysoka ciągliwość takich powłok zapewnia szczelność połączeń gwintowych. Ponadto kadm, w przeciwieństwie do cynku, jest stabilny w środowisku zasadowym.

Jednakże powlekanie kadmem ma swoje własne problemy. Kiedy kadm jest elektrolitycznie nakładany na część stalową, wodór zawarty w elektrolicie może wniknąć w metal. Powoduje tzw. kruchość wodorową w stalach o dużej wytrzymałości, prowadząc do nieoczekiwanego uszkodzenia metalu pod obciążeniem. Aby zapobiec temu zjawisku, do powłok kadmowych wprowadza się dodatek tytanu.

Ponadto kadm jest toksyczny. Dlatego też, mimo że cyna kadmowa ma dość szerokie zastosowanie, zabrania się jej stosowania do produkcji przyborów kuchennych i pojemników na żywność.

Około jednej dziesiątej światowej produkcji kadmu przeznacza się na produkcję stopów. Stopy kadmu stosowane są głównie jako materiały przeciwcierne i lutowie. Stop zawierający 99% kadmu i 1% niklu stosowany jest do produkcji łożysk pracujących w wysokich temperaturach w silnikach samochodowych, lotniczych i morskich. Ponieważ kadm nie jest wystarczająco odporny na kwasy, w tym kwasy organiczne zawarte w smarach, stopy łożyskowe na bazie kadmu są czasami powlekane indem.

Dodatek miedzi z niewielkimi dodatkami kadmu umożliwia zwiększenie odporności drutów w elektrycznych liniach transportowych. Miedź z dodatkiem kadmu prawie nie różni się przewodnością elektryczną od czystej miedzi, ale jest zauważalnie lepsza pod względem wytrzymałości i twardości.

Kadm wchodzi w skład metalu Wooda, niskotopliwego stopu zawierającego 50% bizmutu, 25% ołowiu, 12,5% cyny, 12,5% kadmu.Stop Wooda można stopić we wrzącej wodzie.Ciekawe, że pierwsze litery składniki stopu Wooda tworzą skrót VOSK. Został on wynaleziony w 1860 roku przez niezbyt znanego angielskiego inżyniera B. Wooda. Wynalazek ten często błędnie przypisuje się jego imiennikowi - słynnemu amerykańskiemu fizykowi Robertowi Williamsowi Woodowi, który urodził się zaledwie osiem lat Niskotopliwe stopy kadmu stosowane są jako materiał do wytwarzania cienkich i skomplikowanych odlewów, w automatycznych systemach przeciwpożarowych, do lutowania szkła z metalem. Luty zawierające kadm są dość odporne na wahania temperatur.

Gwałtowny wzrost zapotrzebowania na kadm rozpoczął się w latach czterdziestych XX wieku i był związany z wykorzystaniem kadmu w przemyśle nuklearnym – odkryto, że pochłania on neutrony i zaczęto z niego wytwarzać pręty sterujące i awaryjne reaktorów jądrowych. Zdolność kadmu do pochłaniania neutronów o ściśle określonych energiach wykorzystywana jest w badaniach widm energetycznych wiązek neutronów.

Związki kadmu.

Kadm tworzy związki binarne, sole i liczne związki złożone, w tym metaloorganiczne. W roztworach związane są cząsteczki wielu soli, w szczególności halogenków. Roztwory mają lekko kwaśne środowisko w wyniku hydrolizy. Pod wpływem roztworów alkalicznych, zaczynając od pH 7–8, wytrącają się sole zasadowe.

Tlenek kadmu CdO otrzymuje się w reakcji proste substancje lub przez kalcynację wodorotlenku lub węglanu kadmu. W zależności od „historii termicznej” może być zielonkawo-żółty, brązowy, czerwony lub prawie czarny. Jest to częściowo spowodowane rozmiarem cząstek, ale w dużej mierze jest wynikiem defektów sieci krystalicznej. Powyżej 900°C tlenek kadmu jest lotny, a w temperaturze 1570°C ulega całkowitej sublimacji. Ma właściwości półprzewodnikowe.

Tlenek kadmu jest łatwo rozpuszczalny w kwasach i słabo rozpuszczalny w zasadach, łatwo ulega redukcji przez wodór (w temperaturze 900°C), tlenek węgla (powyżej 350°C) i węgiel (powyżej 500°C).

Jako materiał elektrodowy stosuje się tlenek kadmu. Wchodzi w skład olejów smarowych i partii do produkcji szkieł specjalnych. Tlenek kadmu katalizuje szereg reakcji uwodornienia i odwodornienia.

Wodorotlenek kadmu Cd(OH)2 wytrąca się w postaci białego osadu z wodnych roztworów soli kadmu(II) po dodaniu zasady. Pod wpływem bardzo stężonych roztworów alkalicznych zamienia się w hydroksykadmaty, takie jak Na2. Wodorotlenek kadmu reaguje z amoniakiem tworząc rozpuszczalne kompleksy:

Cd(OH) 2 + 6NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 6H 2 O

Ponadto wodorotlenek kadmu rozpuszcza się pod wpływem cyjanków pierwiastków alkalicznych. Powyżej 170°C rozkłada się do tlenku kadmu. Oddziaływanie wodorotlenku kadmu z nadtlenkiem wodoru w roztworze wodnym prowadzi do powstawania nadtlenków o różnym składzie.

Wodorotlenek kadmu stosowany jest do otrzymywania innych związków kadmu, a także jako odczynnik analityczny. Wchodzi w skład elektrod kadmowych w źródłach prądu. Ponadto wodorotlenek kadmu stosowany jest w szkle dekoracyjnym i emaliach.

Fluorek kadmu CdF2 jest słabo rozpuszczalny w wodzie (4,06% wagowych w temperaturze 20°C), nierozpuszczalny w etanolu. Można go otrzymać przez działanie fluoru na metal lub fluorowodoru na węglan kadmu.

Jako materiał optyczny stosuje się fluorek kadmu. Jest składnikiem niektórych szkieł i luminoforów, a także elektrolitów stałych w źródłach prądu chemicznego.

Chlorek kadmu CdCl2 jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (53,2% wagowych w temperaturze 20°C). Jego kowalencyjny charakter czyni go stosunkowo niska temperatura topnienie (568,5°C), a także rozpuszczalność w etanolu (1,5% w 25°C).

Chlorek kadmu otrzymuje się w reakcji kadmu ze stężonym kwas chlorowodorowy lub chlorowanie metalu w temperaturze 500°C.

Chlorek kadmu jest składnikiem elektrolitów w kadmowych ogniwach galwanicznych i sorbentach w chromatografii gazowej. Wchodzi w skład niektórych rozwiązań w fotografii, katalizatorów w syntezie organicznej i topników do hodowli kryształów półprzewodników. Stosowany jest jako zaprawa do barwienia i drukowania tkanin. Związki organiczne kadmu otrzymuje się z chlorku kadmu.

Bromek kadmu CdBr 2 tworzy łuskowate kryształy o perłowym połysku. Jest bardzo higroskopijny, dobrze rozpuszczalny w wodzie (52,9% wag. w 25°C), metanolu (13,9% wag. w 20°C), etanolu (23,3% wag. w 20°C).

Bromek kadmu otrzymuje się przez bromowanie metalu lub działanie bromowodoru na węglan kadmu.

Bromek kadmu pełni funkcję katalizatora w syntezie organicznej, jest stabilizatorem emulsji fotograficznych i składnikiem kompozycji wibracyjnych w fotografii.

Jodek kadmu CdI 2 tworzy błyszczące kryształy w kształcie liścia, mają warstwową (dwuwymiarową) strukturę krystaliczną. Znanych jest do 200 politypów jodku kadmu, różniących się kolejnością warstw o ​​gęstym upakowaniu sześciokątnym i sześciennym.

W przeciwieństwie do innych halogenów, jodek kadmu nie jest higroskopijny. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (46,4% wagowych w temperaturze 25°C). Jodek kadmu otrzymuje się przez jodowanie metalu przez ogrzewanie lub w obecności wody, a także przez działanie jodowodorem na węglan lub tlenek kadmu.

Jodek kadmu służy jako katalizator w syntezie organicznej. Jest składnikiem kompozycji pirotechnicznych i smarów.

Siarczek kadmu CdS był prawdopodobnie pierwszym związkiem tego pierwiastka, którym zainteresował się przemysł. Tworzy cytrynowożółte do pomarańczowo-czerwone kryształy. Siarczek kadmu ma właściwości półprzewodnikowe.

Związek ten jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Jest również odporny na roztwory alkaliczne i większość kwasów.

Siarczek kadmu otrzymuje się w wyniku oddziaływania par kadmu i siarki, wytrącania z roztworów pod wpływem siarkowodoru lub siarczku sodu oraz reakcji pomiędzy kadmem a związkami siarkoorganicznymi.

Siarczek kadmu jest ważnym barwnikiem mineralnym, dawniej nazywanym żółcią kadmową.

W branży malarskiej żółcień kadmowa zaczęła być później szerzej stosowana. Malowano nią zwłaszcza samochody osobowe, między innymi dlatego, że farba ta była odporna na dym lokomotyw. Siarczek kadmu był również stosowany jako środek barwiący w produkcji tekstyliów i mydła. W celu otrzymania kolorowych przezroczystych szkieł zastosowano odpowiednie dyspersje koloidalne.

W ostatnich latach czysty siarczek kadmu został zastąpiony tańszymi pigmentami – kadmoponem i litoponem cynkowo-kadmowym. Kadmopon jest mieszaniną siarczku kadmu i siarczanu baru. Otrzymuje się go przez zmieszanie dwóch rozpuszczalne sole– siarczan kadmu i siarczek baru. W rezultacie powstaje osad zawierający dwie nierozpuszczalne sole:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Ї

Litopon cynkowo-kadmowy zawiera także siarczek cynku. Podczas wytwarzania tego barwnika wytrącają się jednocześnie trzy sole. Litopon ma kolor kremowy lub kości słoniowej.

Po dodaniu selenku kadmu, siarczku cynku, siarczku rtęci i innych związków, siarczek kadmu wytwarza termicznie stabilne pigmenty o jasnych kolorach od bladożółtego do ciemnoczerwonego.

Siarczek kadmu nadaje płomieniowi niebieską barwę. Właściwość ta jest wykorzystywana w pirotechnice.

Ponadto siarczek kadmu stosowany jest jako ośrodek aktywny w laserach półprzewodnikowych. Może być stosowany jako materiał do produkcji fotokomórek, ogniw słonecznych, fotodiod, diod LED i luminoforów.

Selenek kadmu CdSe tworzy ciemnoczerwone kryształy. Jest nierozpuszczalny w wodzie i rozkłada się z kwasami solnym, azotowym i siarkowym. Selenek kadmu otrzymywany jest w wyniku stapiania substancji prostych lub z gazowego kadmu i selenu, a także w wyniku wytrącania z roztworu siarczanu kadmu pod działaniem selenowodoru, reakcji siarczku kadmu z kwasem selenowym oraz oddziaływania kadmu ze związkami organoselenowymi .

Selenek kadmu jest fosforem. Służy jako ośrodek aktywny w laserach półprzewodnikowych i jest materiałem do produkcji fotorezystorów, fotodiod i ogniw słonecznych.

Selenek kadmu jest pigmentem do emalii, glazur i farb artystycznych. Szkło rubinowe barwi się selenkiem kadmu. To właśnie to, a nie tlenek chromu, jak w samym rubinie, sprawiło, że gwiazdy moskiewskiego Kremla były rubinowoczerwone.

Tellurek kadmu CdTe może mieć kolor od ciemnoszarego do ciemnobrązowego. Nie rozpuszcza się w wodzie, ale ulega rozkładowi pod wpływem stężonych kwasów. Powstaje w wyniku oddziaływania ciekłego lub gazowego kadmu i telluru.

Tellurek kadmu, który ma właściwości półprzewodnikowe, znajduje zastosowanie jako detektor promieni rentgenowskich i promieniowania gamma, a tellurek rtęciowo-kadmowy znalazł szerokie zastosowanie (szczególnie do celów wojskowych) w detektorach podczerwieni do obrazowania termowizyjnego.

W przypadku naruszenia stechiometrii lub wprowadzenia zanieczyszczeń (na przykład atomów miedzi i chloru) tellurek kadmu zyskuje właściwości światłoczułe. Jest stosowany w elektrofotografii.

Związki organokadmowe CdR2 i CdRX (R = CH3, C2H5, C6H5 i inne rodniki węglowodorowe, X - halogeny, OR, SR itp.) zwykle otrzymuje się z odpowiednich odczynników Grignarda. Są mniej stabilne termicznie niż ich cynkowe odpowiedniki, ale generalnie są mniej reaktywne (zwykle niepalne w powietrzu). Najważniejszym ich zastosowaniem jest produkcja ketonów z chlorków kwasowych.

Biologiczna rola kadmu.

Kadm występuje w organizmach niemal wszystkich zwierząt (u zwierząt lądowych wynosi około 0,5 mg na 1 kg masy, a u zwierząt morskich od 0,15 do 3 mg/kg). Jednocześnie uznawany jest za jeden z najbardziej toksycznych metali ciężkich.

Kadm gromadzi się w organizmie głównie w nerkach i wątrobie, natomiast zawartość kadmu w organizmie wzrasta wraz z wiekiem. Gromadzi się w postaci kompleksów z białkami biorącymi udział w procesach enzymatycznych. Dostając się do organizmu z zewnątrz, kadm działa hamująco na szereg enzymów, niszcząc je. Jego działanie opiera się na wiązaniu grupy –SH reszt cysteinowych w białkach i hamowaniu enzymów SH. Może również hamować działanie enzymów zawierających cynk poprzez wypieranie cynku. Dzięki bliskości promieni jonowych wapnia i kadmu może zastępować wapń w tkance kostnej.

Do zatrucia kadmem należy woda pitna zanieczyszczona odpadami zawierającymi kadm, a także warzywa i zboża rosnące na terenach położonych w pobliżu rafinerii ropy naftowej i zakładów metalurgicznych. Grzyby mają szczególną zdolność gromadzenia kadmu. Według niektórych raportów zawartość kadmu w grzybach może sięgać jednostek, dziesiątek, a nawet 100 lub więcej miligramów na kilogram ich własnej masy. Wśród nich znajdują się związki kadmu szkodliwe substancje zawarte w dymie tytoniowym (jeden papieros zawiera 1–2 mcg kadmu).

Klasycznym przykładem przewlekłego zatrucia kadmem jest choroba opisana po raz pierwszy w Japonii w latach pięćdziesiątych XX wieku i nazwana „itai-itai”. Chorobie towarzyszyły silne bóle w okolicy lędźwiowej i bóle mięśni. Pojawił się i charakterystyczne cechy nieodwracalne uszkodzenie nerek. Odnotowano setki zgony„Itai-itai.” Choroba stała się powszechna z powodu dużego zanieczyszczenia środowisko w ówczesnej Japonii i specyfiki japońskiej diety – głównie ryżu i owoców morza (są one zdolne do akumulacji kadmu w dużych stężeniach). Badania wykazały, że osoby z „Itai-Itai” spożywały do ​​600 mcg kadmu dziennie. Następnie, w wyniku działań mających na celu ochronę środowiska, częstotliwość i nasilenie syndromów typu „Itai-Itai” znacznie spadło.

W USA stwierdzono związek pomiędzy zawartością kadmu w atmosferze a występowaniem zgonów z powodu chorób układu krążenia.

Uważa się, że do organizmu człowieka może przedostać się dziennie około 1 mcg kadmu bez szkody dla zdrowia. Woda pitna nie powinna zawierać więcej niż 0,01 mg/l kadmu. Antidotum na zatrucie kadmem stanowi selen, jednak spożywanie pokarmów bogatych w ten pierwiastek prowadzi do zmniejszenia zawartości siarki w organizmie, w związku z czym kadm ponownie staje się niebezpieczny.

Elena Savinkina