Kadmij je koristan, ali izuzetno otrovan teški metal. Građa atoma kadmija Štapići kadmija

Kadmij(Kadmij), Cd, kemijski element II skupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 48, atomska masa 112,40; bijel, sjajan, težak, mekan, savitljiv metal. Element se sastoji od mješavine 8 stabilnih izotopa s masenim brojevima: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12 ,26%) ), 114 (28,86%), 116 (7,58%).

Povijesna referenca. Godine 1817. njemački kemičar F. Strohmeyer, pregledavajući jednu od ljekarni, otkrio je da tamošnji cinkov karbonat sadrži primjesu nepoznatog metala, koji je u obliku žutog sulfida istaložen sumporovodikom iz kisele otopine. Strohmeyer je metal koji je otkrio nazvao kadmij (od grčkog kadmeia - nečisti cinkov oksid, također i cinkova ruda). Neovisno o njemu, njemački znanstvenici K. Hermann, K. Karsten i W. Meissner 1818. godine otkrili su kadmij u šleskim cinkovim rudama.

Rasprostranjenost kadmija u prirodi. Kadmij je rijedak element u tragovima s klarkom litosfere od 1,3·10 -5% po masi. Kadmij karakterizira migracija u vrućem podzemne vode zajedno s cinkom i drugim halkofilnim elementima i koncentracija u hidrotermalnim naslagama. Mineral sfalerit ZnS mjestimično sadrži do 0,5-1% Cd, najviše do 5%. Rjeđi je greenockite CdS. Kadmij je koncentriran u morskim sedimentnim stijenama - škriljevcima (Mansfeld, Njemačka), u pješčenjacima, u kojima je također povezan s cinkom i drugim halkofilnim elementima. U biosferi su poznata tri vrlo rijetka neovisna minerala kadmija - CdCO 3 karbonat (stavit), CdO oksid (monteponit) i CdSe selenid.

Fizička svojstva kadmija. Kristalna rešetka kadmija je heksagonalna, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (pri 25 °C); atomski radijus 1,56 Å, ionski radijus Cd 2+ 1,03 Å. Gustoća 8,65 g/cm 3 (20 °C), talište 320,9 °C, vrelište 767 °C, koeficijent toplinskog rastezanja 29,8·10 -6 (pri 25 °C); toplinska vodljivost (na 0°C) 97,55 W/(m K) ili 0,233 cal/(cm sec °C); specifični toplinski kapacitet (pri 25 °C) 225,02 J/(kg K) ili 0,055 cal/(g °C); električni otpor (pri 20 °C) 7,4·10 -8 ohm·m (7,4·10 -6 ohm·cm); temperaturni koeficijent električnog otpora 4.3·10 -3 (0-100° C). Vlačna čvrstoća 64 MN/m2 (6,4 kgf/mm2), relativno istezanje 20%, Brinellova tvrdoća 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

Kemijska svojstva kadmija. U skladu s vanjskom elektronskom konfiguracijom atoma 4d 10 5s 2, valencija kadmija u spojevima je 2. Na zraku, kadmij blijedi, prekrivajući se tankim filmom CdO oksida, koji štiti metal od daljnje oksidacije. Pri jakom zagrijavanju na zraku kadmij izgara u CdO oksid - kristalni prah od svijetlosmeđe do tamno smeđe boje, gustoće 8,15 g/cm 3 ; na 700°C CdO sublimira bez taljenja. Kadmij se spaja izravno s halogenima; ovi spojevi su bezbojni; CdCl 2 , CdBr 2 i CdI 2 vrlo su lako topljivi u vodi (oko 1 dio bezvodne soli u 1 dijelu vode na 20 °C), CdF 2 je manje topiv (1 dio u 25 dijelova vode). Sa sumporom kadmij stvara limunžuti do narančastocrveni sulfid CdS, netopljiv u vodi i razrijeđenim kiselinama. Kadmij se lako otapa u dušičnoj kiselini uz oslobađanje dušikovih oksida i stvaranje nitrata, pri čemu nastaje hidrat Cd(NOa) 2 4H 2 O. Iz klorovodične i razrijeđene sumporne kiseline kadmij polako oslobađa vodik, a kada otopine ispare, iz njih kristaliziraju kloridni hidrati 2CdCl 2. 5H 2 O i sulfat 3CdSO 4 ·8H 2 O. Otopine Kadmijevih soli imaju kiselu reakciju zbog hidrolize; kaustične lužine talože iz njih bijeli hidroksid Cd(OH) 2, netopljiv u suvišku reagensa; no djelovanjem koncentriranih otopina lužina na Cd(OH) 2 dobivaju se hidroksokadmijati, primjerice Na 2 . Kation Cd 2+ lako stvara kompleksne ione s amonijakom 2+ i s cijanidom 2- i 4-. Poznate su brojne bazične, dvostruke i kompleksne soli kadmija. Spojevi kadmija su otrovni; Posebno je opasno udisanje para njegovih oksida.

Dobivanje kadmija. Kadmij se dobiva iz nusproizvoda prerade cinkove, olovno-cinkove i bakar-cinkove rude. Ovi proizvodi (koji sadrže 0,2-7% kadmija) tretiraju se razrijeđenom sumpornom kiselinom, koja otapa okside kadmija i cinka. Kadmij se taloži iz otopine cinkovom prašinom; spužvasti ostatak (mješavina kadmija i cinka) otopi se u razrijeđenoj sumpornoj kiselini i kadmij se izolira elektrolizom te otopine. Elektrolitički kadmij se topi ispod sloja kaustične sode i lijeva u štapiće; čistoća metala - ne manje od 99,98%.

Primjena kadmija. Metalni kadmij koristi se u nuklearnim reaktorima, za antikorozivne i dekorativne premaze te u baterijama. Kadmij služi kao osnova za neke legure za ležajeve i ulazi u sastav legura s niskim talištem (na primjer, Woodova legura). Legure s niskim talištem koriste se za lemljenje stakla na metal, u automatskim aparatima za gašenje požara, za tanke i složene odljevke u gipsanim kalupima i dr. Kadmijev sulfid (kadmijeva žuta) je boja za slikanje. Kadmijev sulfat i amalgam koriste se u Weston normalnoj ćeliji.

Kadmij u tijelu. Sadržaj kadmija u biljkama je 10 -4% (na suhu tvar); kod nekih životinja (spužve, koelenterati, crvi, bodljikaši i plaštari) - 4-10 -5 - 3-10 -3% suhe tvari. Nalazi se u svim kralješnjacima. Jetra je najbogatija kadmijem. Kadmij utječe na metabolizam ugljikohidrata, sintezu hipurinske kiseline u jetri i aktivnost pojedinih enzima.

Kadmij

KADMIJ-ja; m.[lat. kadmij od grč. kadmeia - cinkova ruda]

1. Kemijski element (Cd), srebrno-bijeli mekani, savitljivi metal koji se nalazi u rudama cinka (dio mnogih legura s niskim talištem, koje se koriste u nuklearnoj industriji).

2. Umjetna žuta boja u različitim nijansama.

◁ Kadmij, oh, oh. K-te legure. K-žuta(boja).

(lat. Cadmium), kemijski element II skupine periodnog sustava elemenata. Ime dolazi od grčke riječi kadméia - cinkova ruda. Srebrnasti metal s plavičastom nijansom, mekan i topljiv; gustoća 8,65 g/cm 3, t pl 321,1ºC. Vadi se preradom olovno-cinkove i bakrene rude. Koriste se za kadmijevanje, u baterijama velike snage, nuklearnoj energiji (kontrolne šipke za reaktore) i za proizvodnju pigmenata. Ulazi u sastav niskotaljivih i drugih legura. Kadmijevi sulfidi, selenidi i teluridi su poluvodički materijali. Mnogi spojevi kadmija su otrovni.

KADMIJ (lat. Cadmium), Cd (čitaj “kadmij”), kemijski element s atomskim brojem 48, atomske mase 112,41.
Prirodni kadmij sastoji se od osam stabilnih izotopa: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%) i 116 Cd (12,75%). Nalazi se u periodu 5 u skupini IIB periodnog sustava elemenata. Konfiguracija dva vanjska elektronička sloja 4 s 2 str 6 d 10 5s 2 . Oksidacijsko stanje +2 (valencija II).
Polumjer atoma je 0,154 nm, polumjer iona Cd 2+ je 0,099 nm. Energije sekvencijalne ionizacije - 8,99, 16,90, 37,48 eV. Elektronegativnost prema Paulingu (cm. PAULING Linus) 1,69.
Povijest otkrića
Otkrio njemački profesor F. Strohmeier (cm. STROHMEYER Friedrich) godine 1817. Ljekarnici iz Magdeburga dok su proučavali cinkov oksid (cm. CINK (kemijski element) Sumnjalo se da ZnO sadrži arsen (cm. ARSEN). F. Strohmeier izolirao je smeđe-smeđi oksid iz ZnO i reducirao ga vodikom (cm. VODIK) i dobio srebro bijeli metal, koji se zvao kadmij (od grčkog kadmeia - cinkova ruda).
Biti u prirodi
Sadržaj u Zemljina kora 1,35·10–5% mase, u morskoj i oceanskoj vodi 0,00011 mg/l. Poznato je nekoliko vrlo rijetkih minerala, na primjer, greenockite GdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Kadmij se nakuplja u polimetalnim rudama: sfalerit (cm. SFALERIT)(0,01-5%), galenit (cm. GALENA)(0,02%), halkopirit (cm. CHALCOpyRITE)(0,12%), pirit (cm. PIRIT)(0,02%), izblijedjele rude (cm. CRNE RUDE) i stannina (cm. STANNIN)(do 0,2%).
Priznanica
Glavni izvori kadmija su poluproizvodi proizvodnje cinka, prašina iz talionica olova i bakra. Sirovina se tretira koncentriranom sumpornom kiselinom i dobiva se CdSO 4 u otopini. Cd se izolira iz otopine pomoću cinkove prašine:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Dobiveni metal se čisti taljenjem pod slojem lužine kako bi se uklonile nečistoće cinka i olova. Kadmij visoke čistoće dobiva se elektrokemijskom rafinacijom s međupročišćavanjem elektrolita ili metodom zonskog taljenja (cm. ZONA TOPLJENJA).
Fizička i kemijska svojstva
Kadmij je srebrnastobijeli meki metal s heksagonalnom rešetkom ( A = 0,2979, S= 0,5618 nm). Talište 321,1 °C, vrelište 766,5 °C, gustoća 8,65 kg/dm3. Ako savijete kadmijevu šipku, možete čuti tiho pucketanje - to je metalni mikrokristali koji se trljaju jedan o drugi. Standardni elektrodni potencijal kadmija je -0,403 V, u području standardnih potencijala (cm. STANDARDNI POTENCIJAL) nalazi se prije vodika (cm. VODIK).
U suhoj atmosferi kadmij je stabilan, no u vlažnoj se postupno prekriva filmom CdO oksida. Iznad točke taljenja, kadmij izgara na zraku stvarajući smeđi oksid CdO:
2Sd + O 2 = 2CdO
Pare kadmija reagiraju s vodenom parom u vodik:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
U usporedbi sa svojim susjedom iz skupine IIB - Zn, kadmij sporije reagira s kiselinama:
Cd + 2HCl = CdCl2 + H2
Reakcija se najlakše odvija s dušičnom kiselinom:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO – + 4H 2 O
Kadmij ne reagira s alkalijama.
U reakcijama može djelovati kao blagi redukcijski agens; na primjer, u koncentriranim otopinama može reducirati amonijev nitrat u nitrit NH 4 NO 2:
NH4NO3 + Cd = NH4NO2 + CdO
Kadmij se oksidira otopinama soli Cu(II) ili Fe(III):
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl3 + Cd = 2FeCl2 + CdCl2
Iznad točke tališta, kadmij reagira s halogenima (cm. HALOGEN) uz stvaranje halogenida:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
Sa sumporom (cm. SUMPOR) i drugi halkogeni tvore halkogenide:
Cd + S = CdS
Kadmij ne reagira s vodikom, dušikom, ugljikom, silicijem i borom. Cd 3 N 2 nitrid i CdH 2 hidrid dobivaju se posredno.
U vodenim otopinama ioni kadmija Cd 2+ tvore akva komplekse 2+ i 2+.
Kadmijev hidroksid Cd(OH) 2 dobiva se dodavanjem lužine u otopinu kadmijeve soli:
SdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Í̈
Kadmijev hidroksid je praktički netopljiv u alkalijama, iako je uočeno stvaranje hidroksidnih kompleksa 2– tijekom dugotrajnog vrenja u vrlo koncentriranim otopinama alkalija. Dakle, amfoteran (cm. AMFOTERNI) svojstva CdO oksida i kadmijeva hidroksida Cd(OH) 2 mnogo su manje izražena nego kod odgovarajućih spojeva cinka.
Zbog stvaranja kompleksa, kadmijev hidroksid Cd(OH) 2 lako se otapa u vodenim otopinama amonijaka NH 3:
Cd(OH)2 + 6NH3 = (OH)2
Primjena
40% proizvedenog kadmija koristi se za nanošenje antikorozivnih premaza na metale. 20% kadmija koristi se za proizvodnju kadmijevih elektroda koje se koriste u baterijama i Weston normalnim ćelijama. Oko 20% kadmija koristi se u proizvodnji anorganskih boja, specijalnih lemova, poluvodičkih materijala i fosfora. 10% kadmija je sastavni dio nakita i legura s niskim talištem, plastike.
Fiziološko djelovanje
Pare kadmija i njegovi spojevi su otrovni, a kadmij se može nakupljati u tijelu. U piti vodu MDK za kadmij 10 mg/m3. Simptomi akutnog trovanja solima kadmija su povraćanje i konvulzije. Topljivi spojevi kadmija nakon apsorpcije u krv utječu na središnju živčani sustav, jetre i bubrega, poremetiti metabolizam fosfora i kalcija. Kronično trovanje dovodi do anemije i razaranja kostiju.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Pogledajte što je "kadmij" u drugim rječnicima:

- (lat. kadmij). Savitljivi metal slične boje kositru. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Chudinov A.N., 1910. KADMIJ lat. kadmij, od kadmeia gea, kadmijeva zemlja. Metal sličan kositru. Objašnjenje 25.000 stranih... ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

KADMIJ- KADMIJ, Kadmij, kemijski. element, simbol Cd, atomska težina 112,41, atomski broj 48. Sadržan u malim količinama u većini ruda cinka i dobiven kao nusproizvod tijekom rudarenja cinka; može se nabaviti i... Velika medicinska enciklopedija

KADMIJ- vidi KADMIJ (Cd). Sadrži ga u otpadnim vodama mnogih industrijskih poduzeća, posebno olovno-cinkovih i metaloprerađivačkih postrojenja koja koriste galvansku prevlaku. Prisutan je u fosfatnim gnojivima. Sumporna kiselina se otapa u vodi,... ... Bolesti riba: vodič

Kadmij- (Cd) srebrno-bijeli metal. Koristi se u nuklearnoj energetici i galvanizaciji, ulazi u sastav legura, koristi se za pripremu tiskarskih blokova, lemova, elektroda za zavarivanje, te u proizvodnji poluvodiča; je komponenta...... Ruska enciklopedija zaštite rada

- (Kadmij), Cd, kemijski element II skupine periodnog sustava, atomski broj 48, atomska masa 112,41; metal, talište 321,1°C. Kadmij se koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, izradu elektroda, proizvodnju pigmenata,... ... Moderna enciklopedija

- (simbol Cd), srebrno-bijeli metal iz druge skupine periodni sustav elemenata. Prvi put izoliran 1817. Pronađen u greenockiteu (u obliku sulfida), uglavnom se dobiva kao nusproizvod ekstrakcije cinka i olova. Lako se kovati... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

Cd (od grč. kadmeia cinkova ruda * a. kadmij; n. Kadmium; f. cadmium; i. cadmio), kemij. element grupe II periodic. Mendeljejevljev sustav, at.sci. 48, na. m. 112.41. U prirodi se nalazi 8 stabilnih izotopa: 106Cd (1,225%), 108Cd (0,875%),... ... Geološka enciklopedija

Suprug. metal (jedan od kemijskih principa ili nerazgradivih elemenata) koji se nalazi u rudi cinka. Kadmij, srodan kadmiju. Admist, koji sadrži kadmij. Dahlov eksplanatorni rječnik. U I. Dahl. 1863. 1866. … Dahlov eksplanatorni rječnik

Kadmij- (Kadmij), Cd, kemijski element II skupine periodnog sustava, atomski broj 48, atomska masa 112,41; metal, talište 321,1°C. Kadmij se koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, izradu elektroda, proizvodnju pigmenata,... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

KADMIJ- kem. element, simbol Cd (lat. Cadmium), at. n. 48, na. m. 112,41; srebrnobijeli sjajni mekani metal, gustoća 8650 kg/m3, ttal. = 320,9°C. Kadmij je rijedak element u tragovima, otrovan, obično se nalazi u rudama zajedno s cinkom, koji... ... Velika politehnička enciklopedija

- (lat. Cadmium) Cd, kemijski element II skupine periodnog sustava, atomski broj 48, atomska masa 112,41. Naziv prema grčkom kadmeia cinkova ruda. Srebrnasti metal s plavičastom nijansom, mekan i topljiv; gustoća 8,65 g/cm³,… … Veliki enciklopedijski rječnik

Kadmij (latinski Cadmium, simbol Cd) je element atomskog broja 48 i atomske mase 112,411. To je element sekundarne podskupine druge skupine, pete periode periodnog sustava kemijskih elemenata Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva. U normalnim uvjetima, jednostavna tvar kadmij je teški (gustoće 8,65 g/cm3) mekan, savitljiv, savitljiv prijelazni metal srebrno-bijele boje.

Prirodni kadmij sastoji se od osam izotopa, od kojih je šest stabilno: 106Cd (udio izotopa 1,22%), 108Cd (0,88%), 110Cd (12,39%), 111Cd (12,75%), 112Cd (24,07%), 114Cd (28,85 %). Za druga dva prirodna izotopa otkrivena je slaba radioaktivnost: 113Cd (brojnost izotopa 12,22%, β-raspad s vremenom poluraspada od 7,7∙1015 godina) i 116Cd (brojnost izotopa 7,49%, dvostruki β-raspad s poluživotom od 3. 0∙1019 godina).

Četrdeset osmi element periodnog sustava otkrio je njemački profesor Friedrich Strohmeyer 1817. godine; ovo se otkriće može nazvati slučajnim. Činjenica je da su farmaceuti u Magdeburgu, proučavajući pripravke koji sadrže cinkov oksid ZnO, posumnjali na prisutnost arsena u njima. Budući da se cinkov oksid nalazi u mnogim mastima, puderima i emulzijama za razne kožne bolesti, inspektori su kategorički zabranili prodaju svih sumnjivih lijekova. Naravno, proizvođač lijekova, braneći svoje interese, zahtijevao je neovisno ispitivanje. Strohmeyer je djelovao kao stručnjak. Izolirao je smeđe-smeđi oksid iz ZnO, reducirao ga vodikom i dobio srebrno-bijeli metal, koji je nazvao “kadmij” (od grčkog kadmeia - nečisti cinkov oksid, također cinkova ruda). Neovisno o profesoru Strohmeyeru, kadmij je u šleskim cinkovim rudama otkrila grupa njemačkih znanstvenika - K. Hermann, K. Carsten i W. Meissner 1818. godine.

Kadmij dobro apsorbira spore neutrone, zbog toga se kadmijeve šipke koriste u nuklearnim reaktorima za regulaciju brzine lančanih reakcija. Kadmij se koristi u alkalnim baterijama i uključen je kao komponenta u neke legure. Na primjer, bakrene legure koje sadrže oko 1% Cd (kadmijeva bronca) koriste se za proizvodnju telegrafskih, telefonskih i trolejbuskih žica, jer te legure imaju veću čvrstoću i otpornost na habanje od bakra. Brojne legure niskog tališta, na primjer, one koje se koriste u automatskim aparatima za gašenje požara, sadrže četrdeset osmi element. Osim toga, kadmij je uključen u neke legure za nakit. Ovaj metal se koristi za kadmiranje čeličnih proizvoda, jer na svojoj površini nosi oksidni film koji ima zaštitni učinak. Činjenica je da je u morskoj vodi iu nizu drugih sredina prevlačenje kadmijem učinkovitije od galvaniziranja. Kadmij ima dugu povijest upotrebe u homeopatskoj medicini. Spojevi četrdeset osmog elementa također su naširoko korišteni - kadmijev sulfid koristi se za izradu žute boje i obojenog stakla, a kadmijev fluoroborat je važan fluks koji se koristi za lemljenje aluminija i drugih metala.

Kadmij se nalazi u tijelu svih kralježnjaka, a utvrđeno je da utječe na metabolizam ugljika, aktivnost niza enzima i sintezu hipurinske kiseline u jetri. Međutim, spojevi kadmija su otrovni, a sam metal je kancerogen. Posebno je opasno udisanje para kadmijeva oksida CdO; smrtni ishodi su česti. Prodiranje kadmija u gastrointestinalni trakt također je štetno, ali nisu zabilježeni slučajevi smrtonosnog trovanja, najvjerojatnije je to zbog činjenice da se tijelo samo nastoji riješiti toksina (povraćanje).

Biološka svojstva

Pokazalo se da je kadmij prisutan u gotovo svim živim organizmima - u kopnenim organizmima sadržaj četrdeset osmog elementa je približno 0,5 mg po 1 kg mase, u morskim organizmima (spužve, koelenterati, bodljikaši, crvi) - od 0,15 do 3 mg/kg, Sadržaj kadmija u biljkama je oko 10-4% (na bazi suhe tvari). Unatoč prisutnosti kadmija u većini živih organizama, njegovo specifično fiziološko značenje još nije pouzdano utvrđeno. Znanstvenici su uspjeli otkriti da ovaj element utječe na metabolizam ugljikohidrata, sintezu hipurinske kiseline u jetri, aktivnost niza enzima, kao i na metabolizam cinka, bakra, željeza i kalcija u tijelu. Postoje nagađanja, potkrijepljena nekim istraživanjima, da mikroskopske količine kadmija u hrani mogu potaknuti rast kod sisavaca. Zbog toga neki znanstvenici kadmij svrstavaju u uvjetno esencijalne elemente u tragovima, odnosno vitalne, ali u određenim dozama toksične. Čak iu tijelu zdrava osoba sadrži malu količinu kadmija. Pa ipak, unatoč tome, kadmij je klasificiran kao jedan od najotrovnijih teških metala - ruski SanPiN ga klasificira u klasu opasnosti 2 - vrlo opasne tvari - koja također uključuje antimon, stroncij, fenol i druge otrovne tvari. Bilten Chemical Safety Issues od 29. travnja 1999. navodi kadmij kao "najopasniji ekotoksikant na prijelazu tisućljeća"!

Kao i drugi teški metali, kadmij je kumulativni otrov, odnosno može se nakupljati u tijelu - poluživot mu je od 10 do 35 godina. Do pedesete godine ljudsko tijelo je sposobno akumulirati od 30 do 50 mg kadmija. Glavna "depozitna mjesta" za četrdeset osmi element u ljudskom tijelu su bubrezi, koji sadrže od 30 do 60% ukupne količine ovog metala u tijelu, i jetra (20-25%). U manjoj mjeri kadmij mogu akumulirati: gušterača, slezena, cjevaste kosti i drugi organi i tkiva. Četrdeset osmi element prisutan je u malim količinama čak iu krvi. Međutim, za razliku od olova ili žive, kadmij ne prodire u mozak. Većinom je kadmij u tijelu u vezanom stanju - u kombinaciji s proteinom metalotioneinom - to je svojevrsni zaštitni mehanizam, reakcija tijela na prisutnost teškog metala. Kadmij je u ovom obliku manje toksičan, no ni u vezanom obliku ne postaje bezopasan - godinama se nakupljajući, ovaj metal može dovesti do poremećaja u radu bubrega i povećane vjerojatnosti stvaranja bubrežnih kamenaca. Puno je opasniji kadmij, koji je u ionskom obliku, jer je kemijski vrlo blizak cinku i sposoban ga je zamijeniti u biokemijskim reakcijama, djelujući kao pseudoaktivator ili, obrnuto, inhibitor proteina i enzima koji sadrže cink. Kadmij se veže za citoplazmatski i nuklearni materijal stanica i oštećuje ih, mijenja aktivnost mnogih hormona i enzima, što se objašnjava njegovom sposobnošću vezanja sulfhidrilnih (-SH) skupina. Osim toga, četrdeset osmi element, zbog blizine ionskih radijusa kalcija i kadmija, sposoban je zamijeniti kalcij u koštanom tkivu. Ista je situacija i sa željezom, koje kadmij također može zamijeniti. Iz tog razloga, nedostatak kalcija, cinka i željeza u tijelu može dovesti do povećane apsorpcije kadmija iz gastrointestinalni trakt do 15-20%. Smatra se da je neškodljiva dnevna doza kadmija za odraslu osobu 1 mcg kadmija po 1 kg tjelesne težine, velike količine kadmija iznimno su opasni za zdravlje.

Kojim mehanizmima kadmij i njegovi spojevi ulaze u tijelo? Do trovanja dolazi kada se pije voda za piće (maksimalna dopuštena koncentracija za vodu za piće je 0,01 mg/l) onečišćena otpadom koji sadrži kadmij, kao i kada se jede povrće i žitarice koje rastu na zemljištima u blizini rafinerija nafte i metalurških poduzeća. Posebno je opasno jesti gljive s takvih područja, jer su, prema nekim informacijama, sposobne akumulirati više od 100 mg kadmija po kg vlastite težine. Pušenje je još jedan izvor ulaska kadmija u tijelo, kako za samog pušača, tako i za ljude oko njega, jer se metal nalazi u duhanskom dimu. Karakteristični znakovi kroničnog trovanja kadmijem su, kao što je ranije spomenuto, oštećenje bubrega, bolovi u mišićima, razaranje kostiju i anemija. Akutno trovanje hranom kadmijem nastaje kada se velike pojedinačne doze uzimaju s hranom (15-30 mg) ili vodom (13-15 mg). U ovom slučaju uočavaju se znakovi akutnog gastroenteritisa - povraćanje, bolovi i grčevi u epigastričnoj regiji, međutim, slučajevi smrtonosnog trovanja spojevima kadmija koji ulaze u tijelo s hranom nisu poznati znanosti, ali prema procjenama WHO-a smrtonosni pojedinačni doza može biti 350-3500 mg. Mnogo je opasnije trovanje kadmijem pri udisanju njegovih para (CdO) ili prašine koja sadrži kadmij (u pravilu se to događa u industrijama povezanim s uporabom kadmija). Simptomi takvog trovanja uključuju plućni edem, glavobolju, mučninu ili povraćanje, zimicu, slabost i proljev. Zabilježeni su smrtni slučajevi kao posljedica takvih trovanja.

Protuotrov kod trovanja kadmijem je selen, koji pomaže smanjiti apsorpciju četrdeset osmog elementa. Međutim, potreban je uravnotežen unos selena, jer njegov višak u tijelu dovodi do smanjenja sadržaja sumpora, a to će sigurno dovesti do toga da će se kadmij opet lako apsorbirati u tijelu.

Utvrđeno je da jedna cigareta sadrži od 1 do 2 mikrograma kadmija. Ispostavilo se da osoba koja popuši barem kutiju cigareta dnevno dobije dodatnih 20 mcg kadmija, minimalno! Opasnost leži i u činjenici da je apsorpcija četrdeset osmog elementa kroz pluća maksimalna - od 10 do 20%, dakle, tijelo pušača apsorbira od 2 do 4 mcg kadmija sa svakom kutijom cigareta! Kancerogeno djelovanje nikotina sadržanog u duhanskom dimu obično se povezuje s prisutnošću kadmija, a ne zadržavaju ga čak ni ugljeni filteri.

Krajem 50-ih godina 20. stoljeća opisan je primjer masovnog kroničnog trovanja kadmijem s brojnim smrtnim slučajevima. U Japanu su zabilježeni slučajevi masovne bolesti koju su lokalni stanovnici prozvali "Itai-Itai", što se doslovno može prevesti kao "Oh-oh, kako je to bolno!" Simptomi bolesti bili su jaka lumbalna bol, koja je, kako se kasnije pokazalo, bila uzrokovana ireverzibilnim oštećenjem bubrega; jaka bol u mišićima. Široko širenje bolesti i njen teški tijek uzrokovani su velikim zagađenjem okoliš u tadašnjem Japanu i specifičnosti japanske prehrane (riža i plodovi mora nakupljaju velike količine kadmija). Utvrđeno je da su oni koji su se razboljeli od čudne bolesti dnevno unosili oko 600 mcg kadmija!

Unatoč činjenici da je kadmij prepoznat kao jedna od najotrovnijih tvari, on je također pronašao primjenu u medicini! Tako nikal-kadmijeva baterija umetnuta u prsa pacijenta koji boluje od srčanog zatajenja daje energiju za mehanički srčani stimulator. Pogodnost takve baterije je u tome što pacijent ne mora leći na operacijski stol da bi je napunio ili zamijenio. Za nesmetano trajanje baterije dovoljno je jednom tjedno samo sat i pol nositi posebnu magnetiziranu jaknu.

Kadmij se koristi u homeopatiji, eksperimentalnoj medicini, au novije vrijeme koristi se i u stvaranju novih antitumorskih lijekova.

Woodov metal, koji sadrži 50% bizmuta, 12,5% kositra, 25% olova, 12,5% kadmija, može se lako rastopiti u kipućoj vodi. Leguru je 1860. izumio ne baš poznati engleski inženjer B. Nekoliko zanimljivih činjenica povezuju se s ovom legurom s niskim talištem: prvo, prva slova komponenata Woodove legure tvore kraticu VOSK, a drugo, izum se često pogrešno pripisuje B. Woodovom imenjaku - poznatom američkom fizičaru Robertu Williamsu Woodu, koji rođen tek osam godina kasnije.

Nedavno je četrdeset osmi element periodnog sustava ušao u "naoružanje" Scotland Yarda: uz pomoć tankog sloja kadmija raspršenog na površinu koja se ispituje, moguće je brzo identificirati jasne otiske prstiju kriminalca.

Znanstvenici su to utvrdili zanimljiva činjenica: kadmij kositar u atmosferi ruralnih područja ima znatno veću otpornost na koroziju nego u atmosferi industrijskih područja. Takav premaz posebno brzo propada ako je sadržaj sumpornog dioksida ili sumpornih anhidrida u zraku visok.

Godine 1968. jedan od zaposlenika američke zdravstvene službe (dr. Carroll) otkrio je izravnu vezu između smrtnosti od kardiovaskularne bolesti i sadržaj kadmija u atmosferi. Do ovih je zaključaka došao nakon analize podataka iz 28 gradova. U četiri od njih - New Yorku, Chicagu, Philadelphiji i Indianapolisu - sadržaj kadmija u zraku bio je značajno viši nego u drugim gradovima; Ovdje je također bio veći udio smrti zbog bolesti srca.

Uz "standardne" mjere za ograničavanje emisija kadmija u atmosferu, vodu i tlo (filtri i pročistači u poduzećima, uklanjanje stambenih objekata i polja usjeva iz takvih poduzeća), znanstvenici također razvijaju nove obećavajuće. Tako su američki znanstvenici zasadili vodene zumbule u zaljevu rijeke Mississippi, vjerujući da će uz njihovu pomoć biti moguće pročistiti vodu od nepoželjnih elemenata kao što su kadmij i živa.

Priča

Biti u prirodi

Kadmij je tipično rijedak i prilično raspršen element, prosječni sadržaj ovog metala u zemljinoj kori (clarke) procjenjuje se na približno 1,3 10–5% ili 1,6 10–5% po masi, ispada da postoji približno 130 mg/t kadmija u litosferi. U dubinama našeg planeta ima toliko malo kadmija da ga čak i germanija, koji se smatra rijetkim, ima čak 25 puta više! Kadmij ima približno iste omjere s ostalim rijetkim metalima: berilijem, cezijem, skandijem i indijem. Kadmij je po zastupljenosti blizu antimona (2 10–5%) i dvostruko je češći od žive (8 10–6%).

Četrdeset osmi element karakterizira migracija u vrućim podzemnim vodama zajedno s cinkom (kadmij se nalazi kao izomorfna nečistoća u mnogim mineralima i uvijek u mineralima cinka) i drugim halkofilnim elementima, tj. kemijski elementi, skloni stvaranju prirodnih sulfida, selenida, telurida, sulfosoli i ponekad se nalaze u prirodnom stanju. Osim toga, četrdeset osmi element koncentriran je u hidrotermalnim sedimentima. Vulkanske stijene su dosta bogate kadmijem, sadrže do 0,2 mg kadmija po kg; među sedimentnim stijenama najbogatije su četrdeset osmim elementom gline - do 0,3 mg/kg (za usporedbu, vapnenci sadrže kadmij 0,035 mg/kg, pješčenjaci - 0,03 mg/kg). Prosječni sadržaj kadmija u tlu je 0,06 mg/kg. Također, ovaj rijedak metal prisutan je u vodi - u otopljenom obliku (kadmijev sulfat, klorid, kadmijev nitrat) iu suspendiranom obliku kao dio organo-mineralnih kompleksa. U prirodnim uvjetima, četrdeset osmi element ulazi u podzemne vode kao rezultat ispiranja ruda obojenih metala, kao i kao rezultat raspadanja vodenih biljaka i organizama koji ga mogu akumulirati. Od početka 20. stoljeća prevladavajući čimbenik ulaska kadmija u vode i tlo bilo je antropogeno onečišćenje prirodnih voda kadmijem. Na sadržaj kadmija u vodi značajno utječe pH okoline (u alkalnoj sredini kadmij se taloži u obliku hidroksida), kao i sorpcijski procesi. Iz istog antropogenog razloga, kadmij je također prisutan u zraku. U ruralnim područjima sadržaj kadmija u zraku iznosi 0,1-5,0 ng/m3 (1 ng ili 1 nanogram = 10-9 grama), u gradovima - 2-15 ng/m3, u industrijskim područjima - od 15 do 150 ng / m3. Uglavnom ulazak kadmija u atmosferski zrak zbog činjenice da mnogi ugljeni koji se spaljuju u termoelektranama sadrže ovaj element. Taložeći se iz zraka, kadmij ulazi u vodu i tlo. Povećanje sadržaja kadmija u tlu olakšava se upotrebom mineralna gnojiva, jer gotovo svi sadrže manje nečistoće ovog metala. Iz vode i tla kadmij ulazi u biljke i žive organizme te se dalje hranidbenim lancem može “dobavljati” ljudima.

Kadmij ima svoje minerale: hauliit, otavit CdCO3, montemponit CdO (sadrži 87,5% Cd), greenokit CdS (77,8% Cd), ksantokroit CdS(H2O)x (77,2% Cd) kadmozelit CdSe (47% Cd ). Međutim, oni ne stvaraju vlastita ležišta, već su prisutni kao nečistoće u rudama cinka, bakra, olova i polimetalnih ruda (više od 50), koje su glavni izvor industrijske proizvodnje četrdeset osmog elementa. Štoviše glavna uloga igraju cinkove rude, gdje se koncentracija kadmija kreće od 0,01 do 5% (u sfaleritu ZnS). U većini slučajeva sadržaj kadmija u sfaleritu ne prelazi 0,4 – 0,6%. Kadmij se također akumulira u galenitu (0,005 - 0,02%), stanitu (0,003 - 0,2%), piritu (do 0,02%), kalkopiritu (0,006 - 0,12%), međutim, kadmij se obično ne nalazi među tim sulfidima.

Kadmij se može akumulirati u biljkama (najviše u gljivama) i živim organizmima (osobito u vodenim), stoga se kadmij može naći u morskim sedimentnim stijenama – škriljevcima (Mansfeld, Njemačka). Ukupni svjetski resursi kadmija procjenjuju se na 20 milijuna tona, industrijski - na 600 tisuća tona.

Primjena

Glavni potrošač četrdeset osmog elementa je proizvodnja kemijskih izvora struje: nikal-kadmijeve i srebro-kadmijeve baterije, olovno-kadmijeve i živo-kadmijeve ćelije u rezervnim baterijama, normalne ćelije Weston. Nikal-kadmijeve baterije (AKN) koje se koriste u industriji jedne su od najpopularnijih među ostalim kemijskim izvorima struje. Negativne ploče takvih baterija izrađene su od željeznih mreža s kadmijskom spužvom kao aktivnim sredstvom, a pozitivne ploče presvučene su nikal oksidom. Elektrolit je otopina kalijevog hidroksida (kalijev hidroksid). Nikal-kadmijeve alkalne baterije su pouzdanije od olovnih baterija. Kemijski izvori struje koji koriste kadmij karakteriziraju dug radni vijek, stabilan rad i visoka električne karakteristike. Osim toga, punjenje ovih baterija traje manje od jednog sata! Međutim, ACN se ne mogu ponovno puniti bez potpunog prethodnog pražnjenja, iu tome su, naravno, inferiorniji od metalnih hidridnih baterija.

Drugo široko područje primjene kadmija je nanošenje zaštitnih antikorozivnih premaza na metale (kadmiranje). Premaz kadmija pouzdano štiti željezo i proizvodi od čelika od atmosferske korozije. U prošlosti se nanošenje kadmijem vršilo uranjanjem metala u rastaljeni kadmij; moderni proces se provodi u potpunosti elektrolitički. Najkritičniji dijelovi zrakoplova, brodova, kao i dijelovi i mehanizmi namijenjeni za rad u tropskim klimatskim uvjetima podvrgnuti su kadmijevanju. Poznato je da su neka svojstva cinka i kadmija slična, ali kadmijev premaz ima određene prednosti u odnosu na pocinčani premaz: prvo, otporniji je na koroziju, a drugo, lakše ga je učiniti ravnomjernim i glatkim. Osim toga, za razliku od cinka, kadmij je stabilan u alkalnom okruženju. Kadmijeva ploča koristi se prilično široko, ali postoji područje u kojem je uporaba premaza četrdeset osmog elementa strogo zabranjena - to je prehrambena industrija. To je zbog visoke toksičnosti kadmija. Do određenog trenutka, širenje kadmijevih premaza bilo je ograničeno iz drugog razloga - kada se kadmij elektrolitički nanosi na čelični dio, vodik sadržan u elektrolitu može prodrijeti u metal, a, kao što je poznato, ovaj element uzrokuje vodikovu krtost u čelika visoke čvrstoće, što dovodi do neočekivanog uništenja metala pod opterećenjem. Problem su riješili sovjetski znanstvenici s Instituta za fizičku kemiju Akademije znanosti SSSR-a. Pokazalo se da neznatan dodatak titana (jedan atom titana na tisuću atoma kadmija) štiti čelični dio obložen kadmijem od pojave vodikove krtosti, budući da titan apsorbira sav vodik iz čelika tijekom procesa premazivanja.

Oko desetine svjetske proizvodnje kadmija troši se na proizvodnju legura. Nisko talište jedan je od razloga široke uporabe kadmija u legurama niskog tališta. Takva je, na primjer, Woodova legura, koja sadrži 12,5% četrdeset osmog elementa. Takve se legure koriste kao lemovi, kao materijal za izradu tankih i složenih odljevaka, u automatizaciji protupožarni sustavi, za lemljenje stakla na metal. Lemovi koji sadrže četrdeset osmi element prilično su otporni na temperaturne fluktuacije. ostalo Posebnost legure kadmija - njihova visoka antifrikcijska svojstva. Tako se legura koja sadrži 99% kadmija i 1% nikla koristi za proizvodnju ležajeva koji se koriste u motorima automobila, zrakoplova i brodova. Budući da kadmij nije dovoljno otporan na kiseline, uključujući organske kiseline sadržane u mazivima, legure na bazi kadmija prevlače se indijem. Legiranje bakra s malim dodacima kadmija (manje od 1%) omogućuje izradu otpornijih žica na električnim transportnim linijama. Takvi neznatni dodaci kadmija mogu značajno povećati čvrstoću i tvrdoću bakra, praktički bez pogoršanja njegovih električnih svojstava. Kadmijev amalgam (otopina kadmija u živi) koristi se u dentalnoj tehnici za izradu zubnih ispuna.

Četrdesetih godina 20. stoljeća kadmij je dobio novu ulogu - od njega su se počele izrađivati ​​kontrolne i hitne šipke nuklearnih reaktora. Razlog zašto četrdeset osmi element u najkraćem mogućem vremenu postao strateški materijal, bio je to što vrlo dobro apsorbira toplinske neutrone. Ali prvi reaktori s početka "atomskog doba" radili su isključivo na toplinske neutrone. Tek kasnije je postalo jasno da reaktori na brzim neutronima više obećavaju i za energiju i za proizvodnju nuklearnog goriva - 239Pu, a kadmij je nemoćan protiv brzih neutrona, ne odgađa ih. Međutim, još u doba reaktora s toplinskim neutronima, kadmij je izgubio svoju dominantnu ulogu, ustupivši mjesto boru i njegovim spojevima.

Oko 20% kadmija (u obliku spojeva) koristi se za proizvodnju anorganskih boja. Kadmijev sulfid CdS je važno mineralno bojilo, prije nazivano kadmijevo žuto. Već početkom 20. stoljeća znalo se da je kadmijevu žutu moguće dobiti u šest nijansi, od limun žute do narančaste. Dobivene boje otporne su na slabe lužine i kiseline, a potpuno su neosjetljive na sumporovodik. Boje na bazi CdS korištene su u mnogim područjima - slikarstvu, tiskarstvu, oslikavanju porculana, a korištene su i za premazivanje osobnih automobila, štiteći ih od dima lokomotive. Boje koje sadrže kadmijev sulfid korištene su u proizvodnji tekstila i sapuna. Međutim, trenutno se prilično skupi kadmij sulfid često zamjenjuje jeftinijim bojama - kadmoponom (mješavina kadmij sulfida i barijevog sulfata) i cink-kadmij litoponom (sastav, poput kadmopona, plus cink sulfid). Još jedan spoj četrdeset osmog elementa, kadmijev selenid CdSe, koristi se kao crvena boja. No, ne samo u proizvodnji boja, svoju primjenu našli su i spojevi četrdeset osmog elementa - kadmijev sulfid, primjerice, koristi se i za proizvodnju filma solarni paneli, čija je učinkovitost oko 10-16%. Osim toga, CdS je prilično dobar termoelektrični materijal, koji se koristi kao komponenta poluvodičkih materijala i fosfora. Ponekad se kadmij koristi u kriogenoj tehnologiji, koja je zbog svoje maksimalne toplinske vodljivosti (u odnosu na druge metale) blizu apsolutne nule.

Proizvodnja

Glavni "dobavljači" četrdeset osmog elementa su nusproizvodi prerade ruda cinka, bakra-cinka i olovo-cinka. Što se tiče kadmijevih vlastitih minerala, jedini od interesa za dobivanje četrdeset osmog elementa je greenockite CdS, takozvana “kadmijeva mješavina”. Greenockite se vadi zajedno s faeritom tijekom razvoja cinkove rude. Tijekom procesa rafiniranja, kadmij se nakuplja u nusproizvodima procesa iz kojih se zatim izdvaja. Pri preradi polimetalnih ruda, kao što je ranije spomenuto, kadmij je nusprodukt proizvodnje cinka. To su ili bakreno-kadmijevi kolači (metalni talozi dobiveni kao rezultat pročišćavanja otopina cinkovog sulfata ZnSO4 djelovanjem cinkove prašine), koji sadrže od 2 do 12% Cd, ili poussieri (hlapljive frakcije nastale tijekom destilacije cinka ), koji sadrži od 0,7 do 1,1% kadmija. Koncentrati dobiveni rektifikacijskim pročišćavanjem cinka najbogatiji su četrdeset osmim elementom, mogu sadržavati i do 40% kadmija. Iz bakreno-kadmijevih pogača i drugih proizvoda s visokim sadržajem četrdeset osmog elementa obično se ispire sumpornom kiselinom H2SO4 uz prozračivanje zrakom. Proces se provodi u prisutnosti oksidirajućeg sredstva - manganove rude ili recikliranog manganskog mulja iz elektroliznih kupki.

Osim toga, kadmij se ekstrahira iz prašine iz talionica olova i bakra (ovo može sadržavati od 0,5 do 5%, odnosno od 0,2 do 0,5% kadmija). U takvim slučajevima prašina se obično tretira koncentriranom sumpornom kiselinom H2SO4, a zatim se dobiveni kadmijev sulfat ispire vodom. Iz dobivene otopine kadmijeva sulfata taloži se kadmijeva spužva djelovanjem cinkove prašine, zatim se otapa u sumpornoj kiselini i otopina se pročišćava od nečistoća djelovanjem natrijevog karbonata Na2CO3 ili cinkovog oksida ZnO; moguće koristiti metode ionske izmjene. Metalni kadmij se izolira elektrolizom na aluminijskim katodama ili redukcijom s cinkom (zamjenjivanjem kadmijeva oksida CdO iz otopina CdSO4 s cinkom) pomoću reaktora centrifugalnog separatora. Pročišćavanje metalnog kadmija obično uključuje taljenje metala ispod sloja lužine (za uklanjanje cinka i olova), a može se koristiti Na2CO3; obrada taline aluminijem (za uklanjanje nikla) ​​i amonijevim kloridom NH4Cl (za uklanjanje talija). Kadmij više čistoće dobiva se elektrolitičkim rafiniranjem s međupročišćavanjem elektrolita, koje se provodi ionskom izmjenom ili ekstrakcijom; rektifikacija metala (obično pod sniženim tlakom), zonsko taljenje ili druge metode kristalizacije. Kombinacijom gore navedenih metoda pročišćavanja moguće je dobiti metalni kadmij sa sadržajem glavnih nečistoća (cink, bakar i dr.) od samo 10-5% mase. Osim toga, za pročišćavanje četrdeset osmog elementa mogu se koristiti metode elektrotransfera u tekućem kadmiju, elektrorafinacije u talini natrijevog hidroksida NaOH i elektrolize amalgama. Kada se zonsko taljenje kombinira s električnim prijenosom, uz pročišćavanje može doći i do odvajanja izotopa kadmija.

Globalna proizvodnja kadmija uvelike je povezana s opsegom proizvodnje cinka te je posljednjih desetljeća značajno porasla – prema podacima iz 2006. u svijetu je proizvedeno oko 21 tisuću tona kadmija, dok je 1980. ta brojka iznosila samo 15 tisuća tona. Rast potrošnje četrdeset osmog elementa nastavlja se i danas. Glavni proizvođači ovog metala smatraju se azijskim zemljama: Kina, Japan, Koreja, Kazahstan. Ostvare 12 tisuća tona ukupne proizvodnje. Rusija, Kanada i Meksiko također se mogu smatrati glavnim proizvođačima kadmija. Pomak u masovnoj proizvodnji kadmija prema Aziji posljedica je činjenice da je u Europi došlo do smanjenja upotrebe četrdeset osmog elementa, au azijskoj regiji, naprotiv, potražnja za elementima nikal-kadmij je sve veća. raste, što mnoge prisiljava na prebacivanje proizvodnje u azijske zemlje.

Fizička svojstva

Kadmij je srebrno-bijeli metal koji svjetluca plavo kada je svježe izrezan, ali blijedi kada je izložen zraku zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma. Kadmij je prilično mekan metal - tvrđi je od kositra, ali mekši od cinka, te ga je sasvim moguće rezati nožem. Zajedno sa svojom mekoćom, četrdeset osmi element ima tako važne kvalitete za industriju kao što su savitljivost i duktilnost - savršeno se valja u listove i izvlači u žicu, te se može bez problema polirati. Kada se zagrije iznad 80 °C, kadmij gubi elastičnost, toliko da se lako može usitniti u prah. Mohsova tvrdoća kadmija je dva, a Brinellova tvrdoća (za žareni uzorak) je 200-275 MPa. Vlačna čvrstoća 64 MN/m2 ili 6,4 kgf/mm2, relativno istezanje 50% (pri temperaturi od 20 °C), granica razvlačenja 9,8 MPa.

Kadmij ima heksagonalnu zbijenu kristalnu rešetku s periodima: a = 0,296 nm, c = 0,563 nm, omjer c/a = 1,882, z = 2, energija rešetke 116 μJ/kmol. Prostorna grupa C6/mmm, atomski radijus 0,156 nm, ionski radijus Cd2+ 0,099 nm, atomski volumen 13,01∙10-6 m3/mol. Štap napravljen od čistog kadmija, kada se savije, ispušta tihi pucketavi zvuk poput kositra ("kositreni vrisak") - radi se o metalnim mikrokristalima koji se trljaju jedni o druge, ali svaka nečistoća u metalu uništava taj efekt. Općenito, prema njihovim fizičkim, kemijskim i farmakološka svojstva kadmij pripada skupini teških metala, a najsličniji je cinku i živi.

Talište elementa četrdeset i osam (321,1 °C) prilično je nisko i može se usporediti s talištem olova (327,4 °C) ili talija (303,6 °C). Međutim, razlikuje se od temperatura taljenja metala sličnih svojstava - niže od temperature taljenja cinka (419,5 °C), ali više od temperature taljenja kositra (231,9 °C). Vrelište kadmija je također nisko - samo 770 °C, što je prilično zanimljivo - za olovo, kao i većinu drugih metala, razlika između tališta i vrelišta je velika. Tako je vrelište olova (1.745 °C) 5 puta više od tališta, a kositra, čije je vrelište 2.620 °C, 11 puta više od tališta! Istodobno, cink, slično kadmiju, ima vrelište od samo 960 °C pri talištu od 419,5 °C. Koeficijent toplinskog rastezanja za kadmij je 29,8 10-6 (pri temperaturi od 25 °C). Ispod 0,519 K, kadmij postaje supravodič. Toplinska vodljivost četrdeset osmog elementa na 0 °C iznosi 97,55 W/(m K) ili 0,233 cal/(cm sec °C). Specifična toplina kadmija (na temperaturi od 25 °C) iznosi 225,02 J/(kg K) ili 0,055 cal/(g °C). Temperaturni koeficijent električnog otpora četrdeset osmog elementa u temperaturnom području od 0 °C do 100 °C jednak je 4,3 10-3, specifični električni otpor četrdeset osmog elementa (pri temperaturi od 20 °C ) iznosi 7,4 10-8 ohm m (7,4 10-6 ohm cm). Kadmij je dijamagnetičan, njegova magnetska osjetljivost je -0,176,10-9 (na temperaturi od 20 ° C). Standardni elektrodni potencijal je -0,403 V. Elektronegativnost kadmija je 1,7. Efektivni presjek zahvata toplinskih neutrona 2450-2900-10 ~ 28 m2. Rad izlaza elektrona = 4,1 eV.

Gustoća (at sobna temperatura) četrdeset osmog elementa 8,65 g/cm3, što omogućuje svrstavanje kadmija u teške metale. Prema klasifikaciji N. Reimersa, metale gustoće veće od 8 g/cm3 treba smatrati teškima. Tako u teške metale spadaju Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. I iako je kadmij lakši od olova (gustoća 11,34 g/cm3) ili žive (13,546 g/cm3), teži je od kositra (7,31 g/cm3).

Kemijska svojstva

U kemijski spojevi kadmij uvijek pokazuje valenciju 2 (konfiguracija vanjskog elektronskog sloja 5s2) - činjenica je da za atome elemenata sekundarne podskupine druge skupine (cink, kadmij, živa), kao i za atome elemenata bakrene podskupine, d-podrazina drugog vanjskog elektronskog sloja je potpuno ispunjena . Međutim, za elemente podskupine cinka ova podrazina je već prilično stabilna i uklanjanje elektrona iz nje zahtijeva vrlo veliki utrošak energije. Druga karakteristična osobina elemenata podskupine cinka, koja ih približava elementima podskupine bakra, je njihova sklonost stvaranju kompleksa.

Kao što je već spomenuto, četrdeset osmi element nalazi se u istoj skupini periodnog sustava s cinkom i živom, zauzimajući srednje mjesto između njih, zbog čega niz kemijska svojstva svi ti elementi su slični. Na primjer, oksidi i sulfidi ovih metala praktički su netopljivi u vodi.

Na suhom zraku kadmij je stabilan, ali na vlažnom se na površini metala polako stvara tanki film CdO oksida koji štiti metal od daljnje oksidacije. Kada se jako zagrije, kadmij gori, također se pretvara u kadmijev oksid - kristalni prah od svijetlo smeđe do tamno smeđe (razlika u boji djelomično je posljedica veličine čestica, ali u većoj mjeri rezultat je defekata kristalne rešetke), gustoća CdO je 8,15 g/cm3; Iznad 900 °C kadmijev oksid je hlapljiv, a na 1570 °C potpuno sublimira. Pare kadmija reagiraju s vodenom parom i oslobađaju vodik.

Kiseline reagiraju s kadmijem i stvaraju soli ovog metala. Dušična kiselina HNO3 lako otapa četrdeset osmi element, pri čemu se oslobađa dušikov oksid i stvara nitrat koji daje hidrat Cd(NO3)2 4H2O. Od ostalih kiselina - klorovodične i razrijeđene sumporne - kadmij polako istiskuje vodik, to se objašnjava činjenicom da je u nizu napona četrdeset osmi element dalje od cinka, ali ispred vodika. Za razliku od cinka, kadmij ne stupa u interakciju s otopinama lužina. Kadmij reducira amonijev nitrat NH4NO3 u koncentriranim otopinama u amonijev nitrit NH4NO2. Iznad tališta, kadmij se izravno povezuje s halogenima, tvoreći bezbojne spojeve - kadmijeve halogenide. CdCl2, CdBr2 i CdI2 su vrlo lako topljivi u vodi (53,2 % mase na 20 °C), puno teže se otapa kadmijev fluorid CdF2 (4,06 % mase na 20 °C), koji je potpuno netopljiv u etanolu. Može se dobiti djelovanjem fluora na metal ili fluorovodika na kadmijev karbonat. Kadmijev klorid dobiva se reakcijom kadmija s koncentriranom solnom kiselinom ili kloriranjem metala na 500 °C. Kadmijev bromid se proizvodi bromiranjem metala ili djelovanjem bromovodika na kadmijev karbonat. Kada se zagrijava, kadmij reagira sa sumporom i stvara CdS sulfid (limun žuto do narančasto-crveno), netopljiv u vodi i razrijeđenim kiselinama. Kada se kadmij spaja s fosforom i arsenom, nastaju fosfidi i arsenidi sastava Cd3P2 i CdAs2, odnosno s antimonom - kadmijev antimonid. Kadmij ne reagira s vodikom, dušikom, ugljikom, silicijem i borom. Posredno su dobiveni CdH2 hidrid i Cd3N2 nitrid koji se zagrijavanjem lako raspadaju.

Otopine kadmijevih soli imaju kiselu reakciju zbog hidrolize; kaustične lužine iz njih talože bijeli hidroksid Cd(OH)2. Kada je izložen vrlo koncentriranim otopinama alkalija, pretvara se u hidroksokadmate, kao što je Na2. Kadmijev hidroksid reagira s amonijakom stvarajući topljive komplekse:

Cd(OH)2 + 6NH3 H2O → (OH)2 + 6H2O

Osim toga, Cd(OH)2 prelazi u otopinu pod utjecajem cijanida alkalnih elemenata. Iznad 170 °C raspada se na CdO. Interakcija kadmijeva hidroksida s vodikovim peroksidom u vodenoj otopini dovodi do stvaranja peroksida različitog sastava.

DEFINICIJA

Kadmij nalazi se u petoj periodi skupine II sekundarne (B) podskupine periodnog sustava.

Odnosi se na elemente d-obitelji. Metal. Oznaka - Cd. Serijski broj - 48. Relativna atomska masa - 112,41 amu.

Elektronička struktura atoma kadmija

Atom kadmija sastoji se od pozitivno nabijene jezgre (+48), unutar koje se nalazi 48 protona i 64 neutrona, a 48 elektrona se kreće u pet orbita.

Sl. 1. Shema strukture atoma kadmija.

Raspodjela elektrona među orbitalama je sljedeća:

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

1s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 3d 10 4s 2 4str 6 4d 10 5s 2 .

Smatra se da su valentni elektroni atoma kadmija elektroni smješteni na 4 d- i 5 s-orbitale. Energetski dijagram osnovnog stanja ima sljedeći oblik:

Valentni elektroni atoma kadmija mogu se karakterizirati skupom od četiri kvantna broja: n(glavni kvant), l(orbitalni), m l(magnetski) i s(vrtnja):

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Sadržaj članka

KADMIJ(Kadmij) Cd, je kemijski element II skupine Periodni sustav elemenata. Atomski broj 48, relativna atomska masa 112,41. Prirodni kadmij sastoji se od osam stabilnih izotopa: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%) i 116 Cd (7,58%). Oksidacijsko stanje +2, rijetko +1.

Kadmij je 1817. godine otkrio njemački kemičar Friedrich Stromeyer Friedrich (1776.–1835.).

Prilikom provjere cinkovog oksida jedne od tvornica Schenebec pojavila se sumnja da sadrži primjesu arsena. Kad je lijek otopljen u kiselini i kroz otopinu propušten sumporovodik, nastao je žuti talog sličan arsenovim sulfidima, ali je temeljitija provjera pokazala da tog elementa nema. Za konačan zaključak, uzorak sumnjivog cinkovog oksida i drugih cinkovih pripravaka (uključujući cinkov karbonat) iz iste tvornice poslani su Friedrichu Strohmeyeru, koji je od 1802. obnašao katedru kemije na Sveučilištu u Göttingenu i položaj generalnog inspektora Hannoverske ljekarne.

Nakon što je kalcinirao cinkov karbonat, Strohmeyer je dobio oksid, ali ne bijeli, kao što je trebao biti, već žućkast. Pretpostavio je da je boju uzrokovala primjesa željeza, no pokazalo se da željeza nema. Strohmeyer je potpuno analizirao pripravke cinka i otkrio da se žuta boja pojavila zbog novog elementa. Ime je dobio po rudi cinka u kojoj je pronađen: grčka riječ kadmeia, "kadmijeva zemlja" je drevni naziv za smithsonite ZnCO 3 . Ova riječ, prema legendi, dolazi od imena Feničanina Kadma, koji je navodno prvi pronašao kamen cink i primijetio njegovu sposobnost da bakru (kada se tali iz rude) daje zlatnu boju. Isto ime nosio je i junak starogrčke mitologije: prema jednoj legendi, Kadmo je u teškom dvoboju pobijedio Zmaja i na njegovoj zemlji sagradio tvrđavu Kadmeju, oko koje je potom izrastao grad Teba sa sedam vrata.

Rasprostranjenost kadmija u prirodi i njegova industrijska ekstrakcija.

Sadržaj kadmija u zemljinoj kori iznosi 1,6·10–5%. Po zastupljenosti je blizak antimonu (2·10–5%) i dvostruko češći od žive (8·10–6%). Kadmij karakterizira migracija u vrućim podzemnim vodama zajedno s cinkom i drugim kemijskim elementima sklonim stvaranju prirodnih sulfida. Koncentrira se u hidrotermalnim sedimentima. Vulkanske stijene sadrže do 0,2 mg kadmija po kg; među sedimentnim stijenama kadmijem su najbogatije gline - do 0,3 mg/kg, au manjoj mjeri vapnenci i pješčenjaci (oko 0,03 mg/kg). Prosječni sadržaj kadmija u tlu je 0,06 mg/kg.

Kadmij ima svoje minerale - greenockite CdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Međutim, oni ne stvaraju vlastite naslage. Jedini industrijski značajan izvor kadmija su rude cinka, gdje se nalazi u koncentracijama od 0,01-5%. Kadmij se nakuplja iu galenitu (do 0,02%), halkopiritu (do 0,12%), piritu (do 0,02%), stanitu (do 0,2%). Ukupni svjetski resursi kadmija procjenjuju se na 20 milijuna tona, industrijski - na 600 tisuća tona.

Značajke jednostavne tvari i industrijske proizvodnje metalnog kadmija.

Kadmij je srebrnasta krutina s plavičastim odsjajem na svježoj površini, mekan, savitljiv, savitljiv metal, lako se uvalja u listove i lako se polira. Poput kositra, štapići kadmija proizvode zvuk pucanja kada se savijaju. Tali se na 321,1° C, vrije na 766,5° C, gustoća je 8,65 g/cm 3, što mu omogućuje da se svrsta u teške metale.

Kadmij je stabilan na suhom zraku. U vlažnom zraku brzo blijedi, a kada se zagrije lako stupa u interakciju s kisikom, sumporom, fosforom i halogenima. Kadmij ne reagira s vodikom, dušikom, ugljikom, silicijem i borom.

Pare kadmija u interakciji s vodenom parom oslobađaju vodik. Kiseline otapaju kadmij i stvaraju soli ovog metala. Kadmij reducira amonijev nitrat u koncentriranim otopinama u amonijev nitrit. U vodenoj otopini ga oksidiraju kationi određenih metala, poput bakra (II) i željeza (III). Za razliku od cinka, kadmij ne stupa u interakciju s otopinama lužina.

Glavni izvori kadmija su međuprodukti proizvodnje cinka. Metalni precipitati dobiveni nakon pročišćavanja otopina cinkovog sulfata djelovanjem cinkove prašine sadrže 2-12% kadmija. Frakcije nastale tijekom destilacijske proizvodnje cinka sadrže 0,7-1,1% kadmija, a frakcije dobivene tijekom rektifikacijskog pročišćavanja cinka sadrže do 40% kadmija. Kadmij se također izdvaja iz prašine iz talionica olova i bakra (može sadržavati do 5%, odnosno 0,5% kadmija). Prašina se obično tretira koncentriranom sumpornom kiselinom, a zatim se kadmijev sulfat ispire vodom.

Kadmijeva spužva se taloži iz otopina kadmijeva sulfata djelovanjem cinkove prašine, potom se otapa u sumpornoj kiselini i otopina se pročišćava od nečistoća djelovanjem cinkovog oksida ili natrijevog karbonata, kao i metodama ionske izmjene. Metalni kadmij izdvaja se elektrolizom na aluminijskim katodama ili redukcijom cinkom.

Da bi se uklonili cink i olovo, metalni kadmij se rastali ispod sloja lužine. Talina se tretira aluminijem da se ukloni nikal i amonijevim kloridom da se ukloni talij. Pomoću dodatnih metoda pročišćavanja moguće je dobiti kadmij s udjelom nečistoća od 10–5% po masi.

Godišnje se proizvede oko 20 tisuća tona kadmija. Obim njegove proizvodnje uvelike je povezan s opsegom proizvodnje cinka.

Najvažnije područje primjene kadmija je proizvodnja kemijskih izvora energije. Kadmijeve elektrode koriste se u baterijama i akumulatorima. Negativne ploče nikal-kadmijevih baterija izrađene su od željeznih mreža s kadmijskom spužvom kao aktivnim sredstvom. Pozitivne ploče obložene su nikal hidroksidom. Elektrolit je otopina kalijevog hidroksida. Kompaktne baterije za navođene projektile također se izrađuju na bazi kadmija i nikla, samo u ovom slučaju kao baza nisu ugrađene željezne, već mreže od nikla.

Procesi koji se odvijaju u nikal-kadmijevoj alkalnoj bateriji mogu se opisati ukupnom jednadžbom:

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

Nikal-kadmijeve alkalne baterije su pouzdanije od olovnih baterija. Ovi izvori struje odlikuju se visokim električnim karakteristikama, stabilnim radom i dugim vijekom trajanja. Mogu se napuniti za samo jedan sat. Međutim, nikal-kadmijeve baterije ne mogu se ponovno puniti bez prethodnog potpunog pražnjenja (u tom su pogledu inferiorne u odnosu na metalhidridne baterije).

Kadmij se naširoko koristi za nanošenje antikorozivnih premaza na metale, posebno kada oni dođu u dodir s morskom vodom. Najviše je kadmija važni detalji brodovi, zrakoplovi, kao i razni proizvodi dizajnirani za rad u tropskim klimatskim uvjetima. Prethodno su se željezo i drugi metali prevlačili kadmijem uranjanjem proizvoda u rastaljeni kadmij; sada se prevlaka kadmija nanosi elektrolitički.

Premazi od kadmija imaju neke prednosti u odnosu na premaze od cinka: otporniji su na koroziju i lakše ih je učiniti ravnim i glatkim. Visoka plastičnost takvih premaza osigurava nepropusnost navojne veze. Osim toga, kadmij je, za razliku od cinka, stabilan u alkalnom okruženju.

Međutim, oplata kadmijem ima svoje probleme. Kada se kadmij elektrolitički nanese na čelični dio, vodik sadržan u elektrolitu može prodrijeti u metal. Uzrokuje takozvanu vodikovu krtost u čelicima visoke čvrstoće, što dovodi do neočekivanog kvara metala pod opterećenjem. Kako bi se spriječio ovaj fenomen, u prevlake od kadmija uvodi se aditiv titana.

Osim toga, kadmij je otrovan. Stoga, iako se kadmij kositar prilično široko koristi, za proizvodnju kuhinjskog pribora i posuda za prehrambeni proizvodi zabranjeno ga je koristiti.

Oko desetine svjetske proizvodnje kadmija troši se na proizvodnju legura. Kadmijeve legure koriste se uglavnom kao antifrikcijski materijali i lemovi. Legura koja sadrži 99% kadmija i 1% nikla koristi se za proizvodnju ležajeva koji rade u motorima automobila, zrakoplova i brodova pod uvjetima visoke temperature. Budući da kadmij nije dovoljno otporan na kiseline, uključujući organske kiseline sadržane u mazivima, legure na bazi kadmija ponekad se oblažu indijem.

Legiranje bakra s malim dodacima kadmija omogućuje da žice na električnim transportnim linijama budu otpornije na habanje. Bakar s dodatkom kadmija gotovo se ne razlikuje u električnoj vodljivosti od čistog bakra, ali je znatno bolji u čvrstoći i tvrdoći.

Kadmij je uključen u Woodov metal, leguru niskog tališta koja sadrži 50% bizmuta, 25% olova, 12,5% kositra, 12,5% kadmija. Woodova legura može se rastopiti u kipućoj vodi. Zanimljivo je da su prva slova Komponente Woodove legure tvore kraticu VOSK. Izumio ju je 1860. ne baš poznati engleski inženjer B. Wood. Ovaj se izum često pogrešno pripisuje njegovom imenjaku - poznatom američkom fizičaru Robertu Williamsu Woodu, koji je rođen tek osam godina kasnije Kadmijeve legure s niskim talištem koriste se kao materijal za izradu tankih i složenih odljevaka, u automatskim protupožarnim sustavima, za lemljenje stakla na metal.Lemovi koji sadrže kadmij prilično su otporni na temperaturne oscilacije.

Nagli porast potražnje za kadmijem počeo je 40-ih godina prošlog stoljeća i povezan je s uporabom kadmija u nuklearnoj industriji - otkriveno je da apsorbira neutrone te su se od njega počele izrađivati ​​kontrolne i hitne šipke nuklearnih reaktora. Sposobnost kadmija da apsorbira neutrone strogo definiranih energija koristi se u proučavanju energetskih spektara neutronskih snopova.

Spojevi kadmija.

Kadmij tvori binarne spojeve, soli i brojne složene, uključujući organometalne spojeve. U otopinama su povezane molekule mnogih soli, posebno halogenida. Otopine imaju blago kiselu okolinu zbog hidrolize. Kada se izlože alkalijskim otopinama, počevši od pH 7-8, bazične soli se talože.

Kadmijev oksid CdO se dobiva reakcijom jednostavnih tvari ili kalciniranjem kadmijeva hidroksida ili karbonata. Ovisno o "toplinskoj povijesti" može biti zelenkasto-žuta, smeđa, crvena ili gotovo crna. To je djelomično zbog veličine čestica, ali je u velikoj mjeri rezultat defekata rešetke. Iznad 900° C kadmijev oksid je hlapljiv, a na 1570° C potpuno sublimira. Ima svojstva poluvodiča.

Kadmijev oksid je lako topiv u kiselinama i slabo topiv u lužinama, lako se reducira vodikom (na 900° C), ugljičnim monoksidom (iznad 350° C) i ugljikom (iznad 500° C).

Kao materijal za elektrode koristi se kadmijev oksid. Uključuje se u maziva ulja i šarže za izradu specijalnih stakala. Kadmijev oksid katalizira brojne reakcije hidrogenacije i dehidrogenacije.

Kadmijev hidroksid Cd(OH) 2 taloži se kao bijeli talog iz vodenih otopina kadmijevih(II) soli kada se doda lužina. Kada je izložen vrlo koncentriranim otopinama alkalija, pretvara se u hidroksokadmate, kao što je Na 2. Kadmijev hidroksid reagira s amonijakom stvarajući topljive komplekse:

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

Osim toga, kadmijev hidroksid prelazi u otopinu pod utjecajem cijanida alkalnih elemenata. Iznad 170°C raspada se na kadmijev oksid. Interakcija kadmijeva hidroksida s vodikovim peroksidom u vodenoj otopini dovodi do stvaranja peroksida različitog sastava.

Kadmijev hidroksid koristi se za dobivanje drugih spojeva kadmija, a također i kao analitički reagens. Dio je kadmijevih elektroda u izvorima struje. Osim toga, kadmijev hidroksid koristi se u ukrasnim staklima i emajlima.

Kadmijev fluorid CdF 2 je slabo topljiv u vodi (4,06 % težine na 20° C), netopljiv u etanolu. Može se dobiti djelovanjem fluora na metal ili fluorovodika na kadmijev karbonat.

Kao optički materijal koristi se kadmijev fluorid. Sastojak je nekih stakala i fosfora, kao i čvrstih elektrolita u kemijskim izvorima struje.

Kadmijev klorid CdCl 2 je visoko topljiv u vodi (53,2 % težine na 20° C). Njegova kovalentna priroda čini ga relativnim niske temperature talište (568,5° C), kao i topljivost u etanolu (1,5% na 25° C).

Kadmijev klorid dobiva se reakcijom kadmija s koncentriranom solnom kiselinom ili kloriranjem metala na 500°C.

Kadmijev klorid je sastavni dio elektrolita u kadmijevim galvanskim člancima i sorbentima u plinska kromatografija. Dio je nekih rješenja u fotografiji, katalizatora u organskoj sintezi i tokova za uzgoj poluvodičkih kristala. Koristi se kao sredstvo za jedkanje pri bojanju i tiskanju tkanina. Organski spojevi kadmija dobivaju se iz kadmijeva klorida.

Kadmijev bromid CdBr 2 stvara ljuskaste kristale sedefastog sjaja. Vrlo je higroskopan, visoko topljiv u vodi (52,9% mase na 25°C), metanolu (13,9% mase na 20°C), etanolu (23,3% mase na 20°C).

Kadmijev bromid se dobiva bromiranjem metala ili djelovanjem bromovodika na kadmijev karbonat.

Kadmijev bromid služi kao katalizator u organskoj sintezi, stabilizator je fotografskih emulzija i komponenta vibrirajućih sastava u fotografiji.

Kadmijev jodid CdI 2 stvara sjajne kristale u obliku lista, imaju slojevitu (dvodimenzionalnu) kristalnu strukturu. Poznato je do 200 politipova kadmijeva jodida, koji se razlikuju po slijedu slojeva s heksagonalnim i kubičnim tijesnim pakiranjem.

Za razliku od drugih halogena, kadmijev jodid nije higroskopan. Vrlo je topljiv u vodi (46,4 % težine na 25°C). Kadmijev jodid dobiva se jodiranjem metala zagrijavanjem ili u prisutnosti vode, kao i djelovanjem jodovodika na kadmijev karbonat ili oksid.

Kadmijev jodid služi kao katalizator u organskoj sintezi. Sastojak je pirotehničkih smjesa i maziva.

Kadmijev sulfid CdS je vjerojatno bio prvi spoj ovog elementa za koji se industrija zainteresirala. Formira limunžute do narančastocrvene kristale. Kadmijev sulfid ima svojstva poluvodiča.

Ovaj spoj je praktički netopljiv u vodi. Također je otporan na otopine lužina i većinu kiselina.

Kadmijev sulfid se dobiva međudjelovanjem para kadmija i sumpora, taloženjem iz otopina pod utjecajem sumporovodika ili natrijevog sulfida te reakcijama između kadmija i organosumpornih spojeva.

Kadmijev sulfid je važno mineralno bojilo, prije nazivano kadmijevo žuto.

Kadmijevo žuto se kasnije počelo sve više koristiti u lakirskom poslu. Osobito su njome bojani osobni automobili jer je, uz ostale prednosti, ova boja dobro podnosila dim lokomotive. Kadmijev sulfid također se koristio kao sredstvo za bojenje u proizvodnji tekstila i sapuna. Za dobivanje obojenih prozirnih stakala korištene su odgovarajuće koloidne disperzije.

U posljednjih godinačisti kadmijev sulfid zamjenjuju jeftiniji pigmenti – kadmopon i cink-kadmijev litopon. Kadmopon je mješavina kadmijeva sulfida i barijevog sulfata. Dobiva se miješanjem dviju topljivih soli - kadmijeva sulfata i barijevog sulfida. Kao rezultat, nastaje talog koji sadrži dvije netopljive soli:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 ½

Cink-kadmij litopon također sadrži cinkov sulfid. Prilikom izrade ove boje istovremeno se talože tri soli. Litopon je krem ​​boje ili boje slonovače.

Uz dodatak kadmijeva selenida, cinkovog sulfida, živinog sulfida i drugih spojeva, kadmijev sulfid proizvodi termički stabilne pigmente svijetlih boja u rasponu od blijedožute do tamnocrvene.

Kadmijev sulfid daje plamenu plavu boju. Ovo se svojstvo koristi u pirotehnici.

Osim toga, kadmijev sulfid se koristi kao aktivni medij u poluvodičkim laserima. Može se koristiti kao materijal za proizvodnju fotoćelija, solarnih ćelija, fotodioda, LED dioda i fosfora.

Kadmijev selenid CdSe stvara tamnocrvene kristale. Netopljiv je u vodi, a razlaže se solnom, dušičnom i sumpornom kiselinom. Kadmijev selenid dobiva se stapanjem jednostavnih tvari ili iz plinovitog kadmija i selena, kao i taloženjem iz otopine kadmijeva sulfata pod djelovanjem vodikovog selenida, reakcijom kadmijeva sulfida sa selenskom kiselinom te interakcijom između spojeva kadmija i organoselena. .

Kadmijev selenid je fosfor. Služi kao aktivni medij u poluvodičkim laserima i materijal je za proizvodnju fotootpornika, fotodioda i solarnih ćelija.

Kadmijev selenid je pigment za emajle, glazure i umjetničke boje. Rubinsko staklo je obojeno kadmijevim selenidom. Upravo je to, a ne kromov oksid, kao u samom rubinu, učinilo zvijezde moskovskog Kremlja rubin crvenom bojom.

Kadmijev telurid CdTe može varirati u boji od tamno sive do tamno smeđe. Nije topiv u vodi, ali se razgrađuje koncentriranim kiselinama. Nastaje međudjelovanjem tekućeg ili plinovitog kadmija i telura.

Kadmijev telurid, koji ima svojstva poluvodiča, koristi se kao detektor X-zraka i g-zračenja, a pronađen je živa-kadmijev telurid široka primjena(osobito za vojne potrebe) u IR detektorima za termoviziju.

Kada se povrijedi stehiometrija ili se uvedu nečistoće (na primjer, atomi bakra i klora), kadmijev telurid stječe fotoosjetljiva svojstva. Koristi se u elektrofotografiji.

Organski spojevi kadmija CdR 2 i CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 i drugi ugljikovodični radikali, X - halogeni, OR, SR itd.) obično se dobivaju iz odgovarajućih Grignardovih reagensa. Manje su termički stabilni od svojih cinkovih parnjaka, ali su općenito manje reaktivni (obično nisu zapaljivi na zraku). Njihova najvažnija primjena je proizvodnja ketona iz kiselinskih klorida.

Biološka uloga kadmija.

Kadmij se nalazi u organizmima gotovo svih životinja (kod kopnenih životinja oko 0,5 mg po 1 kg mase, a kod morskih životinja od 0,15 do 3 mg/kg). Ujedno se smatra jednim od najotrovnijih teških metala.

Kadmij se u tijelu koncentrira uglavnom u bubrezima i jetri, dok se sadržaj kadmija u tijelu povećava sa starošću. Akumulira se u obliku kompleksa s proteinima koji sudjeluju u enzimskim procesima. Ulazeći u tijelo izvana, kadmij ima inhibitorni učinak na niz enzima, uništavajući ih. Njegovo djelovanje temelji se na vezanju –SH skupine cisteinskih ostataka u proteinima i inhibiciji SH enzima. Također može inhibirati djelovanje enzima koji sadrže cink istiskujući cink. Zbog blizine ionskih radijusa kalcija i kadmija može nadomjestiti kalcij u koštanom tkivu.

Ljudi se truju kadmijem pijući vodu zagađenu otpadom koji sadrži kadmij, kao i povrće i žitarice koje rastu na zemljištima u blizini rafinerija nafte i metalurških postrojenja. Gljive imaju posebnu sposobnost nakupljanja kadmija. Prema nekim izvješćima, sadržaj kadmija u gljivama može doseći jedinice, desetke, pa čak i 100 ili više miligrama po kg vlastite težine. Spojevi kadmija spadaju među štetne tvari koje se nalaze u duhanskom dimu (jedna cigareta sadrži 1-2 mcg kadmija).

Klasičan primjer kroničnog trovanja kadmijem je bolest koja je prvi put opisana u Japanu 1950-ih godina i nazvana "itai-itai". Bolest je praćena jakim bolovima u lumbalnom dijelu i bolovima u mišićima. Pojavili su se i karakteristični znakovi ireverzibilnog oštećenja bubrega. Zabilježene su stotine itai-itai smrti. Bolest je postala široko rasprostranjena zbog visokog zagađenja okoliša u Japanu u to vrijeme i specifične prehrane Japanaca - uglavnom riže i plodova mora (sposobni su akumulirati kadmij u visokim koncentracijama). Istraživanja su pokazala da su oni s "Itai-Itai" unosili i do 600 mcg kadmija dnevno. Nakon toga, kao rezultat mjera zaštite okoliša, učestalost i ozbiljnost sindroma poput "Itai-Itai" značajno se smanjila.

U SAD-u je utvrđena povezanost između razine kadmija u atmosferi i učestalosti smrti od kardiovaskularnih bolesti.

Smatra se da oko 1 mcg kadmija po 1 kg tjelesne težine dnevno može ući u ljudsko tijelo bez štete po zdravlje. Voda za piće ne smije sadržavati više od 0,01 mg/l kadmija. Protuotrov kod trovanja kadmijem je selen, ali konzumacija hrane bogate ovim elementom dovodi do smanjenja sadržaja sumpora u tijelu, u kojem slučaju kadmij ponovno postaje opasan.

Elena Savinkina