Le cadmium est un métal lourd utile mais hautement toxique. Structure atomique du cadmium Tiges de cadmium

Cadmium(Cadmium), Cd, élément chimique du groupe II du système périodique de Mendeleev ; numéro atomique 48, poids atomique 112,40 ; métal blanc, brillant, lourd, mou, filandreux. L'élément est constitué d'un mélange de 8 isotopes stables avec des nombres de masse : 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12, 26% ), 114 (28,86 %), 116 (7,58 %).

Référence historique. En 1817, le chimiste allemand F. Stromeyer, lors d'un audit de l'une des pharmacies, découvrit que le carbonate de zinc y contenait une impureté d'un métal inconnu, qui était précipité sous forme de sulfure jaune par du sulfure d'hydrogène à partir d'une solution acide. Stromeyer a appelé le métal qu'il a découvert cadmium (du grec kadmeia - oxyde de zinc impur, également minerai de zinc). Indépendamment de lui, les scientifiques allemands K. Hermann, K. Carsten et W. Meissner ont découvert du cadmium dans les minerais de zinc de Silésie en 1818.

Répartition du cadmium dans la nature. Le cadmium est un élément rare et trace avec un clarke lithosphère de 1,3 · 10 -5% en poids. Le cadmium se caractérise par une migration dans les eaux souterraines chaudes avec le zinc et d'autres éléments chalcophiles et une concentration dans les gisements hydrothermaux. La sphélérite minérale ZnS contient à certains endroits jusqu'à 0,5-1% de Cd, jusqu'à un maximum de 5%. La Greenockite CdS est moins courante. Le cadmium est concentré dans les roches sédimentaires marines - les schistes (Mansfeld, Allemagne), dans les grès, dans lesquels il est également associé au zinc et à d'autres éléments chalcophiles. Trois minéraux indépendants très rares de cadmium sont connus dans la biosphère - le carbonate CdCO 3 (pose), l'oxyde CdO (montéponite) et le séléniure CdSe.

Propriétés physiques du cadmium. Le réseau cristallin du cadmium est hexagonal, a = 2,97311 , c = 5,60694 (à 25°C) ; rayon atomique 1,56 , rayon ionique Cd 2+ 1,03 . Densité 8,65 g/cm 3 (20°C), point de fusion 320,9°C, point d'ébullition 767°C, coefficient de dilatation thermique 29,8 · 10 -6 (à 25°C) ; conductivité thermique (à 0°C) 97,55 W/(mK) ou 0,233 cal/(cm sec°C) ; chaleur spécifique (à 25°C) 225,02 J/(kg K) ou 0,055 cal/(g°C) ; résistivité électrique (à 20 °C) 7,4 · 10 -8 ohm · m (7,4 · 10 -6 ohm · cm) ; coefficient de température de la résistance électrique 4,3 · 10 -3 (0-100 ° C). Résistance à la traction 64 MN/m 2 (6,4 kgf/mm 2), allongement 20%, dureté Brinell 160 MN/m 2 (16 kgf/mm 2).

Propriétés chimiques du cadmium. Conformément à la configuration électronique externe de l'atome 4d 10 5s 2, la valence du cadmium dans les composés est de 2. Dans l'air, le cadmium se ternit et se recouvre d'une fine couche d'oxyde de CdO, qui protège le métal d'une oxydation supplémentaire. Lors d'un fort chauffage dans l'air, le cadmium brûle en oxyde CdO - une poudre cristalline de couleur brun clair à brun foncé, densité 8,15 g / cm 3; à 700°C, le CdO se sublime sans fondre. Le cadmium se lie directement aux halogènes; ces composés sont incolores ; Le CdCl 2, le CdBr 2 et le CdI 2 sont très facilement solubles dans l'eau (environ 1 partie de sel anhydre dans 1 partie d'eau à 20°C), le CdF 2 est plus difficile à dissoudre (1 partie dans 25 parties d'eau). Avec le soufre, le cadmium forme du sulfure CdS de couleur jaune citron à rouge orangé, insoluble dans l'eau et les acides dilués. Le cadmium se dissout facilement dans l'acide nitrique avec libération d'oxydes d'azote et formation de nitrate, ce qui donne l'hydrate Cd (NOa) 2 5H 2 O et le sulfate 3CdSO 4 · 8H 2 O. Les solutions de sels de cadmium ont une réaction acide due à l'hydrolyse ; les alcalis caustiques en précipitent l'hydroxyde blanc Cd (OH) 2 , insoluble dans un excès de réactif ; cependant, sous l'action de solutions alcalines concentrées sur Cd (OH) 2, des hydroxocadmiates, par exemple Na 2 , ont été obtenus. Le cation Cd 2+ forme facilement des ions complexes avec l'ammoniac 2+ et avec le cyanogène 2- et 4-. De nombreux sels de cadmium basiques, doubles et complexes sont connus. Les composés de cadmium sont toxiques; l'inhalation de ses vapeurs d'oxyde est particulièrement dangereuse.

Obtention du cadmium. Le cadmium est obtenu à partir de sous-produits du traitement des minerais de zinc, de plomb-zinc et de cuivre-zinc. Ces produits (contenant 0,2 à 7 % de cadmium) sont traités avec de l'acide sulfurique dilué, qui dissout les oxydes de cadmium et de zinc. Le cadmium est précipité de la solution avec de la poussière de zinc; le résidu spongieux (mélange de cadmium et de zinc) est dissous dans de l'acide sulfurique dilué et le cadmium est isolé par électrolyse de cette solution. Le cadmium électrolytique est refondu sous une couche de soude caustique et coulé en bâtonnets ; pureté du métal - pas moins de 99,98 %.

Application de cadmium. Le cadmium métallique est utilisé dans les réacteurs nucléaires, pour les revêtements anticorrosion et décoratifs, dans les batteries. Le cadmium est à la base de certains alliages de roulement et fait partie des alliages à bas point de fusion (par exemple, l'alliage de Wood). Les alliages à bas point de fusion sont utilisés pour le collage du verre sur le métal, dans les extincteurs automatiques, pour les moulages minces et complexes dans les moules en plâtre, etc. Sulfure de cadmium (jaune de cadmium) - peinture pour la peinture. Le sulfate de cadmium et l'amalgame sont utilisés dans la cellule Weston normale.

Cadmium dans le corps. La teneur en cadmium des végétaux est de 10 -4% (sur matière sèche) ; chez certains animaux (éponges, coelentérés, vers, échinodermes et tuniciers) - 4-10 -5 - 3-10 -3% de matière sèche. Présent chez tous les vertébrés. Le foie est le plus riche en cadmium. Le cadmium affecte le métabolisme des glucides, la synthèse de l'acide hippurique dans le foie et l'activité de certaines enzymes.

Cadmium

CADMIUM-Je suis; m.[lat. cadmium du grec. kadmeia - minerai de zinc]

1. Un élément chimique (Cd), un métal blanc argenté doux et visqueux contenu dans les minerais de zinc (il fait partie de nombreux alliages à bas point de fusion, utilisés dans l'industrie nucléaire).

2. Peinture jaune artificielle dans différentes nuances.

◁ Cadmium, th, th. K-ième alliages. K-ième jaune(colorant).

(lat. Cadmium), élément chimique du groupe II du système périodique. Le nom vient du grec kadméia - minerai de zinc. Un métal argenté aux reflets bleutés, doux et fusible ; densité 8,65 g/cm 3 , t pl 321.1ºC. Ils sont extraits lors du traitement des minerais de plomb-zinc et de cuivre. Ils sont utilisés pour le cadmiage, dans les accumulateurs de grande puissance, dans le génie nucléaire (barres de commande des réacteurs), pour la production de pigments. Il fait partie des alliages à bas point de fusion et d'autres alliages. Les sulfures de cadmium, les séléniures et les tellurures sont des matériaux semi-conducteurs. De nombreux composés du cadmium sont toxiques.

Cadmium (lat. Cadmium), Cd (lire "cadmium"), élément chimique de numéro atomique 48, masse atomique 112,41.
Le cadmium naturel se compose de huit isotopes stables : 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 %) et 116 Cd (12,75 %). Situé dans la 5ème période du groupe IIB du tableau périodique des éléments. Configuration des deux couches électroniques externes 4 s 2 p 6 ré 10 5s 2 ... Etat d'oxydation +2 (valence II).
Le rayon de l'atome est de 0,154 nm, le rayon de l'ion Cd 2+ est de 0,099 nm. Les énergies d'ionisation séquentielles sont de 8,99, 16,90, 37,48 eV. L'électronégativité de Pauling (cm. POLING Linus) 1,69.
Historique de la découverte
Découvert par le professeur allemand F. Stromeyer (cm. STROMEIER Friedrich) en 1817. Les pharmaciens de Magdebourg dans l'étude de l'oxyde de zinc (cm. ZINC (élément chimique)) Le ZnO était suspecté d'impureté d'arsenic (cm. ARSENIC)... F. Stromeyer a isolé l'oxyde brun-brun de ZnO, l'a réduit avec de l'hydrogène (cm. HYDROGÈNE) et a reçu un métal blanc argenté, qui a été nommé cadmium (du grec kadmeia - minerai de zinc).
Être dans la nature
Le contenu dans la croûte terrestre est de 1,35 · 10 -5% en poids, dans l'eau des mers et des océans 0,00011 mg / l. Plusieurs minéraux très rares sont connus, par exemple la greenockite GdS, l'otavite CdCO 3 , la montéponite CdO. Le cadmium s'accumule dans les minerais polymétalliques : la sphalérite (cm. SPHALERITE)(0,01 à 5 %), galène (cm. GALÈNE)(0,02 %), chalcopyrite (cm. HALCOPIRITE)(0,12 %), pyrite (cm. PYRITE)(0,02 %), fahlores (cm. MINERAI BLEU) et stannine (cm. STANIN)(jusqu'à 0,2 %).
Réception
Les principales sources de cadmium sont les produits intermédiaires de la production de zinc, les poussières des fonderies de plomb et de cuivre. La matière première est traitée avec de l'acide sulfurique concentré et du CdSO 4 est obtenu en solution. Le Cd est isolé de la solution à l'aide de poudre de zinc :
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Le métal résultant est purifié par refusion sous une couche d'alcali pour éliminer les impuretés de zinc et de plomb. Le cadmium de haute pureté est obtenu par raffinage électrochimique avec purification intermédiaire de l'électrolyte ou par fusion de zone (cm. FUSION DE ZONE).
Proprietes physiques et chimiques
Le cadmium est un métal mou blanc argenté avec un réseau hexagonal ( une = 0,2979, Avec= 0,5618 nm). Point de fusion 321,1°C, point d'ébullition 766,5°C, densité 8,65 kg/dm 3. Si le bâton de cadmium est plié, vous pouvez entendre un léger craquement - ce sont les microcristaux métalliques qui se frottent les uns contre les autres. Potentiel d'électrode standard de cadmium -0,403 V, dans la plage de potentiels standard (cm. CAPACITÉ STANDARD) il est situé avant l'hydrogène (cm. HYDROGÈNE).
En atmosphère sèche, le cadmium est stable, en atmosphère humide il se recouvre progressivement d'un film d'oxyde de CdO. Au-dessus du point de fusion, le cadmium brûle dans l'air avec formation d'oxyde brun de CdO :
2Cd + O 2 = 2CdO
Les vapeurs de cadmium réagissent avec la vapeur d'eau pour former de l'hydrogène :
Cd + H 2 O = CdO + H 2
Par rapport à son voisin du groupe IIB - Zn, le cadmium réagit plus lentement avec les acides :
d + 2HCl = CdCl 2 + H 2
La réaction se déroule le plus facilement avec l'acide nitrique :
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd (NO 3) 2 + 2NO - + 4H 2 O
Le cadmium ne réagit pas avec les alcalis.
Dans les réactions, il peut agir comme un agent réducteur doux, par exemple, dans des solutions concentrées, il est capable de réduire le nitrate d'ammonium en nitrite NH 4 NO 2 :
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
Le cadmium est oxydé par des solutions de sels de Cu (II) ou de Fe (III) :
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Au-dessus du point de fusion, le cadmium réagit avec les halogènes (cm. HALOGÈNES) avec formation d'halogénures :
Cd + Cl 2 = CdCl 2
avec du gris (cm. SOUFRE) et d'autres chalcogènes forment des chalcogénures :
Cd + S = CdS
Le cadmium ne réagit pas avec l'hydrogène, l'azote, le carbone, le silicium et le bore. Le nitrure de Cd 3 N 2 et l'hydrure de CdH 2 sont obtenus indirectement.
Dans les solutions aqueuses, les ions cadmium Cd 2+ forment des complexes aquatiques 2+ et 2+.
L'hydroxyde de cadmium Cd (OH) 2 est obtenu en ajoutant un alcali à la solution de sel de cadmium :
dSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd (OH) 2
L'hydroxyde de cadmium ne se dissout pratiquement pas dans les alcalis, bien que lors d'une ébullition prolongée dans des solutions alcalines très concentrées, la formation de complexes d'hydroxyde 2- soit enregistrée. Ainsi, amphotère (cm. AMPHOTHERIQUE) les propriétés de l'oxyde de cadmium CdO et de l'hydroxyde Cd (OH) 2 sont beaucoup plus faibles que celles des composés du zinc correspondants.
L'hydroxyde de cadmium Cd (OH) 2, en raison de la complexation, se dissout facilement dans les solutions aqueuses d'ammoniac NH 3 :
Cd (OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
Application
40% du cadmium produit est utilisé pour l'application de revêtements anti-corrosion sur les métaux. 20% du cadmium va à la fabrication des électrodes de cadmium utilisées dans les batteries, les cellules Weston normales. Environ 20 % du cadmium est utilisé pour la production de colorants inorganiques, de soudures spéciales, de matériaux semi-conducteurs et de phosphores. 10% de cadmium est un composant des bijoux et des alliages à bas point de fusion, des plastiques.
Action physiologique
Les vapeurs de cadmium et de ses composés sont toxiques et le cadmium peut s'accumuler dans le corps. Dans l'eau potable, la concentration maximale admissible pour le cadmium est de 10 mg / m 3. Les symptômes d'une intoxication aiguë aux sels de cadmium sont des vomissements et des convulsions. Les composés solubles du cadmium, après avoir été absorbés dans le sang, affectent le système nerveux central, le foie et les reins et perturbent le métabolisme phosphore-calcium. L'empoisonnement chronique entraîne une anémie et une destruction osseuse.

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

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CADMIUM- CADMIUM, Cadmium, chim. élément, car. Cd, poids atomique 112,41, numéro de série 48. Il est contenu en petites quantités dans la plupart des minerais de zinc et est obtenu comme sous-produit lors de l'extraction du zinc ; peut également être obtenu ...... Grande encyclopédie médicale

CADMIUM- voir CADMIUM (Cd). Contenu dans les eaux secondaires de nombreuses entreprises industrielles, en particulier les usines de plomb-zinc et de travail des métaux utilisant la galvanoplastie. Il est présent dans les engrais phosphatés. L'acide sulfurique se dissout dans l'eau, ... ... Maladies des poissons : un manuel

Cadmium- (Cd) métal blanc argenté. Il est utilisé dans l'ingénierie nucléaire et la galvanoplastie, fait partie des alliages, est utilisé pour la préparation de plaques d'impression, de soudures, d'électrodes de soudage, dans la production de semi-conducteurs ; est un composant ... ... Encyclopédie russe de la protection du travail

- (Cadmium), Cd, élément chimique du groupe II du système périodique, numéro atomique 48, masse atomique 112,41 ; métal, p.f. 321.1shC. Le cadmium est utilisé pour l'application de revêtements anti-corrosion sur les métaux, la fabrication d'électrodes, l'obtention de pigments, ... ... Encyclopédie moderne

- (symbole Cd), un métal blanc argenté du deuxième groupe du tableau périodique. Isolé pour la première fois en 1817. Contenu dans la greenockite (sous forme de sulfure), mais il est principalement obtenu comme sous-produit de l'extraction du zinc et du plomb. Facile à forger... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

Cd (du grec kadmeia minerai de zinc * a. Cadmium ; n. Kadmium ; f. Cadmium ; et. Cadmio), chem. élément du groupe II périodique. Système Mendeleev, at.n. 48, à. mesure 112,41. Dans la nature, il existe 8 isotopes stables 106Cd (1,225 %) 108Cd (0,875%), ... ... Encyclopédie géologique

Mari. métal (l'un des principes chimiques ou éléments non dégradables) présent dans le minerai de zinc. Le cadmium, apparenté au cadmium. Admisty contenant du cadmium. Dictionnaire explicatif de Dahl. DANS ET. Dahl. 1863 1866 ... Dictionnaire explicatif de Dahl

Cadmium- (Cadmium), Cd, élément chimique du groupe II du système périodique, numéro atomique 48, masse atomique 112,41 ; métal, p.f. 321,1°C. Le cadmium est utilisé pour l'application de revêtements anti-corrosion sur les métaux, la fabrication d'électrodes, l'obtention de pigments, ... ... Dictionnaire encyclopédique illustré

CADMIUM- chim. élément, symbole Cd (Latin Cadmium), at. n.m. 48, à. mesure 112,41 ; métal doux brillant blanc argenté, densité 8650 kg/m3, point de fusion = 320,9°С. Le cadmium est un oligo-élément rare, toxique, que l'on trouve généralement dans les minerais avec le zinc, pour lequel ... ... Grande encyclopédie polytechnique

- (lat. Cadmium) Cd, élément chimique du groupe II du système périodique, numéro atomique 48, masse atomique 112,41. Le nom vient du minerai de zinc grec kadmeia. Un métal argenté aux reflets bleutés, doux et fusible ; densité 8.65 g/cm & sup3, ... ... Grand dictionnaire encyclopédique

Le cadmium (latin Cadmium, désigné par le symbole Cd) est un élément de numéro atomique 48 et de masse atomique 112,411. C'est un élément d'un sous-groupe secondaire du deuxième groupe, la cinquième période du système périodique des éléments chimiques de Dmitry Ivanovich Mendeleev. Dans des conditions normales, la substance simple cadmium est un métal de transition ductile malléable lourd (densité 8,65 g/cm3) de couleur blanc argenté.

Le cadmium naturel est constitué de huit isotopes dont six sont stables : 106Cd (abondance isotopique 1,22%), 108Cd (0,88%), 110Cd (12,39%), 111Cd (12,75%), 112Cd (24, 07%), 114Cd (28,85 %). Pour deux autres isotopes naturels, une faible radioactivité a été trouvée : 113Cd (abondance isotopique 12,22 %, désintégration avec une demi-vie de 7,7 ∙ 1015 ans) et 116Cd (abondance isotopique 7,49 %, double désintégration β avec une demi-vie de 3, 0 1019 ans).

Le quarante-huitième élément du système périodique a été découvert par le professeur allemand Friedrich Stromeyer en 1817, cette découverte peut être qualifiée d'accidentelle. Le fait est que les pharmaciens de Magdebourg, en étudiant des préparations contenant de l'oxyde de zinc ZnO, ont suspecté la présence d'arsenic dans celles-ci. L'oxyde de zinc faisant partie de nombreux onguents, poudres et émulsions utilisés pour diverses maladies de la peau, les inspecteurs ont catégoriquement interdit la vente de tous les médicaments suspects. Naturellement, le fabricant de médicaments, défendant ses intérêts, a exigé un examen indépendant. Stromeyer a agi en tant qu'expert. Il isola un oxyde brun-brun de ZnO, le réduisit avec de l'hydrogène et obtint un métal blanc argenté, qu'il nomma "cadmium" (du grec kadmeia - oxyde de zinc impur, également minerai de zinc). Indépendamment du professeur Stromeyer, le cadmium a été découvert dans les minerais de zinc de Silésie par un groupe de scientifiques allemands - K. Hermann, K. Carsten et W. Meissner en 1818.

Le cadmium absorbe bien les neutrons lents ; pour cette raison, les barres de cadmium sont utilisées dans les réacteurs nucléaires pour contrôler la vitesse d'une réaction en chaîne. Le cadmium est utilisé dans les piles alcalines et comme composant dans certains alliages. Ainsi, par exemple, des alliages de cuivre contenant environ 1% de Cd (bronzes de cadmium) sont utilisés pour la fabrication de fils de télégraphe, de téléphone, de trolleybus, car ces alliages ont une résistance et une résistance à l'usure supérieures à celles du cuivre. Un certain nombre d'alliages à bas point de fusion, tels que ceux utilisés dans les extincteurs automatiques, contiennent le quarante-huitième élément. De plus, le cadmium est présent dans certains alliages de joaillerie. Ce métal est utilisé pour le cadmiage des produits en acier, car il porte un film d'oxyde à sa surface, ce qui a un effet protecteur. Le fait est que dans l'eau de mer et dans un certain nombre d'autres milieux, le placage au cadmium est plus efficace que le placage au zinc. Le cadmium est utilisé depuis longtemps en médecine homéopathique. Les composés du quarante-huitième élément sont également largement utilisés - le sulfure de cadmium est utilisé pour fabriquer de la peinture jaune et des verres colorés, et le fluoroborate de cadmium est un flux important utilisé pour le brasage de l'aluminium et d'autres métaux.

Le cadmium est présent dans le corps de tous les vertébrés ; il a été constaté qu'il affecte le métabolisme du carbone, l'activité d'un certain nombre d'enzymes et la synthèse de l'acide hippurique dans le foie. Cependant, les composés du cadmium sont toxiques et le métal lui-même est cancérigène. L'inhalation de vapeurs d'oxyde de cadmium CdO est particulièrement dangereuse et les cas mortels ne sont pas rares. La pénétration du cadmium dans le tractus gastro-intestinal est également nocive, mais aucun cas d'empoisonnement mortel n'a été enregistré, cela est probablement dû au fait que le corps lui-même cherche à se débarrasser de la toxine (vomissements).

Propriétés biologiques

Il s'avère que le cadmium est présent dans presque tous les organismes vivants - dans les organismes terrestres, la teneur du quarante-huitième élément est d'environ 0,5 mg pour 1 kg de masse, dans les organismes marins (éponges, coelentérés, échinodermes, vers) - à partir de 0,15 à 3 mg/kg, la teneur en cadmium dans les végétaux est d'environ 10-4% (sur matière sèche). Malgré la présence de cadmium dans la plupart des organismes vivants, sa signification physiologique spécifique n'a pas encore été établie de manière fiable. Les scientifiques ont réussi à découvrir que cet élément affecte le métabolisme des glucides, la synthèse de l'acide hippurique dans le foie, l'activité d'un certain nombre d'enzymes, ainsi que le métabolisme du zinc, du cuivre, du fer et du calcium dans le corps. Il y a une suggestion, soutenue par certaines recherches, que des quantités microscopiques de cadmium dans les aliments peuvent stimuler la croissance des mammifères. Pour cette raison, certains scientifiques classent le cadmium comme oligo-élément conditionnellement essentiel, c'est-à-dire vital, mais toxique à certaines doses. Même le corps d'une personne en parfaite santé contient une petite quantité de cadmium. Et pourtant, malgré cela, le cadmium est classé parmi les métaux lourds les plus toxiques - par le russe SanPiN, il est classé dans la classe de danger 2 - substances hautement dangereuses - qui comprend également l'antimoine, le strontium, le phénol et d'autres substances toxiques. Dans le bulletin « Problèmes de sécurité chimique » du 29 avril 1999, le cadmium apparaît comme « l'écotoxique le plus dangereux au tournant du millénaire » !

Comme les autres métaux lourds, le cadmium est un poison cumulatif, c'est-à-dire qu'il peut s'accumuler dans le corps - sa demi-vie est de 10 à 35 ans. À cinquante ans, le corps humain est capable d'accumuler de 30 à 50 mg de cadmium. Les principaux "dépôts" du quarante-huitième élément dans le corps humain sont les reins, contenant de 30 à 60% de la quantité totale de ce métal dans le corps, le foie (20-25%). Dans une moindre mesure, le cadmium peut s'accumuler : le pancréas, la rate, les os tubulaires, d'autres organes et tissus. En petites quantités, le quarante-huitième élément est présent même dans le sang. Cependant, contrairement au plomb ou au mercure, le cadmium ne pénètre pas dans le cerveau. Pour la plupart, le cadmium dans le corps est à l'état lié - dans un complexe avec la protéine métallothionéine - c'est une sorte de mécanisme de défense, la réaction du corps à la présence d'un métal lourd. Sous cette forme, le cadmium est moins toxique, cependant, même sous une forme liée, il ne devient pas inoffensif - s'accumulant au fil des ans, ce métal peut entraîner une altération de la fonction rénale et une augmentation du risque de calculs rénaux. Beaucoup plus dangereux est le cadmium, qui est sous forme ionique, car il est chimiquement très proche du zinc et est capable de le remplacer dans les réactions biochimiques, agissant comme un pseudo-activateur ou, au contraire, un inhibiteur des protéines et enzymes contenant du zinc. . Le cadmium se lie au matériel cytoplasmique et nucléaire des cellules et les endommage, modifie l'activité de nombreuses hormones et enzymes, ce qui s'explique par sa capacité à se lier aux groupes sulfhydryle (-SH). De plus, le quarante-huitième élément, en raison de la proximité des rayons ioniques du calcium et du cadmium, est capable de remplacer le calcium dans le tissu osseux. La situation est la même avec le fer, que le cadmium est également capable de remplacer. Pour cette raison, le manque de calcium, de zinc et de fer dans le corps peut entraîner une augmentation de l'absorption du cadmium par le tractus gastro-intestinal jusqu'à 15-20%. On pense qu'une dose quotidienne inoffensive de cadmium pour un adulte est de 1 g de cadmium pour 1 kg de poids corporel ; de grandes quantités de cadmium sont extrêmement dangereuses pour la santé.

Quels sont les mécanismes d'entrée du cadmium et de ses composés dans l'organisme ? L'empoisonnement se produit lorsque l'eau potable (MPC pour l'eau potable est de 0,01 mg / l) contaminée par des déchets contenant du cadmium, ainsi que lors de la consommation de légumes et de céréales poussant sur des terres situées à proximité de raffineries de pétrole et d'entreprises métallurgiques. L'utilisation de champignons de ces territoires est particulièrement dangereuse, car, selon certaines informations, ils sont capables d'accumuler plus de 100 mg de cadmium par kg de leur propre poids. Le tabagisme est une autre source de cadmium entrant dans le corps, à la fois du fumeur lui-même et des personnes qui l'entourent, car le métal se trouve dans la fumée de tabac. Les signes caractéristiques d'une intoxication chronique au cadmium sont, comme mentionné précédemment, des lésions rénales, des douleurs musculaires, une destruction du tissu osseux, une anémie. Une intoxication alimentaire aiguë au cadmium survient lorsque de fortes doses uniques sont prises avec de la nourriture (15-30 mg) ou avec de l'eau (13-15 mg). Dans le même temps, il existe des signes de gastro-entérite aiguë - vomissements, douleurs et convulsions dans la région épigastrique. être de 350 à 3 500 mg. L'empoisonnement au cadmium est beaucoup plus dangereux lors de l'inhalation de ses vapeurs (CdO) ou de poussières contenant du cadmium (en règle générale, cela se produit dans les industries liées à l'utilisation du cadmium). Les symptômes de ce type d'empoisonnement comprennent un œdème pulmonaire, des maux de tête, des nausées ou des vomissements, des frissons, une faiblesse et une diarrhée. À la suite de tels empoisonnements, des décès ont été enregistrés.

L'antidote à l'empoisonnement au cadmium est le sélénium, qui réduit l'absorption du quarante-huitième élément. Cependant, un apport équilibré en sélénium est nécessaire, cela est dû au fait que son excès dans l'organisme entraîne une diminution de la teneur en soufre, ce qui entraînera certainement le fait que le cadmium redeviendra facilement absorbé par l'organisme.

Il a été constaté qu'une cigarette contient de 1 à 2 µg de cadmium. Il s'avère qu'une personne qui fume au moins un paquet de cigarettes par jour reçoit au moins 20 mcg de cadmium supplémentaires ! Le danger réside dans le fait que l'assimilation du quarante-huitième élément par les poumons est maximale - de 10 à 20 %, donc, dans le corps du fumeur, de 2 à 4 µg de cadmium sont absorbés à chaque paquet de cigarettes ! L'effet cancérigène de la nicotine contenue dans la fumée de tabac est généralement associé à la présence de cadmium et n'est pas retenu même par les filtres à charbon.

Un exemple d'empoisonnement chronique de masse au cadmium avec de nombreuses issues fatales a été décrit à la fin des années 1950. Sur le territoire du Japon, des cas de maladie de masse ont été enregistrés, que les habitants ont surnommés "itai-itai", ce qui peut littéralement se traduire par "oh-oh, quelle douleur!" Les symptômes de la maladie étaient des douleurs lombaires sévères, qui, comme il s'est avéré plus tard, étaient causées par des lésions rénales irréversibles ; douleurs musculaires intenses. La propagation généralisée de la maladie et son évolution si sévère ont été causées par la forte pollution de l'environnement au Japon à cette époque et les spécificités du régime alimentaire japonais (le riz et les fruits de mer accumulent une grande quantité de cadmium). Il a été constaté que ceux qui tombaient malades d'une étrange maladie consommaient environ 600 mcg de cadmium par jour !

Malgré le fait que le cadmium soit reconnu comme l'une des substances les plus toxiques, il a trouvé une application en médecine ! Ainsi, insérée dans le thorax d'un patient souffrant d'insuffisance cardiaque, une pile nickel-cadmium fournit de l'énergie à un stimulateur mécanique du cœur. L'avantage d'une telle batterie est que le patient n'a pas à s'allonger sur la table d'opération pour la recharger ou la remplacer. Pour un service de batterie ininterrompu, il suffit de mettre une veste aimantée spéciale une fois par semaine pendant seulement une heure et demie.

Le cadmium est utilisé en homéopathie, en médecine expérimentale et, plus récemment, il a commencé à être utilisé dans la création de nouveaux médicaments anticancéreux.

L'alliage de bois (Wood's metal), contenant 50 % de bismuth, 12,5 % d'étain, 25 % de plomb, 12,5 % de cadmium, peut être facilement fondu dans de l'eau bouillante. L'alliage a été inventé en 1860 par un ingénieur anglais peu connu B Il y a plusieurs faits intéressants liés à cet alliage à bas point de fusion : premièrement, les premières lettres des composants de l'alliage de Wood forment l'abréviation VOSK, et deuxièmement, assez souvent l'invention est attribuée à tort à l'homonyme de B. Wood - le célèbre Le physicien américain Robert Williams Wood, né seulement huit ans plus tard.

Il n'y a pas si longtemps, le quarante-huitième élément du système périodique est entré dans "l'armement" de Scotland Yard : à l'aide de la plus fine couche de cadmium, pulvérisée sur la surface à examiner, il est possible d'identifier rapidement les empreintes digitales claires du criminel.

Les scientifiques ont établi un fait si intéressant: le fer cadmium dans l'atmosphère des zones rurales a une résistance à la corrosion beaucoup plus élevée que dans l'atmosphère des zones industrielles. Particulièrement rapide, un tel revêtement se décompose si la teneur en anhydrides sulfureux ou sulfurique dans l'air est augmentée.

En 1968, l'un des responsables de la santé publique des États-Unis (le Dr Carroll) a découvert un lien direct entre les décès dus aux maladies cardiovasculaires et le cadmium atmosphérique. Il est arrivé à de telles conclusions après avoir analysé les données de 28 villes. Dans quatre d'entre elles - New York, Chicago, Philadelphie et Indianopolis - la teneur en cadmium dans l'air était significativement plus élevée que dans d'autres villes ; la proportion de décès dus aux maladies cardiaques était également plus élevée.

En plus des mesures "standard" pour limiter les émissions de cadmium dans l'atmosphère, l'eau et le sol (filtres et épurateurs dans les entreprises, suppression des habitations et des champs de cultures de ces entreprises), les scientifiques en développent de nouvelles et prometteuses. Ainsi, des scientifiques américains ont planté des jacinthes d'eau dans la baie du fleuve Mississippi, pensant qu'avec leur aide, il serait possible de purifier l'eau des éléments indésirables tels que le cadmium et le mercure.

Récit

Être dans la nature

Le cadmium est un élément typiquement rare et assez dispersé, la teneur moyenne de ce métal dans la croûte terrestre (clarke) est estimée à environ 1,3 10–5% ou 1,6 10–5% en masse, il s'avère que dans la lithosphère de le cadmium est d'environ 130 mg/t. Il y a si peu de cadmium dans les entrailles de notre planète que même le germanium, considéré comme rare, en contient 25 fois plus ! Approximativement les mêmes ratios pour le cadmium et avec d'autres métaux rares : béryllium, césium, scandium et indium. Le cadmium est proche en abondance de l'antimoine (2 10–5%) et est deux fois plus abondant que le mercure (8 10–6%).

Le quarante-huitième élément se caractérise par une migration dans les eaux souterraines chaudes avec le zinc (le cadmium est contenu sous forme d'impureté isomorphe dans de nombreux minéraux et toujours dans les minéraux de zinc) et d'autres éléments chalcophiles, c'est-à-dire des éléments chimiques sujets à la formation de sulfures naturels, séléniures, tellurures, sulfosels et parfois trouvés à l'état natif. De plus, le quarante-huitième élément est concentré dans les gisements hydrothermaux. Les roches volcaniques sont assez riches en cadmium, contenant jusqu'à 0,2 mg de cadmium par kg ; Parmi les roches sédimentaires, l'argile est la plus riche en quarante-huitième élément - jusqu'à 0,3 mg / kg (à titre de comparaison, le calcaire contient 0,035 mg / kg de cadmium, les grès - 0,03 mg / kg). La teneur moyenne en cadmium du sol est de 0,06 mg/kg. Aussi, ce métal rare est présent dans l'eau - sous forme dissoute (sulfate, chlorure, nitrate de cadmium) et sous forme en suspension dans le cadre de complexes organo-minéraux. Dans des conditions naturelles, le quarante-huitième élément pénètre dans les eaux souterraines à la suite de la lixiviation de minerais de métaux non ferreux, ainsi qu'à la suite de la décomposition de plantes aquatiques et d'organismes capables de l'accumuler. Depuis le début du 20e siècle, la pollution anthropique des eaux naturelles par le cadmium est devenue le facteur prédominant d'afflux de cadmium dans les eaux et les sols. La teneur en cadmium de l'eau est fortement influencée par le pH du milieu (en milieu alcalin, le cadmium précipite sous forme d'hydroxyde), ainsi que par les processus de sorption. Pour la même raison anthropique, le cadmium est également présent dans l'air. Dans les zones rurales, la teneur en cadmium dans l'air est de 0,1 à 5,0 ng / m3 (1 ng ou 1 nanogramme = 10-9 grammes), dans les villes - 2-15 ng / m3, dans les zones industrielles - de 15 à 150 ng / m3. Principalement, la pénétration de cadmium dans l'air atmosphérique est due au fait que de nombreux charbons brûlés dans les centrales thermiques contiennent cet élément. Le cadmium précipite dans l'air et pénètre dans l'eau et le sol. L'utilisation d'engrais minéraux contribue à augmenter la teneur en cadmium du sol, car presque tous contiennent des impuretés mineures de ce métal. De l'eau et du sol, le cadmium pénètre dans les plantes et les organismes vivants et, plus loin dans la chaîne alimentaire, peut être «fourni» aux humains.

Le cadmium possède ses propres minéraux : howleyite, otavite CdCO3, montemponite CdO (contient 87,5% Cd), greenockite CdS (77,8 % Cd), xanthochroïte CdS (H2O) x (77,2 % Cd) cadmosélite CdSe (47% Cd) ). Cependant, ils ne forment pas leurs propres gisements, mais sont présents sous forme d'impuretés dans le zinc, le cuivre, le plomb et les minerais polymétalliques (plus de 50), qui sont la principale source de production industrielle du quarante-huitième élément. Par ailleurs, le rôle principal est joué par les minerais de zinc, dont la concentration en cadmium varie de 0,01 à 5 % (dans la sphalérite ZnS). Dans la plupart des cas, la teneur en cadmium de la sphalérite ne dépasse pas 0,4 à 0,6%. Le cadmium s'accumule également dans la galène (0,005 - 0,02%), la stannite (0,003 - 0,2%), la pyrite (jusqu'à 0,02%), la chalcopyrite (0,006 - 0,12%), cependant, parmi ces sulfures, le cadmium n'est généralement pas récupéré.

Le cadmium est capable de s'accumuler dans les plantes (surtout dans les champignons) et les organismes vivants (en particulier dans les organismes aquatiques), pour cette raison, le cadmium peut être trouvé dans les roches sédimentaires marines - le schiste (Mansfeld, Allemagne). Les ressources mondiales totales de cadmium sont estimées à 20 millions de tonnes, les ressources industrielles à 600 000 tonnes.

Application

Le principal consommateur de la quarante-huitième cellule est la production de sources de courant chimiques : batteries nickel-cadmium et argent-cadmium, cellules plomb-cadmium et mercure-cadmium dans les batteries de secours, cellules normales Weston. Les accumulateurs au cadmium-nickel (ACN) utilisés dans l'industrie sont l'un des plus demandés parmi les autres sources de courant chimique. Les plaques négatives de ces batteries sont constituées de grilles de fer avec du cadmium spongieux comme agent actif, et les plaques positives sont recouvertes d'oxyde de nickel. L'électrolyte est une solution de potassium caustique (hydroxyde de potassium). Les batteries alcalines nickel-cadmium sont plus fiables que les batteries plomb-acide. Les sources d'énergie chimique utilisant du cadmium se distinguent par une longue durée de vie, un fonctionnement stable et des caractéristiques électriques élevées. Entre autres, la recharge de ces batteries prend moins d'une heure ! Cependant, les AKN ne peuvent pas être rechargées sans une décharge préalable complète, et en cela, bien sûr, elles sont inférieures aux batteries à hydrure métallique.

Un autre large domaine d'application du cadmium est l'application de revêtements anticorrosifs protecteurs sur les métaux (placage au cadmium). Le revêtement de cadmium protège de manière fiable les produits en fer et en acier de la corrosion atmosphérique. Dans le passé, le placage au cadmium était réalisé en immergeant le métal dans du cadmium fondu, le processus moderne est réalisé exclusivement par des moyens électrolytiques. Les pièces les plus critiques des avions, des navires, ainsi que les pièces et mécanismes conçus pour fonctionner dans les climats tropicaux sont soumis à un placage au cadmium. On sait que certaines propriétés du zinc et du cadmium sont similaires, cependant, le revêtement de cadmium présente certains avantages par rapport au revêtement galvanisé : premièrement, il est plus résistant à la corrosion et deuxièmement, il est plus facile de le rendre uniforme et lisse. De plus, contrairement au zinc, le cadmium est stable en milieu alcalin. La plaque de cadmium est assez largement utilisée, mais il existe un domaine dans lequel l'utilisation d'un revêtement de quarante-huitième élément est strictement interdite - c'est l'industrie alimentaire. Cela est dû à la forte toxicité du cadmium. Jusqu'à un certain point, la propagation des revêtements de cadmium était limitée pour une autre raison - lors du dépôt électrolytique de cadmium sur une pièce en acier, l'hydrogène contenu dans l'électrolyte peut pénétrer dans le métal, et, comme vous le savez, cet élément provoque la fragilité de l'hydrogène dans les aciers à haute résistance, entraînant une destruction inattendue du métal sous charge ... Le problème a été résolu par des scientifiques soviétiques de l'Institut de chimie physique de l'Académie des sciences de l'URSS. Il s'est avéré qu'un ajout insignifiant de titane (un atome de titane pour mille atomes de cadmium) protège la pièce en acier au cadmium de la fragilisation par l'hydrogène, car le titane absorbe tout l'hydrogène de l'acier pendant le processus de revêtement.

Environ un dixième de la production mondiale de cadmium est consacré à la production d'alliages. Le bas point de fusion est l'une des raisons de l'utilisation généralisée du cadmium dans les alliages à bas point de fusion. Tel est, par exemple, l'alliage de Wood, contenant 12,5 % du quarante-huitième élément. De tels alliages sont utilisés comme soudures, comme matériau pour la production de pièces moulées minces et complexes, dans les systèmes automatiques de lutte contre l'incendie, pour la soudure verre-métal. Les soudures contenant le quarante-huitième élément sont assez résistantes aux fluctuations de température. Une autre caractéristique distinctive des alliages de cadmium est leurs propriétés antifriction élevées. Ainsi, un alliage contenant 99% de cadmium et 1% de nickel est utilisé pour la fabrication de roulements fonctionnant dans les moteurs automobiles, aéronautiques et marins. Le cadmium n'étant pas suffisamment résistant aux acides, notamment aux acides organiques contenus dans les lubrifiants, les alliages de roulement à base de cadmium sont recouverts d'indium. L'alliage de cuivre avec de faibles ajouts de cadmium (moins de 1 %) permet de réaliser des fils plus résistants à l'usure sur les lignes de transport électriques. De tels ajouts négligeables de cadmium peuvent augmenter considérablement la résistance et la dureté du cuivre, pratiquement sans détériorer ses propriétés électriques. L'amalgame de cadmium (une solution de cadmium dans le mercure) est utilisé en technologie dentaire pour fabriquer des obturations dentaires.

Dans les années quarante du XXe siècle, le cadmium a acquis un nouveau rôle - ils ont commencé à en fabriquer des barres de contrôle et de secours des réacteurs nucléaires. La raison pour laquelle le quarante-huitième élément est devenu un matériau stratégique dans les plus brefs délais est qu'il absorbe très bien les neutrons thermiques. Mais les premiers réacteurs du début de « l'âge atomique » fonctionnaient exclusivement aux neutrons thermiques. Ce n'est que plus tard qu'il est devenu clair que les réacteurs à neutrons rapides sont plus prometteurs à la fois pour l'ingénierie énergétique et pour l'obtention de combustible nucléaire - 239Pu, et le cadmium est impuissant contre les neutrons rapides, il ne les retarde pas. Cependant, même à l'époque des réacteurs thermiques, le cadmium a perdu son rôle dominant au profit du bore et de ses composés.

Environ 20 % de cadmium (sous forme de composés) est utilisé pour la production de colorants inorganiques. Le sulfure de cadmium CdS est un colorant minéral important anciennement appelé jaune de cadmium. Déjà au début du 20ème siècle, on savait qu'il était possible d'obtenir du jaune de cadmium en six nuances, allant du jaune citron à l'orange. Les peintures obtenues résistent aux alcalis et aux acides faibles et sont totalement insensibles au sulfure d'hydrogène. Les peintures à base de CdS étaient utilisées dans de nombreux domaines - peinture, impression, peinture sur porcelaine, elles étaient utilisées pour couvrir les voitures particulières, les protégeant de la fumée des locomotives à vapeur. Des colorants contenant du sulfure de cadmium étaient utilisés dans les industries du textile et du savon. Cependant, à l'heure actuelle, le sulfure de cadmium assez coûteux est souvent remplacé par des colorants moins chers - le cadmopon (un mélange de sulfure de cadmium et de sulfate de baryum) et le zinc-cadmium lithopone (la même composition que le cadmopon, plus du sulfure de zinc). Un autre composé du quarante-huitième élément, le séléniure de cadmium CdSe, est utilisé comme peinture rouge. Cependant, non seulement dans la production de colorants, les composés du quarante-huitième élément ont trouvé leur application - le sulfure de cadmium, par exemple, est également utilisé pour la production de cellules solaires à film, dont l'efficacité est d'environ 10 à 16 %. De plus, le CdS est un assez bon matériau thermoélectrique utilisé comme composant de matériaux semi-conducteurs et de luminophores. Parfois, le cadmium est utilisé dans la technologie cryogénique en raison de sa conductivité thermique maximale (par rapport aux autres métaux) proche du zéro absolu.

Production

Les principaux « fournisseurs » du quarante-huitième élément sont des sous-produits du traitement des minerais de zinc, de cuivre-zinc et de plomb-zinc. Quant aux minéraux intrinsèques de cadmium, le seul intéressant pour l'obtention du quarante-huitième élément est la greenockite CdS, dite « cadmium blende ». La greenockite est extraite avec la faerite lors du développement des minerais de zinc. Au cours du traitement, le cadmium s'accumule dans les sous-produits du processus, d'où il est ensuite récupéré. Lors du traitement des minerais polymétalliques, comme mentionné précédemment, le cadmium est un sous-produit de la production de zinc. Il s'agit soit de gâteaux de cuivre-cadmium (précipités métalliques obtenus à la suite de la purification de solutions de sulfate de zinc ZnSO4 par action de poussières de zinc), qui contiennent de 2 à 12% de Cd, soit de chattes (fractions volatiles formées lors de la distillation du zinc ), contenant de 0,7 à 1,1 % de cadmium. Les plus riches en élément quarante-huit sont les concentrés obtenus lors de la purification par rectification du zinc, ils peuvent contenir jusqu'à 40 % de cadmium. À partir de gâteaux de cuivre-cadmium et d'autres produits à haute teneur en quarante-huitième élément, il est généralement lessivé avec de l'acide sulfurique H2SO4 avec aération simultanée avec de l'air. Le procédé est réalisé en présence d'un agent oxydant - minerai de manganèse ou boues de manganèse recyclées issues des bains d'électrolyse.

De plus, le cadmium est extrait des poussières des fonderies de plomb et de cuivre (il peut contenir respectivement de 0,5 à 5 % et de 0,2 à 0,5 % de cadmium). Dans de tels cas, la poussière est généralement traitée avec de l'acide sulfurique concentré H2SO4, puis le sulfate de cadmium résultant est lessivé avec de l'eau. Une éponge de cadmium est précipitée à partir de la solution de sulfate de cadmium obtenue par l'action de la poussière de zinc, après quoi elle est dissoute dans de l'acide sulfurique et la solution est purifiée des impuretés par l'action du carbonate de sodium Na2CO3 ou de l'oxyde de zinc ZnO, il est également possible de utiliser des méthodes d'échange d'ions. Le cadmium métallique est isolé par électrolyse sur cathodes d'aluminium ou par réduction au zinc (déplacement de l'oxyde de cadmium CdO par le zinc à partir des solutions de CdSO4) à l'aide de réacteurs séparateurs centrifuges. L'affinage du cadmium métallique consiste généralement à refondre le métal sous une couche d'alcali (pour éliminer le zinc et le plomb), tandis que Na2CO3 peut être utilisé ; traitement de la masse fondue avec de l'aluminium (pour éliminer le nickel) et du chlorure d'ammonium NH4Cl (pour éliminer le thallium). Le cadmium de pureté supérieure est obtenu par raffinage électrolytique avec purification intermédiaire de l'électrolyte, qui est réalisée par échange ou extraction d'ions ; rectification des métaux (généralement sous pression réduite), fusion de zone ou autres méthodes de cristallisation. En combinant les méthodes de purification ci-dessus, il est possible d'obtenir du cadmium métallique avec une teneur en impuretés principales (zinc, cuivre et autres) de seulement 10 à 5 % en poids. De plus, pour la purification du quarante-huitième élément, les méthodes d'électrotransfert dans le cadmium liquide, d'électroraffinage en fusion d'hydroxyde de sodium NaOH et d'électrolyse d'amalgame peuvent être utilisées. Lors de la combinaison de la fusion de zone avec l'électrotransport, la séparation des isotopes du cadmium peut se produire avec la purification.

La production mondiale de cadmium est largement liée à l'échelle de la production de zinc et a considérablement augmenté au cours des dernières décennies - selon les données de 2006, environ 21 000 tonnes de cadmium ont été produites dans le monde, alors qu'en 1980, ce chiffre n'était que de 15 000 tonnes. . La croissance de la consommation du quarante-huitième élément se poursuit à ce jour. Les principaux producteurs de ce métal sont les pays d'Asie : Chine, Japon, Corée, Kazakhstan. Ils représentent 12 mille tonnes de la production totale. La Russie, le Canada et le Mexique peuvent également être considérés comme de grands producteurs de cadmium. Le déplacement de la production de masse de cadmium vers l'Asie est dû au fait qu'en Europe il y a eu une réduction de l'utilisation du quarante-huitième élément, et dans la région asiatique, au contraire, la demande d'éléments nickel-cadmium augmente , ce qui oblige beaucoup à transférer la production vers les pays asiatiques.

Propriétés physiques

Le cadmium est un métal blanc argenté qui donne du bleu sur une coupe fraîche, mais se ternit à l'air en raison de la formation d'un film d'oxyde protecteur. Le cadmium est un métal assez mou - il est plus dur que l'étain, mais plus mou que le zinc, il est tout à fait possible de le couper au couteau. Avec la douceur, le quarante-huitième élément possède des qualités aussi importantes pour l'industrie que la malléabilité et la ductilité - il se déroule parfaitement en feuilles et s'étire en un fil, et peut être poli sans aucun problème. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 80°C, le cadmium perd de son élasticité, et à tel point qu'il peut être facilement broyé en poudre. La dureté Mohs du cadmium est de deux, la dureté Brinell (pour l'échantillon recuit) est de 200-275 MPa. Résistance à la traction 64 MN/m2 soit 6,4 kgf/mm2, allongement 50% (à 20°C), limite d'élasticité 9,8 MPa.

Le cadmium a un réseau cristallin compact hexagonal avec des périodes : a = 0,296 nm, c = 0,563 nm, rapport c / a = 1,882, z = 2, énergie du réseau cristallin 116 μJ / kmol. Groupe spatial C6 / mmm, rayon atomique 0,156 nm, rayon ionique Cd2 + 0,099 nm, volume atomique 13,01 ∙ 10-6 m3 / mol. Une tige en cadmium pur, lorsqu'elle est pliée, émet une fissure faible comme l'étain ("cri d'étain") - c'est le frottement de microcristaux métalliques les uns contre les autres, mais toute impureté dans le métal détruit cet effet. En général, en termes de propriétés physiques, chimiques et pharmacologiques, le cadmium appartient au groupe des métaux lourds, ayant surtout des similitudes avec le zinc et le mercure.

Le point de fusion du quarante-huitième élément (321,1 °C) est assez bas et peut être comparé aux températures de fusion du plomb (327,4 °C) ou du thallium (303,6 °C). Cependant, il diffère des températures de fusion des métaux similaires par un certain nombre de propriétés - inférieures à celle du zinc (419,5 °C), mais supérieures à celle de l'étain (231,9 °C). Le point d'ébullition du cadmium est également bas - seulement 770°C, ce qui est assez intéressant - pour le plomb, comme la plupart des autres métaux, la différence entre les points de fusion et d'ébullition est importante. Ainsi, le plomb a un point d'ébullition (1745 °C) 5 fois supérieur à son point de fusion, et l'étain, dont le point d'ébullition est de 2 620 °C, est 11 fois supérieur à son point de fusion ! Dans le même temps, le zinc, semblable au cadmium, a un point d'ébullition de seulement 960 °C pour un point de fusion de 419,5°C. Le coefficient de dilatation thermique du cadmium est de 29,8 10-6 (à une température de 25 ° C). En dessous de 0,519 K, le cadmium devient supraconducteur. La conductivité thermique du quarante-huitième élément à 0°C est de 97,55 W/(m K) soit 0,233 cal/(cm sec°C). La capacité calorifique massique du cadmium (à une température de 25°C) est de 225,02 J/(kg K) soit 0,055 cal/(g°C). Le coefficient de température de la résistance électrique du quarante-huitième élément dans la plage de température de 0 ° C à 100 ° C est de 4,3 10-3, la résistance électrique spécifique du quarante-huitième élément (à une température de 20 ° C) est 7,4 10-8 ohms (7,4 10-6 ohms cm). Le cadmium est diamagnétique, sa susceptibilité magnétique est de -0,176.10-9 (à une température de 20°C). Le potentiel d'électrode standard est de -0,403 V. L'électronégativité du cadmium est de 1,7. La section efficace de capture des neutrons thermiques est de 2450-2900-10 ~ 28 m2. Travail d'extraction des électrons = 4,1 eV.

La densité (à température ambiante) du quarante-huitième élément est de 8,65 g/cm3, ce qui permet de classer le cadmium parmi les métaux lourds. Selon la classification de N. Reimers, les métaux d'une densité supérieure à 8 g/cm3 doivent être considérés comme lourds. Ainsi, les métaux lourds comprennent Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Et bien que le cadmium soit plus léger que le plomb (densité 11,34 g/cm3) ou le mercure (13,546 g/cm3), il est plus lourd que l'étain (7,31 g/cm3).

Propriétés chimiques

Dans les composés chimiques, le cadmium présente toujours une valence 2 (la configuration de la couche électronique externe est 5s2) - le fait est que les atomes des éléments du sous-groupe secondaire du deuxième groupe (zinc, cadmium, mercure), ainsi que le atomes des éléments du sous-groupe du cuivre, ont le sous-niveau d du second à l'extérieur de l'électronique la couche est complètement remplie. Cependant, pour les éléments du sous-groupe du zinc, ce sous-niveau est déjà assez stable et l'élimination des électrons de celui-ci nécessite une très grande dépense d'énergie. Une autre caractéristique des éléments du sous-groupe zinc, qui les rapproche des éléments du sous-groupe cuivre, est leur tendance à former des complexes.

Comme déjà mentionné, le quarante-huitième élément est situé dans le même groupe du tableau périodique avec le zinc et le mercure, occupant une place intermédiaire entre eux, c'est pourquoi un certain nombre de propriétés chimiques de tous ces éléments sont similaires. Par exemple, les oxydes et sulfures de ces métaux sont pratiquement insolubles dans l'eau.

Dans l'air sec, le cadmium est stable, mais dans l'air humide, un mince film d'oxyde de CdO se forme lentement à la surface du métal, ce qui protège le métal d'une oxydation supplémentaire. Avec une forte incandescence, le cadmium brûle, se transformant également en oxyde de cadmium - une poudre cristalline allant du brun clair au brun foncé (la différence de couleur est en partie due à la taille des particules, mais dans une plus grande mesure est le résultat de défauts du réseau cristallin), la densité de CdO est de 8,15 g/cm3 ; au dessus de 900°C, l'oxyde de cadmium est volatil, et à 1570°C il se sublime complètement. Les vapeurs de cadmium réagissent avec la vapeur d'eau pour produire de l'hydrogène.

Les acides interagissent avec le cadmium pour former des sels de ce métal. L'acide nitrique HNO3 dissout facilement le quarante-huitième élément, tandis que de l'oxyde nitrique est libéré et du nitrate se forme, ce qui donne l'hydrate Cd (NO3) 2 4H2O. Parmi les autres acides - chlorhydrique et sulfurique dilué - le cadmium déplace lentement l'hydrogène, cela s'explique par le fait que dans la série de tensions, le quarante-huitième élément est plus éloigné que le zinc, mais avant l'hydrogène. Contrairement au zinc, le cadmium n'interagit pas avec les solutions alcalines. Le cadmium réduit le nitrate d'ammonium NH4NO3 dans les solutions concentrées en nitrite d'ammonium NH4NO2. Au-dessus du point de fusion, le cadmium se combine directement avec les halogènes pour former des composés incolores - les halogénures de cadmium. CdCl2, CdBr2 et CdI2 se dissolvent très facilement dans l'eau (53,2 % en masse à 20°C), beaucoup plus difficile à dissoudre le fluorure de cadmium CdF2 (4,06 % en masse à 20°C), qui est totalement insoluble dans l'éthanol. Il peut être obtenu par action du fluor sur un métal ou du fluorure d'hydrogène sur le carbonate de cadmium. Le chlorure de cadmium est obtenu par réaction du cadmium avec de l'acide chlorhydrique concentré ou par chloration d'un métal à 500°C. Le bromure de cadmium est produit par bromation des métaux ou par action du bromure d'hydrogène sur le carbonate de cadmium. Lorsqu'il est chauffé, le cadmium réagit avec le soufre, formant du sulfure CdS (du jaune citron au rouge orangé), insoluble dans l'eau et les acides dilués. Lors de la fusion du cadmium avec du phosphore et de l'arsenic, des phosphures et des arséniures des compositions Cd3P2 et CdAs2 sont formés, respectivement, avec l'antimoine - antimoniure de cadmium. Le cadmium ne réagit pas avec l'hydrogène, l'azote, le carbone, le silicium et le bore. Des voies indirectes ont été obtenues en se décomposant facilement en chauffant l'hydrure CdH2 et le nitrure Cd3N2.

Les solutions de sels de cadmium sont acides en raison de l'hydrolyse, les alcalis caustiques en précipitent l'hydroxyde blanc Cd (OH) 2. Lorsqu'il est exposé à des solutions alcalines très concentrées, il est converti en hydroxocadmates tels que Na2. L'hydroxyde de cadmium réagit avec l'ammoniac pour former des complexes solubles :

Cd (OH) 2 + 6NH3 H2O → (OH) 2 + 6H2O

De plus, le Cd (OH) 2 se dissout sous l'action des cyanures alcalins. Au-dessus de 170°C, il se décompose en CdO. L'interaction de l'hydroxyde de cadmium avec le peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse conduit à la formation de peroxydes de compositions diverses.

DÉFINITION

Cadmium situé dans la cinquième période du groupe II du sous-groupe secondaire (B) du tableau périodique.

Se réfère à des éléments ré-des familles. Métal. Désignation - Cd. Le numéro de série est 48. La masse atomique relative est de 112,41 amu.

Structure électronique de l'atome de cadmium

L'atome de cadmium est constitué d'un noyau chargé positivement (+48), à l'intérieur duquel se trouvent 48 protons et 64 neutrons, et autour, sur cinq orbites, se déplacent 48 électrons.

Fig. 1. Structure schématique de l'atome de cadmium.

La distribution orbitale des électrons est la suivante :

48Cd) 2) 8) 18) 18) 2;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3ré 10 4s 2 4p 6 4ré 10 5s 2 .

Les électrons de valence d'un atome de cadmium sont des électrons situés à 4 ré- et 5 s-orbitales. Le diagramme énergétique de l'état fondamental prend la forme suivante :

Les électrons de valence de l'atome de cadmium peuvent être caractérisés par un ensemble de quatre nombres quantiques : m(quantique principal), je(orbital), m l(magnétique) et s(tournoyer):

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

Le contenu de l'article

CADMIUM(Cadmium) Cd, - élément chimique du groupe II du système périodique. Numéro atomique 48, masse atomique relative 112,41. Le cadmium naturel se compose de huit isotopes stables : 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 %) et 116 Cd (7,58 %). L'état d'oxydation est +2, rarement +1.

Le cadmium a été découvert en 1817 par le chimiste allemand Stromeyer Friedrich (1776-1835).

Lors du contrôle de l'oxyde de zinc produit par l'une des usines de Schoenebeck, il a été suspecté qu'il contenait une impureté d'arsenic. Lorsque le médicament a été dissous dans de l'acide et passé à travers une solution d'hydrogène sulfuré, un précipité jaune, semblable aux sulfures d'arsenic, a précipité ; cependant, un examen plus approfondi a montré que cet élément était absent. Pour une conclusion finale, un échantillon d'oxyde de zinc suspect et d'autres préparations de zinc (y compris le carbonate de zinc) de la même usine ont été envoyés à Friedrich Stromeyer, qui depuis 1802 a occupé le département de chimie de l'Université de Göttingen et le poste d'inspecteur général de pharmacies hanovriennes.

En calcinant le carbonate de zinc, Stromeyer a obtenu un oxyde, mais non pas blanc, comme il aurait dû l'être, mais jaunâtre. Il a supposé que la couleur était causée par un mélange de fer, mais il s'est avéré qu'il n'y avait pas de fer. Stromeyer a entièrement analysé les préparations de zinc et a constaté que la couleur jaune était due à un nouvel élément. Il tire son nom du minerai de zinc dans lequel il a été trouvé : le mot grec kadmeia, « terre de cadmium » est l'ancien nom de la smithsonite ZnCO 3. Selon la légende, ce mot vient du nom du phénicien Cadmus, qui aurait été le premier à trouver la pierre de zinc et aurait remarqué sa capacité à donner au cuivre (lorsqu'il est fondu à partir de minerai) une couleur dorée. Le héros de la mythologie grecque antique était également appelé: selon l'une des légendes, Cadmus a vaincu le Dragon dans un duel difficile et a construit la forteresse de Cadmeus sur ses terres, autour de laquelle s'est ensuite développée la septuple cité de Thèbes.

L'abondance du cadmium dans la nature et son extraction industrielle.

La teneur en cadmium de la croûte terrestre est de 1,6 · 10 -5%. Sa prévalence est proche de celle de l'antimoine (2 · 10 –5%) et deux fois plus fréquente que celle du mercure (8 · 10 –6%). Le cadmium se caractérise par une migration dans les eaux souterraines chaudes avec le zinc et d'autres éléments chimiques susceptibles de former des sulfures naturels. Il se concentre dans les gisements hydrothermaux. Les roches volcaniques contiennent jusqu'à 0,2 mg de cadmium par kg, parmi les roches sédimentaires les plus riches en cadmium sont les argiles - jusqu'à 0,3 mg/kg, dans une moindre mesure - les calcaires et les grès (environ 0,03 mg/kg). La teneur moyenne en cadmium du sol est de 0,06 mg/kg.

Le cadmium a ses propres minéraux - greenockite CdS, otavite CdCO 3, monteponite CdO. Cependant, ils ne forment pas leurs propres gisements. La seule source industriellement significative de cadmium est le minerai de zinc, où il est contenu à une concentration de 0,01 à 5 %. Le cadmium s'accumule également dans la galène (jusqu'à 0,02%), la chalcopyrite (jusqu'à 0,12%), la pyrite (jusqu'à 0,02%), la stannite (jusqu'à 0,2%). Les ressources mondiales totales de cadmium sont estimées à 20 millions de tonnes, les ressources industrielles à 600 000 tonnes.

Caractérisation d'une substance simple et production industrielle de cadmium métallique.

Le cadmium est un solide argenté avec un éclat bleuâtre sur une surface fraîche, un métal doux, malléable et ductile, se roule bien en feuilles et est facile à polir. Comme l'étain, les bâtons de cadmium font un bruit de crépitement lorsqu'ils sont pliés. Il fond à 321,1°C, bout à 766,5°C, densité - 8,65 g/cm 3 , ce qui lui permet d'être classé parmi les métaux lourds.

Dans l'air sec, le cadmium est stable. Dans l'air humide, il s'estompe rapidement et, lorsqu'il est chauffé, il interagit facilement avec l'oxygène, le soufre, le phosphore et les halogènes. Le cadmium ne réagit pas avec l'hydrogène, l'azote, le carbone, le silicium et le bore.

Les vapeurs de cadmium interagissent avec la vapeur d'eau pour libérer de l'hydrogène. Les acides dissolvent le cadmium pour former des sels de ce métal. Le cadmium réduit le nitrate d'ammonium dans les solutions concentrées en nitrite d'ammonium. Il est oxydé en solution aqueuse par les cations de certains métaux, tels que le cuivre (II) et le fer (III). Contrairement au zinc, le cadmium n'interagit pas avec les solutions alcalines.

Les principales sources de cadmium sont les produits intermédiaires de la production de zinc. Les précipités métalliques obtenus après purification des solutions de sulfate de zinc par l'action de la poussière de zinc contiennent de 2 à 12 % de cadmium. Les fractions formées lors de la distillation du zinc contiennent 0,7-1,1% de cadmium, et dans les fractions obtenues lors de la purification par rectification du zinc - jusqu'à 40% de cadmium. Le cadmium est également extrait des poussières des fonderies de plomb et de cuivre (il peut contenir respectivement jusqu'à 5 % et 0,5 % de cadmium). La poussière est généralement traitée avec de l'acide sulfurique concentré, puis le sulfate de cadmium est lessivé avec de l'eau.

Une éponge de cadmium est précipitée à partir des solutions de sulfate de cadmium par l'action de la poussière de zinc, puis elle est dissoute dans de l'acide sulfurique et la solution est purifiée des impuretés par l'action de l'oxyde de zinc ou du carbonate de sodium, ainsi que par des méthodes d'échange d'ions. Le cadmium métallique est isolé par électrolyse sur cathodes d'aluminium ou par réduction au zinc.

Pour éliminer le zinc et le plomb, le cadmium métallique est refondu sous une couche alcaline. La masse fondue est traitée avec de l'aluminium pour éliminer le nickel et le chlorure d'ammonium pour éliminer le thallium. En utilisant des méthodes de purification supplémentaires, il est possible d'obtenir du cadmium avec une teneur en impuretés de 10 à 5 % en poids.

Environ 20 000 tonnes de cadmium sont produites chaque année. Le volume de sa production est en grande partie lié à l'échelle de la production de zinc.

Le domaine d'application le plus important du cadmium est la production de sources de courant chimiques. Les électrodes de cadmium sont utilisées dans les piles et les accumulateurs. Les plaques négatives de batterie nickel-cadmium sont constituées de mailles de fer avec du cadmium éponge comme agent actif. Les plaques positives sont recouvertes d'hydroxyde de nickel. L'électrolyte est une solution d'hydroxyde de potassium. Les batteries compactes pour missiles guidés sont également fabriquées à base de cadmium et de nickel, seulement dans ce cas, pas de fer, mais des filets de nickel sont installés comme base.

Les processus qui se déroulent dans une pile alcaline nickel-cadmium peuvent être décrits par l'équation générale :

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

Les piles alcalines nickel-cadmium sont plus fiables que les piles au plomb (acide). Ces sources d'alimentation se distinguent par des caractéristiques électriques élevées, une stabilité de fonctionnement et une longue durée de vie. Ils peuvent être rechargés en une heure seulement. Cependant, les batteries nickel-cadmium ne peuvent pas être rechargées sans pré-décharge complète (elles sont inférieures aux batteries à hydrure métallique à cet égard).

Le cadmium est largement utilisé pour l'application de revêtements anticorrosion sur les métaux, notamment en cas de contact avec l'eau de mer. Les pièces les plus importantes des navires, des avions, ainsi que divers produits destinés au travail dans les climats tropicaux sont cadmiés. Auparavant, le fer et d'autres métaux étaient plaqués de cadmium en immergeant des produits dans du cadmium fondu, maintenant le revêtement de cadmium est appliqué par voie électrolytique.

Les revêtements de cadmium présentent plusieurs avantages par rapport aux revêtements de zinc : ils sont plus résistants à la corrosion et plus faciles à uniformiser et à lisser. La grande plasticité de tels revêtements assure l'étanchéité des raccords filetés. De plus, le cadmium, contrairement au zinc, est stable en milieu alcalin.

Cependant, le placage au cadmium a ses propres problèmes. Lorsque du cadmium est appliqué électrolytiquement sur une pièce en acier, l'hydrogène contenu dans l'électrolyte peut pénétrer dans le métal. Il provoque ce que l'on appelle la fragilité à l'hydrogène dans les aciers à haute résistance, ce qui conduit à une rupture inattendue du métal sous contrainte. Pour éviter ce phénomène, du titane est ajouté aux revêtements de cadmium.

De plus, le cadmium est toxique. Par conséquent, bien que la plaque de cadmium soit utilisée assez largement, il est interdit de l'utiliser pour la fabrication d'ustensiles de cuisine et de récipients alimentaires.

Environ un dixième de la production mondiale de cadmium est consacré à la production d'alliages. Les alliages de cadmium sont principalement utilisés comme matériaux antifriction et brasures. L'alliage contenant 99% de cadmium et 1% de nickel est utilisé pour la fabrication de roulements fonctionnant à haute température dans les moteurs d'automobiles, d'avions et de bateaux. Étant donné que le cadmium n'est pas suffisamment résistant aux acides, y compris aux acides organiques contenus dans les lubrifiants, les alliages de roulement à base de cadmium sont parfois recouverts d'indium.

L'alliage de cuivre avec de petits ajouts de cadmium permet de rendre les fils des lignes de transport électriques plus résistants à l'usure. Le cuivre additionné de cadmium ne diffère presque pas du cuivre pur en termes de conductivité électrique, mais il surpasse sensiblement sa résistance et sa dureté.

Le cadmium est inclus dans le métal de Wood, qui contient 50 % de bismuth, 25 % de plomb, 12,5 % d'étain, 12,5 % de cadmium. L'alliage de Wood peut être fondu dans de l'eau bouillante. Curieusement, les premières lettres des composants de l'alliage de Wood forment l'abréviation WAX. Il a été inventé en 1860 par le pas très célèbre ingénieur anglais B. Wood. Cette invention est souvent attribuée à tort à son homonyme - le célèbre physicien américain Robert Williams Wood, qui est né seulement huit ans plus tard. Cadmium à bas point de fusion les alliages sont utilisés comme matériau pour les moulages minces et complexes, dans les systèmes automatiques de lutte contre l'incendie, pour la soudure verre-métal. Les soudures contenant du cadmium sont assez résistantes aux fluctuations de température.

Une forte augmentation de la demande de cadmium a commencé dans les années 1940 et a été associée à l'utilisation du cadmium dans l'industrie nucléaire - il s'est avéré qu'il absorbe les neutrons et a commencé à en fabriquer des barres de contrôle et de secours des réacteurs nucléaires. La capacité du cadmium à absorber des neutrons d'énergies strictement définies est utilisée dans l'étude des spectres d'énergie des faisceaux de neutrons.

Composés de cadmium.

Le cadmium forme des composés binaires, des sels et de nombreux complexes, y compris des composés organométalliques. Dans les solutions, les molécules de nombreux sels, en particulier les halogénures, sont associées. Les solutions ont un environnement faiblement acide en raison de l'hydrolyse. Sous l'action de solutions alcalines, à partir de pH 7-8, les sels basiques précipitent.

Oxyde de cadmium Le CdO est obtenu par interaction de substances simples ou par calcination d'hydroxyde ou de carbonate de cadmium. Selon "l'histoire thermique", il peut être jaune verdâtre, marron, rouge ou presque noir. Ceci est en partie dû à la taille des particules, mais est en grande partie le résultat de défauts de réseau. Au dessus de 900°C, l'oxyde de cadmium est volatil, et à 1570°C il se sublime complètement. Il a des propriétés semi-conductrices.

L'oxyde de cadmium est facilement soluble dans les acides et faiblement dans les alcalis ; il est facilement réduit par l'hydrogène (à 900 °C), le monoxyde de carbone (au-dessus de 350 °C), le carbone (au-dessus de 500 °C).

L'oxyde de cadmium est utilisé comme matériau d'électrode. Il fait partie des huiles lubrifiantes et des mélanges pour l'obtention de verres spéciaux. L'oxyde de cadmium catalyse un certain nombre de réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation.

hydroxyde de cadmium Cd (OH) 2 précipite sous la forme d'un précipité blanc à partir de solutions aqueuses de sels de cadmium (II) lors de l'ajout d'alcali. Lorsqu'il est exposé à des solutions alcalines très concentrées, il est converti en hydroxocadmates tels que Na 2. L'hydroxyde de cadmium réagit avec l'ammoniac pour former des complexes solubles :

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

De plus, l'hydroxyde de cadmium se dissout sous l'action des cyanures alcalins. Au-dessus de 170°C, il se décompose en oxyde de cadmium. L'interaction de l'hydroxyde de cadmium avec le peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse conduit à la formation de peroxydes de compositions diverses.

L'hydroxyde de cadmium est utilisé pour obtenir d'autres composés du cadmium, ainsi qu'un réactif analytique. Il fait partie des électrodes de cadmium dans les sources de courant. De plus, l'hydroxyde de cadmium est utilisé dans les verres décoratifs et les émaux.

Fluorure de cadmium Le CdF 2 est peu soluble dans l'eau (4,06 % en poids à 20°C), insoluble dans l'éthanol. Il peut être obtenu par action du fluor sur un métal ou du fluorure d'hydrogène sur le carbonate de cadmium.

Le fluorure de cadmium est utilisé comme matériau optique. Il est inclus dans certains verres et luminophores, ainsi que dans les électrolytes solides des sources de courant chimiques.

Chlorure de cadmium Le CdCl 2 est facilement soluble dans l'eau (53,2 % en poids à 20°C). Sa nature covalente est responsable d'un point de fusion relativement bas (568,5°C), ainsi que d'une solubilité dans l'éthanol (1,5% à 25°C).

Le chlorure de cadmium est obtenu par réaction du cadmium avec de l'acide chlorhydrique concentré ou par chloration d'un métal à 500°C.

Le chlorure de cadmium est un composant des électrolytes dans les cellules galvaniques au cadmium et des sorbants en chromatographie en phase gazeuse. Il fait partie de certaines solutions en photographie, des catalyseurs en synthèse organique, des flux pour la croissance de cristaux semi-conducteurs. Il est utilisé comme mordant pour la teinture et l'impression des tissus. Les composés organiques du cadmium sont obtenus à partir du chlorure de cadmium.

Bromure de cadmium Le CdBr 2 forme des cristaux écailleux avec un éclat nacré. Il est très hygroscopique, facilement soluble dans l'eau (52,9% en poids à 25°C), le méthanol (13,9% en poids à 20°C), l'éthanol (23,3% en poids à 20°C).

Le bromure de cadmium est obtenu par bromation métallique ou par action du bromure d'hydrogène sur le carbonate de cadmium.

Le bromure de cadmium sert de catalyseur en synthèse organique, est un stabilisant pour les émulsions photographiques et un composant de compositions virulentes en photographie.

Iodure de cadmium Le CdI 2 forme des cristaux feuillus brillants avec une structure cristalline en couches (bidimensionnelle). Jusqu'à 200 polytypes d'iodure de cadmium sont connus, différant par la séquence d'arrangement des couches avec un empilement hexagonal et cubique le plus proche.

Contrairement à d'autres halogènes, l'iodure de cadmium n'est pas hygroscopique. Il se dissout bien dans l'eau (46,4% en poids à 25°C). L'iodure de cadmium est obtenu par iodure métallique par chauffage ou en présence d'eau, ainsi que par action de l'iodure d'hydrogène sur le carbonate ou l'oxyde de cadmium.

L'iodure de cadmium sert de catalyseur dans la synthèse organique. C'est un composant des compositions pyrotechniques et des lubrifiants.

Sulfure de cadmium Le CdS a probablement été le premier composé de cet élément auquel l'industrie s'est intéressée. Il forme des cristaux allant du jaune citron au rouge orangé. Le sulfure de cadmium a des propriétés semi-conductrices.

Ce composé est pratiquement insoluble dans l'eau. Il est également résistant à l'action des solutions d'alcalis et de la plupart des acides.

Le sulfure de cadmium est obtenu par interaction de vapeurs de cadmium et de soufre, précipitation à partir de solutions sous l'action d'hydrogène sulfuré ou de sulfure de sodium, réactions entre le cadmium et les composés organosulfurés.

Le sulfure de cadmium est un colorant minéral important ; il était auparavant appelé jaune de cadmium.

Dans le secteur de la peinture, le jaune de cadmium est devenu plus tard plus largement utilisé. En particulier, elle était utilisée pour peindre les voitures particulières, car, entre autres avantages, cette peinture résistait bien à la fumée des locomotives à vapeur. Le sulfure de cadmium était également utilisé comme colorant dans les industries du textile et du savon. Les dispersions colloïdales correspondantes ont été utilisées pour obtenir des verres transparents colorés.

Ces dernières années, le sulfure de cadmium pur a été remplacé par des pigments moins chers - cadmiopone et lithopone zinc-cadmium. Le cadmopon est un mélange de sulfure de cadmium et de sulfate de baryum. Il est obtenu en mélangeant deux sels solubles - le sulfate de cadmium et le sulfure de baryum. Le résultat est un précipité contenant deux sels insolubles :

CdSO 4 + BaS = CdSЇ + BaSO 4 Ї

Le lithopone zinc-cadmium contient également du sulfure de zinc. Dans la fabrication de ce colorant, trois sels précipitent simultanément. Le lithopon est crème ou ivoire.

Avec l'ajout de séléniure de cadmium, de sulfure de zinc, de sulfure de mercure et d'autres composés, le sulfure de cadmium donne des pigments thermiquement stables avec une couleur vive allant du jaune pâle au rouge foncé.

Le sulfure de cadmium donne une couleur bleue à la flamme. Cette propriété est utilisée en pyrotechnie.

De plus, le sulfure de cadmium est utilisé comme milieu actif dans les lasers à semi-conducteurs. Il arrive comme matériau pour la fabrication de photocellules, cellules solaires, photodiodes, LED, phosphores.

Séléniure de cadmium Le CdSe forme des cristaux rouge foncé. Il ne se dissout pas dans l'eau, se décompose avec les acides chlorhydrique, nitrique et sulfurique. Le séléniure de cadmium est obtenu par fusion de substances simples ou à partir de cadmium et de sélénium gazeux, ainsi que par précipitation à partir d'une solution de sulfate de cadmium sous l'action du séléniure d'hydrogène, de la réaction du sulfure de cadmium avec l'acide sélénique et de l'interaction entre le cadmium et les composés organoséléniés .

Le séléniure de cadmium est un phosphore. Il sert de milieu actif dans les lasers à semi-conducteurs, est un matériau pour la fabrication de photorésistances, photodiodes, cellules solaires.

Le séléniure de cadmium est un pigment pour les émaux, les glacis et les peintures artistiques. Le verre rubis est teinté au séléniure de cadmium. C'est lui, et non l'oxyde de chrome, comme dans le rubis lui-même, qui a rendu les stars du Kremlin de Moscou rouge rubis.

Tellurure de cadmium Le CdTe peut être de couleur gris foncé à brun foncé. Il ne se dissout pas dans l'eau, mais se décompose avec des acides concentrés. Il est obtenu par l'interaction de cadmium liquide ou gazeux et de tellure.

Le tellurure de cadmium aux propriétés semi-conductrices est utilisé comme détecteur de rayons X et de rayons gamma, et le tellurure de mercure-cadmium a trouvé une large application (en particulier à des fins militaires) dans les détecteurs IR pour l'imagerie thermique.

En cas de violation de la stoechiométrie ou d'introduction d'impuretés (par exemple, des atomes de cuivre et de chlore), le tellurure de cadmium acquiert des propriétés photosensibles. Il est utilisé en électrophotographie.

Composés organiques de cadmium CdR 2 et CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 et autres radicaux hydrocarbonés, X sont des halogènes, OR, SR, etc.) sont généralement obtenus à partir des réactifs de Grignard correspondants. Ils sont moins stables thermiquement que leurs homologues en zinc, mais sont généralement moins réactifs (généralement non inflammables à l'air). Leur domaine d'application le plus important est la production de cétones à partir de chlorures acides.

Le rôle biologique du cadmium.

Le cadmium se trouve dans les organismes de presque tous les animaux (chez les animaux terrestres, il est d'environ 0,5 mg pour 1 kg de poids et chez les animaux marins - de 0,15 à 3 mg / kg). En même temps, il est classé parmi les métaux lourds les plus toxiques.

Le cadmium est concentré dans le corps principalement dans les reins et le foie, tandis que la teneur en cadmium dans le corps augmente avec la vieillesse. Il s'accumule sous forme de complexes avec des protéines impliquées dans les processus enzymatiques. En pénétrant dans le corps de l'extérieur, le cadmium a un effet inhibiteur sur un certain nombre d'enzymes, les détruisant. Son action est basée sur la fixation du groupe -SH des résidus de cystéine dans les protéines et l'inhibition des enzymes SH. Il peut également inhiber l'action des enzymes contenant du zinc en déplaçant le zinc. En raison de la proximité des rayons ioniques du calcium et du cadmium, il peut remplacer le calcium dans le tissu osseux.

Les gens sont empoisonnés au cadmium en consommant de l'eau contaminée par des déchets contenant du cadmium, ainsi que des légumes et des céréales poussant sur des terres situées à proximité de raffineries de pétrole et d'entreprises métallurgiques. Les champignons ont une capacité particulière à accumuler du cadmium. Selon certains rapports, la teneur en cadmium des champignons peut atteindre des unités, des dizaines et même 100 milligrammes ou plus par kg de leur propre poids. Les composés du cadmium font partie des substances nocives de la fumée de tabac (une cigarette contient 1 à 2 g de cadmium).

Un exemple classique d'empoisonnement chronique au cadmium est une maladie décrite pour la première fois au Japon dans les années 1950 et appelée itai-itai. La maladie s'accompagnait de douleurs intenses dans la région lombaire, de douleurs musculaires. Il y avait aussi des signes caractéristiques de lésions rénales irréversibles. Des centaines de décès itai-itai ont été enregistrés. La maladie s'est répandue en raison de la forte pollution de l'environnement au Japon à cette époque et des spécificités du régime alimentaire japonais - principalement le riz et les fruits de mer (ils sont capables d'accumuler du cadmium à des concentrations élevées). Des études ont montré que les personnes touchées par l'itai-itai consommaient jusqu'à 600 mcg de cadmium par jour. Par la suite, grâce aux mesures de protection de l'environnement, la fréquence et la gravité des syndromes comme « itai-itai » ont nettement diminué.

Aux États-Unis, une relation a été trouvée entre le cadmium atmosphérique et la fréquence des décès par maladie cardiovasculaire.

On pense qu'environ 1 g de cadmium pour 1 kg de son propre poids peut pénétrer dans le corps humain par jour sans nuire à la santé. L'eau potable ne doit pas contenir plus de 0,01 mg/l de cadmium. L'antidote à l'empoisonnement au cadmium est le sélénium, mais l'utilisation d'aliments riches en cet élément entraîne une diminution de la teneur en soufre dans l'organisme, auquel cas le cadmium redevient dangereux.

Elena Savinkina