Cadmiul este un metal greu util, dar foarte toxic. Structura atomică a cadmiului Tije de cadmiu

Cadmiu(Cadmiu), Cd, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev; număr atomic 48, greutate atomică 112,40; metal alb, strălucitor, greu, moale, struns. Elementul este format dintr-un amestec de 8 izotopi stabili cu numere de masă: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12, 26% ), 114 (28,86%), 116 (7,58%).

Referință istorică.În 1817, chimistul german F. Stromeyer, în timpul unui audit al uneia dintre farmacii, a constatat că carbonatul de zinc de acolo conținea un amestec dintr-un metal necunoscut, care a fost precipitat sub formă de sulfură galbenă de hidrogen sulfurat dintr-o soluție acidă. Stromeyer a numit metalul pe care l-a descoperit cadmiu (din grecescul kadmeia - oxid de zinc impur, de asemenea minereu de zinc). Independent de el, oamenii de știință germani K. Hermann, K. Carsten și W. Meissner au descoperit cadmiul în minereurile de zinc din Silezia în 1818.

Distribuția cadmiului în natură. Cadmiul este un element rar și oligoelement cu o litosferă clarke de 1,3 · 10 -5% în greutate. Cadmiul se caracterizează prin migrarea în apele subterane fierbinți împreună cu zincul și alte elemente calcofile și concentrarea în depozite hidrotermale. Sfelerita minerală ZnS în unele locuri conține până la 0,5-1% Cd, până la maximum 5%. Greenockite CdS este mai puțin frecventă. Cadmiul este concentrat în rocile sedimentare marine - șisturi (Mansfeld, Germania), în gresii, în care este asociat și cu zinc și alte elemente calcofile. Trei minerale independente foarte rare de cadmiu sunt cunoscute în biosferă - carbonat CdCO 3 (poziții), oxid CdO (monteponit) și selenidă CdSe.

Proprietățile fizice ale cadmiului. Rețeaua cristalină a cadmiului este hexagonală, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (la 25 ° C); raza atomică 1,56 Å, raza ionică Cd 2+ 1,03 Å. Densitate 8,65 g/cm 3 (20 ° C), punct de topire 320,9 ° C, punct de fierbere 767 ° C, coeficient de dilatare termică 29,8 · 10 -6 (la 25 ° C); conductivitate termică (la 0 ° C) 97,55 W / (m K) sau 0,233 cal / (cm sec ° C); căldură specifică (la 25 ° C) 225,02 J / (kg K) sau 0,055 cal / (g ° C); rezistivitate electrică (la 20 ° C) 7,4 · 10 -8 ohm · m (7,4 · 10 -6 ohm · cm); coeficient de temperatură al rezistenței electrice 4,3 · 10 -3 (0-100 ° C). Rezistență la tracțiune 64 MN/m2 (6,4 kgf/mm2), alungire 20%, duritate Brinell 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

Proprietățile chimice ale cadmiului.În conformitate cu configurația electronică externă a atomului 4d 10 5s 2, valența cadmiului în compuși este de 2. În aer, cadmiul se ternează, devenind acoperit cu o peliculă subțire de oxid de CdO, care protejează metalul de oxidarea ulterioară. La încălzirea puternică în aer, cadmiul arde în oxid CdO - o pulbere cristalină de la culoare maro deschis la maro închis, densitate 8,15 g / cm 3; la 700 ° C, CdO se sublimează fără a se topi. Cadmiul se leagă direct de halogeni; acești compuși sunt incolori; CdCl 2, CdBr 2 și CdI 2 sunt foarte ușor solubile în apă (aproximativ 1 parte de sare anhidră într-o parte de apă la 20 ° C), CdF 2 este mai greu de dizolvat (1 parte în 25 de părți de apă). Cu sulf, cadmiul formează sulfură CdS de la culoarea galben-lămâie la roșu portocaliu, insolubilă în apă și acizi diluați. Cadmiul se dizolvă ușor în acid azotic cu eliberarea de oxizi de azot și formarea de nitrat, care dă hidratul Cd (NOa) 2 5H 2 O și sulfatul 3CdSO 4 · 8H 2 O. Soluțiile de sare de cadmiu au o reacție acidă datorită hidrolizei; alcalii caustici precipită din ele hidroxidul alb Cd (OH) 2, insolubil în exces de reactiv; totuşi, sub acţiunea soluţiilor alcaline concentrate asupra Cd (OH)2 s-au obţinut hidroxocadmiaţi, de exemplu Na2. Cationul Cd2+ formează cu ușurință ioni complecși cu amoniac 2+ și cu cianogen 2- și 4-. Sunt cunoscute numeroase săruri de cadmiu bazice, duble și complexe. Compușii de cadmiu sunt otrăvitori; inhalarea vaporilor săi de oxid este deosebit de periculoasă.

Obținerea cadmiului. Cadmiul este obținut din produse secundare ale prelucrării minereurilor de zinc, plumb-zinc și cupru-zinc. Aceste produse (conțin 0,2-7% cadmiu) sunt tratate cu acid sulfuric diluat, care dizolvă oxizii de cadmiu și zinc. Din soluție se precipită cadmiul cu praf de zinc; reziduul spongios (un amestec de cadmiu și zinc) se dizolvă în acid sulfuric diluat și se izolează cadmiul prin electroliza acestei soluții. Cadmiul electrolitic este topit sub un strat de sodă caustică și turnat în bastoane; puritatea metalului - nu mai puțin de 99,98%.

Aplicarea cadmiului. Cadmiul metalic este folosit în reactoare nucleare, pentru acoperiri anticorozive și decorative, în baterii. Cadmiul este baza unor aliaje de rulmenți și face parte din aliajele cu punct de topire scăzut (de exemplu, aliajul de lemn). Aliajele cu punct de topire scăzut sunt folosite pentru lipirea sticlei de metal, în stingătoarele automate, pentru turnări subțiri și complexe în matrițe de ipsos și altele. Sulfura de cadmiu (galben de cadmiu) - vopsea pentru vopsire. Sulfatul de cadmiu și amalgamul sunt utilizate în celula Weston normală.

Cadmiu în organism. Conținutul de cadmiu din plante este de 10 -4% (pe substanță uscată); la unele animale (bureţi, celenterate, viermi, echinoderme şi tunicate) - 4-10 -5 - 3-10 -3% substanţă uscată. Se găsește la toate vertebratele. Ficatul este cel mai bogat în cadmiu. Cadmiul afectează metabolismul carbohidraților, sinteza acidului hipuric în ficat și activitatea anumitor enzime.

Cadmiu

CADMIUM-Eu sunt; m.[lat. cadmiu din greacă. kadmeia - minereu de zinc]

1. Element chimic (Cd), un metal alb-argintiu moale, vâscos, conținut în minereurile de zinc (face parte din multe aliaje cu punct de topire scăzut, utilizate în industria nucleară).

2. Vopsea galbenă artificială în diferite nuanțe.

◁ Cadmiu, th, th. Aliaje K-th. K-th galben(colorant).

(lat. Cadmiu), element chimic din grupa II a sistemului periodic. Numele provine din grecescul kadméia - minereu de zinc. Un metal argintiu cu o strălucire albăstruie, moale și fuzibil; densitate 8,65 g/cm 3, t pl 321,1ºC. Sunt extrase în timpul prelucrării minereurilor de plumb-zinc și cupru. Sunt utilizate pentru placarea cu cadmiu, în acumulatori de mare putere, în inginerie nucleară (tije de control ale reactoarelor), pentru producerea pigmenților. Face parte din aliaje cu punct de topire scăzut și din alte aliaje. Sulfurile de cadmiu, selenidele și telururile sunt materiale semiconductoare. Mulți compuși ai cadmiului sunt otrăvitori.

Cadmiu (lat. Cadmiu), Cd (a se citi „cadmiu”), un element chimic cu număr atomic 48, masă atomică 112,41.
Cadmiul natural este format din opt izotopi stabili: 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%) și 116 Cd (12,75%). Situat în perioada a 5-a în grupa IIB a tabelului periodic al elementelor. Configurarea celor două straturi electronice exterioare 4 s 2 p 6 d 10 5s 2 ... Starea de oxidare +2 (valenta II).
Raza atomului este de 0,154 nm, raza ionului Cd 2+ este de 0,099 nm. Energiile de ionizare secvențială sunt 8,99, 16,90, 37,48 eV. Electronegativitatea Pauling (cm. POLING Linus) 1,69.
Istoria descoperirilor
Descoperit de profesorul german F. Stromeyer (cm. STROMEIER Friedrich)în 1817. Farmaciştii din Magdeburg în studiul oxidului de zinc (cm. ZINC (element chimic)) ZnO a fost suspectat de impuritate de arsenic (cm. ARSENIC)... F. Stromeyer a izolat oxidul brun-brun din ZnO, l-a redus cu hidrogen (cm. HIDROGEN)și a primit un metal alb-argintiu, care a fost numit cadmiu (din grecescul kadmeia - minereu de zinc).
Fiind în natură
Conținutul în scoarța terestră este de 1,35 · 10 -5% în greutate, în apa mărilor și oceanelor 0,00011 mg/l. Sunt cunoscute câteva minerale foarte rare, de exemplu, greenockite GdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Cadmiul se acumulează în minereurile polimetalice: sfalerita (cm. SFALERITĂ)(0,01-5%), galena (cm. GALENA)(0,02%), calcopirită (cm. HALCOPIRIT)(0,12%), pirita (cm. PIRIT)(0,02%), fahlores (cm. MINEREUL ALBASTRU) si Stannina (cm. STANNIN)(până la 0,2%).
Primirea
Principalele surse de cadmiu sunt produsele intermediare ale producției de zinc, praful de la topitorii de plumb și cupru. Materia prima este tratata cu acid sulfuric concentrat si se obtine CdSO 4 in solutie. Cd este izolat din soluție folosind praf de zinc:
CdS04 + Zn = ZnS04 + Cd
Metalul rezultat este purificat prin retopire sub un strat de alcali pentru a îndepărta impuritățile de zinc și plumb. Cadmiul de înaltă puritate se obține prin rafinare electrochimică cu purificarea intermediară a electrolitului sau prin topire în zone. (cm. ZONE MELT).
Proprietati fizice si chimice
Cadmiul este un metal moale alb argintiu cu o rețea hexagonală ( A = 0,2979, Cu= 0,5618 nm). Punct de topire 321,1 ° C, punct de fierbere 766,5 ° C, densitate 8,65 kg / dm 3. Dacă bastonul de cadmiu este îndoit, atunci puteți auzi un trosnet ușor - este vorba despre microcristalele de metal care se freacă unele de altele. Potențial electrod standard de cadmiu -0,403 V, în domeniul potențialelor standard (cm. CAPACITATE STANDARD) este situat înaintea hidrogenului (cm. HIDROGEN).
În atmosferă uscată, cadmiul este stabil, în atmosferă umedă se acoperă treptat cu o peliculă de oxid de CdO. Peste punctul de topire, cadmiul arde în aer cu formarea de oxid de CdO maro:
2Cd + O2 = 2CdO
Vaporii de cadmiu reacţionează cu vaporii de apă pentru a forma hidrogen:
Cd + H2O = CdO + H2
În comparație cu vecinul său din grupa IIB - Zn, cadmiul reacționează mai lent cu acizii:
Сd + 2HCI = CdCl2 + H2
Reacția se desfășoară cel mai ușor cu acid azotic:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd (NO 3) 2 + 2NO - + 4H 2 O
Cadmiul nu reacționează cu alcalii.
În reacții, poate acționa ca un agent reducător ușor, de exemplu, în soluții concentrate, este capabil să reducă azotatul de amoniu la azotat de NH4NO2:
NH4NO3 + Cd = NH4NO2 + CdO
Cadmiul este oxidat prin soluții de săruri de Cu (II) sau Fe (III):
Cd + CuCl2 = Cu + CdCI2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Peste punctul de topire, cadmiul reacţionează cu halogenii (cm. HALOGENI) cu formarea de halogenuri:
Cd + Cl2 = CdCl2
Cu gri (cm. SULF) iar alte calcogene formează calcogenuri:
Cd + S = CdS
Cadmiul nu reacționează cu hidrogenul, azotul, carbonul, siliciul și borul. Nitrura de Cd3N2 şi hidrura de CdH2 se obţin indirect.
În soluții apoase, ionii de cadmiu Cd 2+ formează complexe acvatice 2+ și 2+.
Hidroxidul de cadmiu Cd (OH) 2 se obține prin adăugarea de alcali la soluția de sare de cadmiu:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd (OH) 2 Ї
Hidroxidul de cadmiu practic nu se dizolvă în alcali, deși în timpul fierberii prelungite în soluții alcaline foarte concentrate se înregistrează formarea complecșilor de hidroxid 2–. Astfel, amfoter (cm. AMFOTERICE) proprietăţile oxidului de cadmiu CdO şi hidroxidului Cd (OH) 2 sunt mult mai slabe decât cele ale compuşilor de zinc corespunzători.
Hidroxidul de cadmiu Cd (OH) 2 , datorită complexării, se dizolvă ușor în soluții apoase de amoniac NH 3:
Cd (OH)2 + 6NH3 = (OH)2
Aplicație
40% din cadmiul produs este folosit pentru aplicarea acoperirilor anticorozive pe metale. 20% din cadmiu merge la fabricarea electrozilor de cadmiu folosiți în baterii, celule Weston normale. Aproximativ 20% din cadmiu este folosit pentru producerea de coloranți anorganici, lipituri speciale, materiale semiconductoare și fosfor. 10% cadmiu este o componentă a bijuteriilor și a aliajelor cu punct de topire scăzut, a materialelor plastice.
Acțiune fiziologică
Vaporii de cadmiu și compușii săi sunt toxici, iar cadmiul se poate acumula în organism. În apa potabilă, concentrația maximă admisă pentru cadmiu este de 10 mg / m 3. Simptomele intoxicației acute cu săruri de cadmiu sunt vărsături și convulsii. Compușii solubili de cadmiu, după ce sunt absorbiți în sânge, afectează sistemul nervos central, ficatul și rinichii și perturbă metabolismul fosfor-calciu. Otrăvirea cronică duce la anemie și distrugerea oaselor.

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Vezi ce este „cadmiul” în alte dicționare:

- (lat.cadmiu). Un metal vâscos, asemănător ca culoare cu staniul. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N., 1910. CADMIUS lat. cadmiu, din kadmeia gea, pământ de cadmiu. Un metal care arată ca tabla. Explicația a 25.000 de străini ...... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

CADMIUM- CADMIUM, Cadmiu, chimic. element, char. Cd, greutate atomică 112,41, număr de serie 48. Este conținut în cantități mici în majoritatea minereurilor de zinc și se obține ca produs secundar atunci când este exploatat zincul; se poate obtine si...... Enciclopedie medicală grozavă

CADMIUM- vezi CADMIUM (Cd). Conținut în apele de ramuri ale multor întreprinderi industriale, în special plumb-zinc și instalații de prelucrare a metalelor care utilizează galvanoplastie. Este prezent în îngrășămintele fosfatice. Acidul sulfuric se dizolvă în apă, ...... Bolile peștilor: un manual

Cadmiu- (Cd) metal alb argintiu. Este utilizat în inginerie nucleară și galvanizare, este o parte a aliajelor, este utilizat pentru prepararea plăcilor de imprimare, lipituri, electrozi de sudare, în producția de semiconductori; este o componenta...... Enciclopedia rusă a protecției muncii

- (Cadmiu), Cd, element chimic din grupa II a sistemului periodic, număr atomic 48, masă atomică 112,41; metal, p.t. 321,1 shC. Cadmiul este folosit pentru aplicarea acoperirilor anticorozive pe metale, realizarea electrozilor, obtinerea pigmentilor, ... ... Enciclopedie modernă

- (simbol Cd), un metal alb argintiu din a doua grupă a tabelului periodic. Izolat pentru prima dată în 1817. Conținut în verdeochit (sub formă de sulfură), dar este obținut în principal ca produs secundar în extracția zincului și plumbului. Usor de falsificat... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Cd (din grecescul kadmeia zinc minereu * a. Cadmium; n. Kadmium; f. Cadmium; și. Cadmio), chim. element din grupa II periodic. Sistemul Mendeleev, at.n. 48, la. m. 112,41. În natură, există 8 izotopi stabili 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%), ... ... Enciclopedie geologică

soțul. metal (unul dintre principiile chimice sau elementele nedegradabile) găsite în minereul de zinc. Cadmiul, înrudit cu cadmiul. Admisty care conține cadmiu. Dicţionarul explicativ al lui Dahl. IN SI. Dahl. 1863 1866... Dicţionarul explicativ al lui Dahl

Cadmiu- (Cadmiu), Cd, element chimic din grupa II a sistemului periodic, număr atomic 48, masă atomică 112,41; metal, p.t. 321,1 °C. Cadmiul este folosit pentru aplicarea acoperirilor anticorozive pe metale, realizarea electrozilor, obtinerea pigmentilor, ... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

CADMIUM- chimic. element, simbol Cd (Latin Cadmium), at. n. 48, la. m. 112,41; metal moale alb argintiu lucios, densitate 8650 kg / m3, punct de topire = 320,9 ° С. Cadmiul este un element rar și oligoelement, otrăvitor, care se găsește de obicei în minereuri împreună cu zincul, pentru care ...... Marea Enciclopedie Politehnică

- (lat. Cadmiu) Cd, element chimic din grupa II a sistemului periodic, număr atomic 48, masă atomică 112,41. Numele provine din grecescul kadmeia minereu de zinc. Un metal argintiu cu o strălucire albăstruie, moale și fuzibil; densitate 8,65 g / cm & sup3, ... ... Dicţionar enciclopedic mare

Cadmiul (în latină Cadmium, notat cu simbolul Cd) este un element cu număr atomic 48 și masă atomică 112,411. Este un element al unui subgrup secundar al celui de-al doilea grup, a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui Dmitri Ivanovici Mendeleev. În condiții normale, substanța simplă cadmiul este un metal de tranziție moale, ductil, maleabil, greu (densitate 8,65 g/cm3), de culoare alb-argintiu.

Cadmiul natural este format din opt izotopi, dintre care șase sunt stabili: 106Cd (abundență izotopică 1,22%), 108Cd (0,88%), 110Cd (12,39%), 111Cd (12,75%), 112Cd (24, 07%), (28,14%), (28,14%) %). Pentru alți doi izotopi naturali, s-a găsit radioactivitate slabă: 113Cd (abundență izotopică 12,22%, descompunere β cu un timp de înjumătățire de 7,7 ∙ 1015 ani) și 116Cd (abundență izotopică 7,49%, descompunere dublă de β cu un timp de înjumătățire). 3, 0 ∙ 1019 ani).

Al patruzeci și opta element al sistemului periodic a fost descoperit de profesorul german Friedrich Stromeyer în 1817, această descoperire poate fi numită accidentală. Faptul este că farmaciștii din Magdeburg, atunci când studiau preparatele care conțin oxid de zinc ZnO, au suspectat prezența arsenului în ele. Deoarece oxidul de zinc face parte din multe unguente, pulberi și emulsii folosite pentru diferite boli de piele, inspectorii au interzis categoric vânzarea tuturor medicamentelor suspecte. Desigur, producătorul de medicamente, apărându-și interesele, a cerut o examinare independentă. Stromeyer a acționat ca un expert. A izolat un oxid brun-maroniu din ZnO, l-a redus cu hidrogen și a obținut un metal alb-argintiu, pe care l-a numit „cadmiu” (din grecescul kadmeia - oxid de zinc impur, de asemenea minereu de zinc). Independent de profesorul Stromeyer, cadmiul a fost descoperit în minereurile de zinc din Silezia de către un grup de oameni de știință germani - K. Hermann, K. Carsten și W. Meissner în 1818.

Cadmiul absoarbe bine neutronii lenți; din acest motiv, barele de cadmiu sunt folosite în reactoarele nucleare pentru a controla viteza unei reacții în lanț. Cadmiul este folosit în bateriile alcaline și ca componentă în unele aliaje. Deci, de exemplu, aliajele de cupru care conțin aproximativ 1% Cd (bronzuri de cadmiu) sunt utilizate pentru fabricarea firelor de telegraf, telefon, troleibuz, deoarece aceste aliaje au o rezistență mai mare și rezistență la uzură decât cuprul. Un număr de aliaje cu punct de topire scăzut, cum ar fi cele utilizate în stingătoarele automate, conțin cel de-al patruzeci și optulea element. În plus, cadmiul se găsește în unele aliaje de bijuterii. Acest metal este folosit pentru placarea cu cadmiu a produselor din oțel, deoarece poartă pe suprafața sa o peliculă de oxid, care are un efect protector. Faptul este că în apa de mare și într-o serie de alte medii, placarea cu cadmiu este mai eficientă decât placarea cu zinc. Cadmiul are o istorie lungă de utilizare în medicina homeopatică. Compușii celui de-al patruzeci și optsprezecelea element sunt, de asemenea, folosiți pe scară largă - sulfura de cadmiu este folosită pentru a face vopsea galbenă și pahare colorate, iar fluoroboratul de cadmiu este un flux important utilizat pentru lipirea aluminiului și a altor metale.

Cadmiul se găsește în corpul tuturor vertebratelor; s-a descoperit că afectează metabolismul carbonului, activitatea unui număr de enzime și sinteza acidului hipuric în ficat. Cu toate acestea, compușii de cadmiu sunt otrăvitori, iar metalul în sine este cancerigen. Inhalarea vaporilor de oxid de cadmiu CdO este deosebit de periculoasă, iar cazurile fatale nu sunt neobișnuite. Pătrunderea cadmiului în tractul gastrointestinal este, de asemenea, dăunătoare, dar nu au fost înregistrate cazuri de otrăvire fatală, cel mai probabil acest lucru se datorează faptului că organismul însuși caută să scape de toxină (vărsături).

Proprietăți biologice

Se pare că cadmiul este prezent în aproape toate organismele vii - în cele terestre, conținutul celui de-al patruzeci și opta element este de aproximativ 0,5 mg la 1 kg de masă, în organismele marine (bureți, celenterate, echinoderme, viermi) - de la 0,15 la 3 mg/kg, conținutul de cadmiu în plante este de aproximativ 10-4% (pe substanță uscată). În ciuda prezenței cadmiului în majoritatea organismelor vii, semnificația sa fiziologică specifică nu a fost încă stabilită în mod fiabil. Oamenii de știință au reușit să afle că acest element afectează metabolismul carbohidraților, sinteza acidului hipuric în ficat, activitatea unui număr de enzime, precum și metabolismul zincului, cuprului, fierului și calciului în organism. Există o sugestie, susținută de unele cercetări, că cantitățile microscopice de cadmiu din alimente pot stimula creșterea la mamifere. Din acest motiv, unii oameni de știință clasifică cadmiul ca un oligoelement esențial condiționat, adică vital, dar toxic în anumite doze. Chiar și corpul unei persoane complet sănătoase conține o cantitate mică de cadmiu. Și totuși, în ciuda acestui fapt, cadmiul este clasificat drept unul dintre cele mai toxice metale grele - de către SanPiN rus este clasificat ca o clasă de pericol 2 - substanțe foarte periculoase - care include și antimoniu, stronțiu, fenol și alte substanțe toxice. În buletinul „Probleme de siguranță chimică” din 29 aprilie 1999, cadmiul apare ca „cel mai periculos ecotoxic la începutul mileniului”!

Ca și alte metale grele, cadmiul este o otravă cumulativă, adică se poate acumula în organism - timpul său de înjumătățire este de la 10 la 35 de ani. Până la vârsta de cincizeci de ani, corpul uman este capabil să acumuleze de la 30 la 50 mg de cadmiu. Principalele „depozite” ale celui de-al patruzeci și optsprezecelea element din corpul uman sunt rinichii, care conțin de la 30 la 60% din cantitatea totală a acestui metal din organism, ficatul (20-25%). Într-o măsură mai mică, cadmiul este capabil să se acumuleze: pancreasul, splina, oasele tubulare, alte organe și țesuturi. În cantități mici, al patruzeci și opta element este prezent chiar și în sânge. Cu toate acestea, spre deosebire de plumb sau mercur, cadmiul nu intră în creier. În cea mai mare parte, cadmiul din organism este într-o stare legată - într-un complex cu proteina metalotioneină - acesta este un fel de mecanism de apărare, reacția organismului la prezența unui metal greu. În această formă, cadmiul este mai puțin toxic, cu toate acestea, chiar și într-o formă legată, nu devine inofensiv - acumulându-se de-a lungul anilor, acest metal poate duce la afectarea funcției renale și la o probabilitate crescută de apariție a pietrelor la rinichi. Mult mai periculos este cadmiul sub forma sa ionică, deoarece este chimic foarte apropiat de zinc și este capabil să-l înlocuiască în reacții biochimice, acționând ca un pseudo-activator sau, dimpotrivă, un inhibitor al proteinelor și enzimelor care conțin zinc. Cadmiul se leagă de materialul citoplasmatic și nuclear al celulelor și le deteriorează, modifică activitatea multor hormoni și enzime, ceea ce se explică prin capacitatea sa de a lega grupările sulfhidril (-SH). În plus, elementul patruzeci și opt, datorită apropierii razelor ionice de calciu și cadmiu, este capabil să înlocuiască calciul în țesutul osos. Situația este aceeași și cu fierul, pe care și cadmiul este capabil să-l înlocuiască. Din acest motiv, lipsa de calciu, zinc și fier din organism poate duce la o creștere a absorbției cadmiului din tractul gastrointestinal cu până la 15-20%. Se crede că o doză zilnică inofensivă de cadmiu pentru un adult este de 1 μg de cadmiu per 1 kg de greutate corporală; cantități mari de cadmiu sunt extrem de periculoase pentru sănătate.

Care sunt mecanismele de intrare a cadmiului și a compușilor săi în organism? Intoxicația apare atunci când se consumă apa (MPC pentru apa potabilă este de 0,01 mg/l), contaminată cu deșeuri care conțin cadmiu, precum și atunci când se consumă legume și cereale cultivate pe terenurile situate în apropierea rafinăriilor de petrol și a întreprinderilor metalurgice. Utilizarea ciupercilor din astfel de teritorii este deosebit de periculoasă, deoarece, potrivit unor informații, acestea sunt capabile să acumuleze mai mult de 100 mg de cadmiu per kg de greutate proprie. Fumatul este o altă sursă de cadmiu care pătrunde în organism, atât a fumătorului însuși, cât și a oamenilor din jurul lui, deoarece metalul este în fumul de tutun. Semnele caracteristice ale intoxicației cronice cu cadmiu sunt, după cum am menționat mai devreme, afectarea rinichilor, durerile musculare, distrugerea țesutului osos, anemie. Intoxicația alimentară acută cu cadmiu apare atunci când se iau doze mari mari cu alimente (15-30 mg) sau cu apă (13-15 mg). În același timp, există semne de gastroenterită acută - vărsături, durere și convulsii în regiunea epigastrică, cu toate acestea, cazurile de otrăvire fatală cu compuși de cadmiu ingerați cu alimente sunt necunoscute științei, dar conform estimărilor OMS, o doză unică letală poate fie 350-3500 mg. Mult mai periculoasă este otrăvirea cu cadmiu atunci când îi inhalăm vaporii (CdO) sau praful care conține cadmiu (de regulă, acest lucru se întâmplă în industriile asociate cu utilizarea cadmiului). Simptomele acestui tip de otrăvire includ edem pulmonar, dureri de cap, greață sau vărsături, frisoane, slăbiciune și diaree. Ca urmare a unor astfel de otrăviri, au fost înregistrate decese.

Antidotul pentru otrăvirea cu cadmiu este seleniul, care reduce absorbția elementului patruzeci și opt. Cu toate acestea, este necesar un aport echilibrat de seleniu, acest lucru se datorează faptului că excesul acestuia în organism duce la o scădere a conținutului de sulf, iar acest lucru va duce cu siguranță la faptul că cadmiul va fi din nou ușor absorbit de organism.

S-a descoperit că o țigară conține de la 1 la 2 μg de cadmiu. Se dovedește că o persoană care fumează cel puțin un pachet de țigări pe zi primește încă 20 mcg de cadmiu, cel puțin! Pericolul constă în faptul că asimilarea celui de-al patruzeci și optsprezecelea element prin plămâni este maximă - de la 10 la 20%, astfel, de la 2 la 4 μg de cadmiu sunt absorbite în corpul fumătorului cu fiecare pachet de țigări! Efectul cancerigen al nicotinei conținute în fumul de tutun, de regulă, este asociat cu prezența cadmiului și nu este reținut nici măcar de filtrele de cărbune.

Un exemplu de intoxicație cronică în masă cu cadmiu cu numeroase rezultate fatale a fost descris la sfârșitul anilor 1950. Pe teritoriul Japoniei au fost înregistrate cazuri de boală în masă, pe care localnicii au poreclit-o „itai-itai”, care poate fi tradus literal prin „oh-oh, cât de dureros!” Simptomele bolii au fost dureri severe de spate, care, după cum sa dovedit mai târziu, a fost cauzată de leziuni renale ireversibile; dureri musculare severe. Răspândirea pe scară largă a bolii și evoluția atât de severă a acesteia au fost cauzate de poluarea ridicată a mediului în Japonia la acea vreme și de specificul dietei japoneze (orezul și fructele de mare acumulează o cantitate mare de cadmiu). S-a constatat că cei care s-au îmbolnăvit de o boală ciudată consumau zilnic aproximativ 600 mcg de cadmiu!

În ciuda faptului că cadmiul este recunoscut drept una dintre cele mai toxice substanțe, acesta și-a găsit aplicație în medicină! Astfel, introdusă în pieptul unui pacient care suferă de insuficiență cardiacă, o baterie cu nichel-cadmiu furnizează energie unui stimulator mecanic al inimii. Comoditatea unei astfel de baterii este că pacientul nu trebuie să se întindă pe masa de operație pentru a o reîncărca sau înlocui. Pentru o funcționare neîntreruptă a bateriei, este suficient să puneți o jachetă magnetizată specială o dată pe săptămână, timp de doar o oră și jumătate.

Cadmiul este folosit în homeopatie, medicina experimentală, iar mai recent a început să fie folosit în crearea de noi medicamente anticancer.

Aliajul de lemn (Metal de lemn), care conține 50% bismut, 12,5% staniu, 25% plumb, 12,5% cadmiu, poate fi topit cu ușurință în apă clocotită. Aliajul a fost inventat în 1860 de un inginer englez nu foarte faimos B. Există mai multe fapte interesante legate de acest aliaj cu punct de topire scăzut: în primul rând, primele litere ale componentelor aliajului de lemn formează abrevierea VOSK și, în al doilea rând, destul de des, invenția este atribuită în mod eronat omonimului lui B. Wood - faimosul Fizicianul american Robert Williams Wood, care s-a născut doar opt ani mai târziu.

Nu cu mult timp în urmă, cel de-al patruzeci și optsprezecelea element al sistemului periodic a intrat în „armamentul” Scotland Yard: cu ajutorul celui mai subțire strat de cadmiu, pulverizat pe suprafața de examinat, este posibil să se identifice rapid amprentele clare. a criminalului.

Oamenii de știință au stabilit un fapt atât de interesant: fierul cadmiu din atmosfera zonelor rurale are o rezistență la coroziune mult mai mare decât în ​​atmosfera zonelor industriale. Mai ales rapid, o astfel de acoperire se defectează dacă conținutul de anhidride sulfuroase sau sulfurice din aer crește.

În 1968, unul dintre oficialii americani de sănătate publică (Dr. Carroll) a descoperit o legătură directă între decesele cauzate de boli cardiovasculare și cadmiul atmosferic. El a ajuns la astfel de concluzii după ce a analizat date din 28 de orașe. În patru dintre ele - New York, Chicago, Philadelphia și Indianopolis - conținutul de cadmiu din aer a fost semnificativ mai mare decât în ​​alte orașe; proporţia deceselor din cauza bolilor de inimă a fost de asemenea mai mare.

Pe lângă măsurile „standard” de limitare a emisiilor de cadmiu în atmosferă, apă și sol (filtre și purificatoare la întreprinderi, îndepărtarea locuințelor și a câmpurilor de cultură din astfel de întreprinderi), oamenii de știință dezvoltă altele noi și promițătoare. Așa că oamenii de știință americani au plantat zambile de apă în golful râului Mississippi, crezând că cu ajutorul lor ar fi posibilă purificarea apei de elemente nedorite precum cadmiul și mercurul.

Poveste

Fiind în natură

Cadmiul este un element de obicei rar și destul de împrăștiat, conținutul mediu al acestui metal în scoarța terestră (clarke) este estimat la aproximativ 1,3 10–5% sau 1,6 10–5% în masă, rezultând că în litosfera de cadmiul este de aproximativ 130 mg / t. Există atât de puțin cadmiu în intestinele planetei noastre încât chiar și germaniul, care este considerat rar, este de 25 de ori mai mult! Aproximativ aceleași rapoarte pentru cadmiu și cu alte metale rare: beriliu, cesiu, scandiu și indiu. Cadmiul este aproape în abundență de antimoniu (2 10–5%) și este de două ori mai abundent decât mercurul (8 10–6%).

Al patruzeci și opta element se caracterizează prin migrarea în apele subterane fierbinți împreună cu zincul (cadmiul este conținut sub formă de impuritate izomorfă în multe minerale și întotdeauna în minerale zinc) și alte elemente calcofile, adică elemente chimice predispuse la formarea de sulfuri naturale, selenide, telururi, sulfosaruri și uneori găsite în stare nativă. În plus, al patruzeci și opta element este concentrat în depozitele hidrotermale. Rocile vulcanice sunt destul de bogate în cadmiu, conținând până la 0,2 mg de cadmiu pe kg; Dintre rocile sedimentare, argila este cea mai bogată în elementul patruzeci și opt - până la 0,3 mg / kg (pentru comparație, calcarul conține cadmiu 0,035 mg / kg, gresii - 0,03 mg / kg). Conținutul mediu de cadmiu din sol este de 0,06 mg/kg. De asemenea, acest metal rar este prezent în apă - sub formă dizolvată (sulfat, clorură, azotat de cadmiu) și sub formă în suspensie ca parte a complexelor organo-minerale. În condiții naturale, cel de-al patruzeci și opta element pătrunde în apele subterane ca urmare a leșierii minereurilor de metale neferoase, precum și ca urmare a descompunerii plantelor și organismelor acvatice capabile să-l acumuleze. De la începutul secolului al XX-lea, poluarea antropică a apelor naturale cu cadmiu a devenit factorul predominant în afluxul de cadmiu în apă și sol. Conținutul de cadmiu din apă este influențat semnificativ de pH-ul mediului (în mediu alcalin, cadmiul precipită sub formă de hidroxid), precum și de procesele de sorbție. Din același motiv antropic, cadmiul este prezent și în aer. În zonele rurale, conținutul de cadmiu în aer este de 0,1-5,0 ng / m3 (1 ng sau 1 nanogram = 10-9 grame), în orașe - 2-15 ng / m3, în zonele industriale - de la 15 la 150 ng / m3. În principal, pătrunderea cadmiului în aerul atmosferic se datorează faptului că mulți cărbuni arși la centralele termice conțin acest element. Cadmiul precipită din aer și intră în apă și sol. Utilizarea îngrășămintelor minerale contribuie la creșterea conținutului de cadmiu din sol, deoarece aproape toate conțin impurități minore ale acestui metal. Din apă și sol, cadmiul intră în plante și organismele vii și mai departe de-a lungul lanțului trofic poate fi „furnizat” oamenilor.

Cadmiul are propriile sale minerale: howleyit, otavit CdCO3, montemponit CdO (conține 87,5% Cd), greenockite CdS (77,8% Cd), xantocroit CdS (H2O) x (77,2% Cd) cadmoselit CdSe (47% Cd) ). Cu toate acestea, nu formează propriile zăcăminte, ci sunt prezente sub formă de impurități în minereurile de zinc, cupru, plumb și polimetalice (mai mult de 50), care sunt principala sursă de producție industrială a celui de-al patruzeci și opta element. Mai mult, rolul principal îl au minereurile de zinc, unde concentrația de cadmiu variază de la 0,01 la 5% (în sfalerit ZnS). În cele mai multe cazuri, conținutul de cadmiu în sfalerit nu depășește 0,4 - 0,6%. Cadmiul se acumulează și în galenă (0,005 - 0,02%), stanită (0,003 - 0,2%), pirita (până la 0,02%), calcopirită (0,006 - 0,12%), totuși, din aceste sulfuri, cadmiul nu este de obicei recuperat.

Cadmiul este capabil să se acumuleze în plante (mai ales în ciuperci) și în organismele vii (în special în cele acvatice), din acest motiv, cadmiul poate fi găsit în rocile sedimentare marine - șisturi (Mansfeld, Germania). Resursele mondiale totale de cadmiu sunt estimate la 20 de milioane de tone, resursele industriale - la 600 de mii de tone.

Aplicație

Principalul consumator al celui de-al patruzeci și optsprezecelea element este producția de surse de curent chimic: baterii cu nichel-cadmiu și argint-cadmiu, celule plumb-cadmiu și mercur-cadmiu în bateriile de rezervă, celule normale Weston. Acumulatoarele de cadmiu-nichel (ACN) utilizate în industrie sunt una dintre cele mai solicitate printre alte surse de curent chimic. Plăcile negative ale unor astfel de baterii sunt realizate din grile de fier cu cadmiu spongios ca agent activ, iar plăcile pozitive sunt acoperite cu oxid de nichel. Electrolitul este o soluție de potasiu caustic (hidroxid de potasiu). Bateriile alcaline nichel-cadmiu sunt mai fiabile decât bateriile cu plumb-acid. Sursele de energie chimică care utilizează cadmiu se disting printr-o durată lungă de viață, funcționare stabilă și caracteristici electrice ridicate. Printre altele, reîncărcarea acestor baterii durează mai puțin de o oră! Cu toate acestea, AKN nu poate fi reîncărcat fără o descărcare preliminară completă și, în acest sens, desigur, sunt inferioare bateriilor cu hidrură metalică.

O altă zonă largă de aplicare a cadmiului este aplicarea de acoperiri anticorozive de protecție pe metale (placare cu cadmiu). Acoperirea cu cadmiu protejează în mod fiabil produsele din fier și oțel împotriva coroziunii atmosferice. În trecut, placarea cu cadmiu se realiza prin scufundarea metalului în cadmiu topit, procesul modern se realizează exclusiv prin mijloace electrolitice. Cele mai critice părți ale aeronavelor, navelor, precum și piesele și mecanismele concepute pentru a funcționa în climă tropicală sunt supuse la placare cu cadmiu. Se știe că unele proprietăți ale zincului și cadmiului sunt similare, totuși, acoperirea cu cadmiu are anumite avantaje față de acoperirea galvanizată: în primul rând, este mai rezistentă la coroziune și, în al doilea rând, este mai ușor să o faci uniformă și netedă. În plus, spre deosebire de zinc, cadmiul este stabil în medii alcaline. Placa de cadmiu este folosită destul de larg, dar există o zonă în care utilizarea unui strat de patruzeci și opt de elemente este strict interzisă - aceasta este industria alimentară. Acest lucru se datorează toxicității ridicate a cadmiului. Până la un anumit punct, răspândirea acoperirilor cu cadmiu a fost limitată dintr-un alt motiv - în timpul depunerii electrolitice a cadmiului pe o parte din oțel, hidrogenul conținut în electrolit poate pătrunde în metal și, după cum știți, acest element provoacă fragilitatea hidrogenului în oțeluri de înaltă rezistență, ducând la distrugerea neașteptată a metalului sub sarcină ... Problema a fost rezolvată de oamenii de știință sovietici de la Institutul de Chimie Fizică al Academiei de Științe a URSS. S-a dovedit că o adăugare nesemnificativă de titan (un atom de titan la o mie de atomi de cadmiu) protejează partea din oțel cu cadmiu de fragilizarea hidrogenului, deoarece titanul absoarbe tot hidrogenul din oțel în timpul procesului de acoperire.

Aproximativ o zecime din producția mondială de cadmiu este cheltuită pentru producția de aliaje. Punctul de topire scăzut este unul dintre motivele pentru utilizarea pe scară largă a cadmiului în aliajele cu punct de topire scăzut. Astfel, de exemplu, este aliajul de lemn, care conține 12,5% din al patruzeci și optsele element. Astfel de aliaje sunt folosite ca lipituri, ca material pentru producerea de piese turnate subtiri si complexe, in sistemele automate de stingere a incendiilor, pentru lipirea sticla pe metal. Lipiturile care conțin elementul patruzeci și opt sunt destul de rezistente la fluctuațiile de temperatură. O altă caracteristică distinctivă a aliajelor de cadmiu este proprietățile lor antifricțiune ridicate. Astfel, un aliaj care conține 99% cadmiu și 1% nichel este utilizat pentru fabricarea rulmenților care funcționează în motoare de automobile, avioane și marine. Deoarece cadmiul nu este suficient de rezistent la acizi, inclusiv la acizi organici conținuti în lubrifianți, aliajele pentru rulmenți pe bază de cadmiu sunt acoperite cu indiu. Aliarea cuprului cu mici adaosuri de cadmiu (mai puțin de 1%) face posibilă realizarea de fire mai rezistente la uzură pe liniile de transport electric. Astfel de adaosuri neglijabile de cadmiu pot crește semnificativ rezistența și duritatea cuprului, practic fără a-i deteriora proprietățile electrice. Amalgamul de cadmiu (o soluție de cadmiu în mercur) este folosit în tehnologia stomatologică pentru realizarea obturațiilor dentare.

În anii patruzeci ai secolului XX, cadmiul a dobândit un nou rol - au început să facă din el tije de control și de urgență ale reactoarelor nucleare. Motivul pentru care elementul patruzeci și opt a devenit un material strategic în cel mai scurt timp posibil a fost pentru că absoarbe foarte bine neutronii termici. Dar primele reactoare de la începutul „epocii atomice” au funcționat exclusiv pe neutroni termici. Abia mai târziu a devenit clar că reactoarele cu neutroni rapizi sunt mai promițătoare atât pentru ingineria energetică, cât și pentru obținerea combustibilului nuclear - 239Pu, iar cadmiul este neputincios împotriva neutronilor rapizi, nu îi întârzie. Cu toate acestea, chiar și pe vremea reactoarelor termice, cadmiul și-a pierdut rolul dominant, făcând loc borului și compușilor săi.

Aproximativ 20% cadmiu (sub formă de compuși) este folosit pentru producerea coloranților anorganici. Sulfura de cadmiu CdS este un colorant mineral important numit anterior galben de cadmiu. Deja la începutul secolului al XX-lea, se știa că se poate obține galben de cadmiu în șase nuanțe, de la galben lămâie la portocaliu. Vopselele rezultate sunt rezistente la alcalii slabi și la acizi și sunt complet insensibile la hidrogen sulfurat. Vopselele pe bază de CdS au fost folosite în multe domenii - vopsire, tipărire, vopsire pe porțelan, erau folosite pentru acoperirea vagoanelor de pasageri, ferindu-le de fumul locomotivei cu abur. Coloranții care conțin sulfură de cadmiu au fost utilizați în industria textilă și a săpunului. Cu toate acestea, în prezent, sulfura de cadmiu destul de scumpă este adesea înlocuită cu coloranți mai ieftini - cadmopon (un amestec de sulfură de cadmiu și sulfat de bariu) și litopon de zinc-cadmiu (aceeași compoziție ca și cadmopon, plus sulfură de zinc). Un alt compus al celui de-al patruzeci și optsprezecelea element, seleniura de cadmiu CdSe, este folosit ca vopsea roșie. Cu toate acestea, nu numai în producția de coloranți, compușii celui de-al patruzeci și optul element și-au găsit aplicația - sulfura de cadmiu, de exemplu, este folosită și pentru producerea de celule solare cu film, a căror eficiență este de aproximativ 10-16%. În plus, CdS este un material termoelectric destul de bun care este folosit ca componentă a materialelor semiconductoare și a fosforilor. Uneori, cadmiul este folosit în tehnologia criogenică datorită conductivității sale termice maxime (față de alte metale) aproape de zero absolut.

Productie

Principalii „furnizori” ai celui de-al patruzeci și optsprezecelea element sunt produse secundare ale prelucrării minereurilor de zinc, cupru-zinc și plumb-zinc. În ceea ce privește mineralele intrinseci de cadmiu, singurul de interes în obținerea celui de-al patruzeci și optulea element este greenockite CdS, așa-numita „cadmium blende”. Greenockite este extras împreună cu faerita în timpul dezvoltării minereurilor de zinc. În timpul procesării, cadmiul se acumulează în produsele secundare ale procesului, de unde este apoi recuperat. La procesarea minereurilor polimetalice, așa cum am menționat mai devreme, cadmiul este un produs secundar al producției de zinc. Acestea sunt fie turte de cupru-cadmiu (precipitate metalice obținute ca urmare a epurării soluțiilor de sulfat de zinc ZnSO4 prin acțiunea prafului de zinc), care conțin de la 2 până la 12% Cd, fie păsărițe (fracții volatile formate în timpul distilării zincului). ), conţinând de la 0,7 la 1,1% cadmiu. Cele mai bogate în element patruzeci și opt sunt concentratele obținute în timpul purificării de rectificare a zincului; ele pot conține până la 40% cadmiu. Din turte de cupru-cadmiu și alte produse cu un conținut ridicat de element patruzeci și opt, este de obicei levigat cu acid sulfuric H2SO4 cu aerare simultană cu aer. Procesul se desfășoară în prezența unui agent oxidant - minereu de mangan sau nămol de mangan reciclat din băile de electroliză.

În plus, cadmiul este extras din praful topitoriilor de plumb și cupru (poate conține de la 0,5 la 5% și, respectiv, de la 0,2 la 0,5% cadmiu). În astfel de cazuri, praful este de obicei tratat cu acid sulfuric concentrat H2SO4, iar apoi sulfatul de cadmiu rezultat este levigat cu apă. Din soluția de sulfat de cadmiu obținută se precipită un burete de cadmiu prin acțiunea prafului de zinc, după care se dizolvă în acid sulfuric și soluția este purificată de impurități prin acțiunea carbonatului de sodiu Na2CO3 sau a oxidului de zinc ZnO, se poate și utilizați metode de schimb ionic. Cadmiul metalic este izolat prin electroliză pe catozi de aluminiu sau prin reducere cu zinc (deplasarea oxidului de cadmiu CdO cu zinc din soluții de CdSO4) folosind reactoare-separatoare centrifugale. Rafinarea cadmiului metalic constă de obicei în retopirea metalului sub un strat de alcali (pentru a îndepărta zincul și plumbul), în timp ce se poate folosi Na2CO3; prelucrarea topiturii cu aluminiu (pentru a îndepărta nichelul) și clorură de amoniu NH4Cl (pentru îndepărtarea taliului). Cadmiul de puritate mai mare este obținut prin rafinare electrolitică cu purificare intermediară a electrolitului, care se realizează prin schimb de ioni sau extracție; rectificarea metalelor (de obicei sub presiune redusă), topirea zonelor sau alte metode de cristalizare. Combinând metodele de purificare de mai sus, se poate obține cadmiu metalic cu un conținut de impurități principale (zinc, cupru și altele) de numai 10-5% în greutate. În plus, pentru purificarea celui de-al patruzeci și optulea element, pot fi utilizate metodele de electrotransfer în cadmiu lichid, electrorafinare într-o topitură de hidroxid de sodiu NaOH și electroliza amalgamului. Atunci când se combină topirea zonei cu electrotransportul, poate avea loc separarea izotopilor de cadmiu împreună cu purificarea.

Producția globală de cadmiu este în mare măsură legată de amploarea producției de zinc și a crescut semnificativ în ultimele decenii - conform datelor din 2006, lumea a produs aproximativ 21 de mii de tone de cadmiu, în timp ce în 1980 această cifră era de numai 15 mii de tone. Creșterea consumului de al patruzeci și optsprezecelea element continuă până în prezent. Principalii producători ai acestui metal sunt țările din Asia: China, Japonia, Coreea, Kazahstan. Acestea reprezintă 12 mii de tone din producția totală. Rusia, Canada și Mexic pot fi considerate, de asemenea, mari producători de cadmiu. Schimbarea producției de masă de cadmiu către Asia se datorează faptului că în Europa a avut loc o reducere a utilizării celui de-al patruzeci și opta element, iar în regiunea asiatică, dimpotrivă, cererea de elemente de nichel-cadmiu este în creștere. , ceea ce îi obligă pe mulți să transfere producția în țările asiatice.

Proprietăți fizice

Cadmiul este un metal alb-argintiu care aruncă albastru pe o tăietură proaspătă, dar se pătește în aer datorită formării unei pelicule protectoare de oxid. Cadmiul este un metal destul de moale - este mai dur decât staniul, dar mai moale decât zincul, este foarte posibil să îl tăiați cu un cuțit. Împreună cu moliciunea, cel de-al patruzeci și optulea element are calități atât de importante pentru industrie precum maleabilitatea și ductilitatea - se rulează perfect în foi și se întinde într-un fir și poate fi lustruit fără probleme. Când este încălzit peste 80 ° C, cadmiul își pierde elasticitatea și atât de mult încât poate fi măcinat cu ușurință în pulbere. Duritatea Mohs a cadmiului este de două, duritatea Brinell (pentru proba recoaptă) este de 200-275 MPa. Rezistență la tracțiune 64 MN / m2 sau 6,4 kgf / mm2, alungire 50% (la 20 ° C), limită de curgere 9,8 MPa.

Cadmiul are o rețea cristalină compactă hexagonală, cu perioade: a = 0,296 nm, c = 0,563 nm, raport c / a = 1,882, z = 2, energia rețelei cristaline 116 μJ / kmol. Grupa spațială C6 / mmm, rază atomică 0,156 nm, rază ionică Cd2 + 0,099 nm, volum atomic 13,01 ∙ 10-6 m3 / mol. O tijă de cadmiu pur, atunci când este îndoită, emite un trosnet slab precum staniul ("strigătul de staniu") - este vorba de microcristale metalice care se freacă unele de altele, dar orice impurități din metal distrug acest efect. În general, din punct de vedere al proprietăților sale fizice, chimice și farmacologice, cadmiul aparține grupului de metale grele, având cele mai multe asemănări cu zincul și mercurul.

Punctul de topire al patruzeci și opta element (321,1 ° C) este destul de scăzut și poate fi comparat cu temperaturile de topire ale plumbului (327,4 ° C) sau taliului (303,6 ° C). Cu toate acestea, diferă de temperaturile de topire ale metalelor similare într-un număr de proprietăți - mai scăzută decât cea a zincului (419,5 ° C), dar mai mare decât cea a staniului (231,9 ° C). Punctul de fierbere al cadmiului este, de asemenea, scăzut - doar 770 ° C, ceea ce este destul de interesant - pentru plumb, ca majoritatea altor metale, diferența dintre punctele de topire și de fierbere este mare. Astfel, plumbul are un punct de fierbere (1745 ° C) de 5 ori mai mare decât punctul său de topire, iar staniul, al cărui punct de fierbere este de 2 620 ° C, este de 11 ori mai mare decât punctul său de topire! În același timp, zincul, similar cu cadmiul, are un punct de fierbere de numai 960 ° C la un punct de topire de 419,5 ° C. Coeficientul de dilatare termică pentru cadmiu este de 29,8 10-6 (la o temperatură de 25 ° C). Sub 0,519 K, cadmiul devine supraconductor. Conductivitatea termică a celui de-al patruzeci și optulea element la 0 ° C este de 97,55 W / (m K) sau 0,233 cal / (cm sec ° C). Capacitatea termică specifică a cadmiului (la o temperatură de 25 ° C) este de 225,02 J / (kg K) sau 0,055 cal / (g ° C). Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice a celui de-al patruzeci și optsprezecelea element în intervalul de temperatură de la 0 ° C la 100 ° C este 4,3 10-3, rezistența electrică specifică a celui de-al patruzeci și optulea element (la o temperatură de 20 ° C) este 7,4 10-8 ohm m (7,4 10-6 ohm cm). Cadmiul este diamagnetic, susceptibilitatea sa magnetică este de -0,176,10-9 (la o temperatură de 20 ° C). Potențialul standard al electrodului este de -0,403 V. Electronegativitatea cadmiului este de 1,7. Secțiunea transversală efectivă a captării neutronilor termici este de 2450-2900-10 ~ 28 m2. Funcția de lucru a electronilor = 4,1 eV.

Densitatea (la temperatura camerei) a patruzeci și opt de element este de 8,65 g / cm3, ceea ce face posibilă clasificarea cadmiului ca metal greu. Conform clasificării lui N. Reimers, metalele cu o densitate mai mare de 8 g/cm3 ar trebui considerate grele. Astfel, metalele grele includ Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Și deși cadmiul este mai ușor decât plumbul (densitate 11,34 g/cm3) sau mercurul (13,546 g/cm3), este mai greu decât staniul (7,31 g/cm3).

Proprietăți chimice

În compușii chimici, cadmiul prezintă întotdeauna valență 2 (configurația stratului exterior de electroni este 5s2) - adevărul este că atomii elementelor subgrupului secundar al celui de-al doilea grup (zinc, cadmiu, mercur), precum și atomii elementelor subgrupului de cupru, au subnivelul d al celui de-al doilea în afara electronicului stratul este complet umplut. Cu toate acestea, pentru elementele subgrupului de zinc, acest subnivel este deja destul de stabil și îndepărtarea electronilor din acesta necesită o cheltuială foarte mare de energie. O altă trăsătură caracteristică a elementelor subgrupului de zinc, care le apropie de elementele subgrupului de cupru, este tendința lor de a forma complexe.

După cum sa menționat deja, al patruzeci și optsprezecelea element este situat în aceeași grupă a tabelului periodic cu zinc și mercur, ocupând un loc intermediar între ele, din acest motiv o serie de proprietăți chimice ale tuturor acestor elemente sunt similare. De exemplu, oxizii și sulfurile acestor metale sunt practic insolubile în apă.

În aer uscat, cadmiul este stabil, dar în aer umed, pe suprafața metalului se formează încet o peliculă subțire de oxid de CdO, care protejează metalul de oxidarea ulterioară. Cu incandescență puternică, cadmiul se arde, transformându-se și în oxid de cadmiu - o pulbere cristalină de la maro deschis la maro închis (diferența de culoare se datorează parțial dimensiunii particulelor, dar într-o măsură mai mare este rezultatul defectelor rețelei cristaline), densitatea CdO este de 8,15 g/cm3; peste 900 ° C, oxidul de cadmiu este volatil, iar la 1570 ° C se sublimează complet. Vaporii de cadmiu reacţionează cu vaporii de apă pentru a produce hidrogen.

Acizii interacționează cu cadmiul pentru a forma săruri ale acestui metal. Acidul azotic HNO3 dizolvă cu ușurință al patruzeci și optulea element, în timp ce oxidul azotic este eliberat și se formează nitrat, care dă hidratul Cd (NO3) 2 4H2O. Dintre alți acizi - clorhidric și sulfuric diluat - cadmiul înlocuiește lent hidrogenul, acest lucru se explică prin faptul că în seria de tensiuni al patruzeci și optsprezecelea element este mai departe decât zincul, dar înaintea hidrogenului. Spre deosebire de zinc, cadmiul nu interacționează cu soluțiile alcaline. Cadmiul reduce azotatul de amoniu NH4NO3 în soluții concentrate la nitrat de amoniu NH4NO2. Peste punctul de topire, cadmiul se combină direct cu halogenii pentru a forma compuși incolori - halogenuri de cadmiu. CdCl2, CdBr2 și CdI2 se dizolvă foarte ușor în apă (53,2% din masă la 20 ° C), mult mai greu de dizolvat fluorură de cadmiu CdF2 (4,06% din masă la 20 ° C), care este complet insolubilă în etanol. Poate fi obținut prin acțiunea fluorului asupra unui metal sau a acidului fluorhidric asupra carbonatului de cadmiu. Clorura de cadmiu se obține prin reacția cadmiului cu acid clorhidric concentrat sau prin clorurarea unui metal la 500 ° C. Bromura de cadmiu este produsă prin bromurarea metalului sau prin acțiunea bromurii de hidrogen asupra carbonatului de cadmiu. Când este încălzit, cadmiul reacţionează cu sulful, formând sulfură CdS (de la galben-lămâie la roşu portocaliu), insolubilă în apă şi acizi diluaţi. La fuziunea cadmiului cu fosfor și arsen, se formează fosfuri și arseniuri ale compozițiilor Cd3P2 și, respectiv, CdAs2 și, respectiv, antimoniură de cadmiu cu antimoniu. Cadmiul nu reacționează cu hidrogenul, azotul, carbonul, siliciul și borul. S-au obţinut căi indirecte descompunându-se cu uşurinţă la încălzire hidrură CdH2 şi nitrură Cd3N2.

Soluțiile de săruri de cadmiu sunt acide datorită hidrolizei, alcaliile caustice precipită din ele hidroxidul alb Cd (OH) 2. Când este expus la soluții alcaline foarte concentrate, este transformat în hidroxocadmate, cum ar fi Na2. Hidroxidul de cadmiu reacţionează cu amoniacul formând complecşi solubili:

Cd (OH)2 + 6NH3H2O ​​→ (OH)2 + 6H2O

În plus, Cd (OH) 2 intră în soluție sub acțiunea cianurilor alcaline. Peste 170 ° C, se descompune în CdO. Interacțiunea hidroxidului de cadmiu cu peroxidul de hidrogen într-o soluție apoasă duce la formarea de peroxizi de diferite compoziții.

DEFINIȚIE

Cadmiu situat în perioada a cincea a grupei II a subgrupei secundare (B) a Tabelului periodic.

Se referă la elemente d-familii. Metal. Denumirea - Cd. Numărul de serie este 48. Masa atomică relativă este de 112,41 amu.

Structura electronică a atomului de cadmiu

Atomul de cadmiu este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv (+48), în interiorul căruia se află 48 de protoni și 64 de neutroni, iar în jurul, pe cinci orbite, se mișcă 48 de electroni.

Fig. 1. Structura schematică a atomului de cadmiu.

Distribuția orbitală a electronilor este următoarea:

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

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

Electronii de valență ai unui atom de cadmiu sunt electroni localizați la 4 d- și 5 s-orbitali. Diagrama energetică a stării fundamentale ia următoarea formă:

Electronii de valență ai atomului de cadmiu pot fi caracterizați printr-un set de patru numere cuantice: n(cuantumul principal), l(orbital), m l(magnetic) și s(a învârti):

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Conținutul articolului

CADMIUM(Cadmiu) Cd, - element chimic din grupa II a sistemului periodic. Număr atomic 48, masă atomică relativă 112,41. Cadmiul natural este format din opt izotopi stabili: 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%) și 116 Cd (7,58%). Starea de oxidare este +2, rareori +1.

Cadmiul a fost descoperit în 1817 de chimistul german Stromeyer Friedrich (1776–1835).

La verificarea oxidului de zinc produs de una dintre fabricile Schoenebeck, s-a bănuit că acesta conține o impuritate de arsenic. Când medicamentul a fost dizolvat în acid și trecut printr-o soluție de hidrogen sulfurat, a precipitat un precipitat galben, similar cu sulfurile de arsen; cu toate acestea, o examinare mai amănunțită a arătat că acest element era absent. Pentru o concluzie finală, o probă de oxid de zinc suspect și alte preparate de zinc (inclusiv carbonat de zinc) din aceeași fabrică au fost trimise lui Friedrich Stromeyer, care din 1802 deținea Departamentul de Chimie la Universitatea din Göttingen și postul de inspector general al farmacii hanovriene.

Prin calcinarea carbonatului de zinc, Stromeyer a obținut un oxid, dar nu alb, așa cum ar fi trebuit, ci gălbui. El a presupus că culoarea a fost cauzată de un amestec de fier, dar s-a dovedit că nu există fier. Stromeyer a analizat pe deplin preparatele de zinc și a constatat că culoarea galbenă se datorează unui nou element. A fost numit după minereul de zinc în care a fost găsit: cuvântul grecesc kadmeia, „pământ de cadmiu” este numele antic pentru smithsonite ZnCO 3. Potrivit legendei, acest cuvânt provine de la numele fenicianului Cadmus, care se presupune că a fost primul care a găsit piatra de zinc și a observat capacitatea acesteia de a da cuprului (atunci când este topit din minereu) o culoare aurie. Eroul mitologiei grecești antice a fost numit și: conform uneia dintre legende, Cadmus l-a învins pe Dragon într-un duel dificil și a construit pe pământurile sale cetatea Cadmeus, în jurul căreia a crescut apoi orașul de șapte ori Teba.

Abundența cadmiului în natură și extracția sa industrială.

Conținutul de cadmiu din scoarța terestră este de 1,6 · 10 -5%. Are o prevalență apropiată de antimoniu (2 · 10 –5%) și de două ori mai frecvent decât mercurul (8 · 10 –6%). Cadmiul se caracterizează prin migrarea în apele subterane fierbinți împreună cu zincul și alte elemente chimice predispuse la formarea de sulfuri naturale. Se concentrează în depozitele hidrotermale. Rocile vulcanice conțin până la 0,2 mg de cadmiu pe kg; dintre rocile sedimentare, argilele sunt cele mai bogate în cadmiu - până la 0,3 mg / kg, într-o măsură mai mică - calcare și gresii (aproximativ 0,03 mg / kg). Conținutul mediu de cadmiu din sol este de 0,06 mg/kg.

Cadmiul are propriile sale minerale - greenockite CdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO. Cu toate acestea, ele nu își formează propriile depozite. Singura sursă semnificativă din punct de vedere industrial de cadmiu sunt minereurile de zinc, unde este conținut într-o concentrație de 0,01–5%. Cadmiul se acumulează și în galenă (până la 0,02%), calcopirită (până la 0,12%), pirit (până la 0,02%), stanită (până la 0,2%). Resursele mondiale totale de cadmiu sunt estimate la 20 de milioane de tone, resursele industriale - la 600 de mii de tone.

Caracterizarea unei substanțe simple și producția industrială de cadmiu metalic.

Cadmiul este un solid argintiu cu o strălucire albăstruie pe o suprafață proaspătă, metal moale, maleabil, ductil, se rulează bine în foi și este ușor de lustruit. La fel ca staniul, bețișoarele de cadmiu scot un trosnet când sunt îndoite. Se topește la 321,1 ° C, fierbe la 766,5 ° C, densitate - 8,65 g / cm 3, ceea ce îi permite să fie clasificat ca un metal greu.

În aer uscat, cadmiul este stabil. În aerul umed, se estompează rapid, iar când este încălzit, interacționează ușor cu oxigenul, sulful, fosforul și halogenii. Cadmiul nu reacționează cu hidrogenul, azotul, carbonul, siliciul și borul.

Vaporii de cadmiu interacționează cu vaporii de apă pentru a elibera hidrogen. Acizii dizolvă cadmiul pentru a forma săruri ale acestui metal. Cadmiul reduce azotatul de amoniu în soluții concentrate la nitrat de amoniu. Este oxidat în soluție apoasă de cationii unor metale, precum cuprul (II) și fierul (III). Spre deosebire de zinc, cadmiul nu interacționează cu soluțiile alcaline.

Principalele surse de cadmiu sunt produsele intermediare ale producției de zinc. Precipitatele metalice obtinute in urma purificarii solutiilor de sulfat de zinc prin actiunea prafului de zinc contin 2–12% cadmiu. Fracțiile formate în timpul distilării zincului conțin 0,7-1,1% cadmiu, iar în fracțiile obținute la purificarea prin rectificare a zincului - până la 40% cadmiu. Cadmiul este extras și din praful topitoriilor de plumb și cupru (poate conține până la 5%, respectiv 0,5% cadmiu). Praful este de obicei tratat cu acid sulfuric concentrat și apoi sulfatul de cadmiu este levigat cu apă.

Un burete de cadmiu este precipitat din soluțiile de sulfat de cadmiu prin acțiunea prafului de zinc, apoi este dizolvat în acid sulfuric și soluția este purificată de impurități prin acțiunea oxidului de zinc sau a carbonatului de sodiu, precum și prin metode de schimb ionic. Cadmiul metalic este izolat prin electroliză pe catozi de aluminiu sau prin reducere cu zinc.

Pentru a îndepărta zincul și plumbul, cadmiul este topit sub un strat alcalin. Topitura este tratată cu aluminiu pentru a îndepărta nichelul și clorura de amoniu pentru a îndepărta taliul. Folosind metode suplimentare de purificare, este posibil să se obțină cadmiu cu un conținut de impurități de 10-5% în greutate.

Aproximativ 20 de mii de tone de cadmiu sunt produse anual. Volumul producției sale este în mare măsură legat de amploarea producției de zinc.

Cel mai important domeniu de aplicare a cadmiului este producerea de surse de curent chimic. Electrozii de cadmiu sunt folosiți în baterii și acumulatori. Plăcile negative ale bateriei nichel-cadmiu sunt realizate din ochiuri de fier cu cadmiu-burete ca agent activ. Plăcile pozitive sunt acoperite cu hidroxid de nichel. Electrolitul este o soluție de hidroxid de potasiu. Bateriile compacte pentru rachete ghidate sunt, de asemenea, fabricate pe bază de cadmiu și nichel, numai că în acest caz, nu fier, dar plasele de nichel sunt instalate ca bază.

Procesele care au loc într-o baterie alcalină nichel-cadmiu pot fi descrise prin ecuația generală:

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

Bateriile alcaline nichel-cadmiu sunt mai fiabile decât bateriile cu plumb (acid). Aceste surse de alimentare se disting prin caracteristici electrice ridicate, stabilitate de funcționare și durată lungă de viață. Ele pot fi încărcate în doar o oră. Cu toate acestea, bateriile cu nichel-cadmiu nu pot fi reîncărcate fără o pre-descărcare completă (sunt inferioare bateriilor cu hidrură metalică în acest sens).

Cadmiul este utilizat pe scară largă pentru aplicarea acoperirilor anticorozive pe metale, în special în cazul contactului acestora cu apa de mare. Sunt cadmizate cele mai importante părți ale navelor, avioanelor, precum și diverse produse destinate lucrului în climat tropical. Anterior, fierul și alte metale erau placate cu cadmiu prin imersarea produselor în cadmiu topit, acum acoperirea cu cadmiu este aplicată electrolitic.

Acoperirile cu cadmiu au mai multe avantaje față de acoperirile cu zinc: sunt mai rezistente la coroziune și mai ușor de făcut uniform și neted. Plasticitatea ridicată a unor astfel de acoperiri asigură etanșeitatea conexiunilor filetate. În plus, cadmiul, spre deosebire de zinc, este stabil într-un mediu alcalin.

Cu toate acestea, placarea cu cadmiu are propriile sale probleme. Când cadmiul este aplicat electrolitic pe o piesă de oțel, hidrogenul conținut în electrolit poate pătrunde în metal. Determină așa-numita fragilitate a hidrogenului în oțelurile de înaltă rezistență, ceea ce duce la ruperea neașteptată a metalului sub stres. Pentru a preveni acest fenomen, titanul este adăugat la acoperirile cu cadmiu.

În plus, cadmiul este toxic. Prin urmare, deși farfuria de cadmiu este folosită destul de larg, este interzisă utilizarea acesteia pentru fabricarea ustensilelor de bucătărie și a recipientelor pentru alimente.

Aproximativ o zecime din producția mondială de cadmiu este cheltuită pentru producția de aliaje. Aliajele de cadmiu sunt utilizate în principal ca materiale antifricțiune și lipituri. Aliajul care conține 99% cadmiu și 1% nichel este utilizat pentru fabricarea rulmenților care funcționează în automobile, avioane și motoare marine la temperaturi ridicate. Deoarece cadmiul nu este suficient de rezistent la acizi, inclusiv la acizi organici conținuti în lubrifianți, uneori aliajele de rulmenți pe bază de cadmiu sunt acoperite cu indiu.

Aliarea cuprului cu mici adaosuri de cadmiu face posibilă realizarea firelor pe liniile electrice de transport mai rezistente la uzură. Cuprul cu adaos de cadmiu aproape că nu diferă în conductivitate electrică de cuprul pur, dar își depășește vizibil rezistența și duritatea.

Cadmiul este inclus în metalul Wood, care conține 50% bismut, 25% plumb, 12,5% staniu, 12,5% cadmiu.Aliajul lemnului poate fi topit în apă clocotită.În mod curios, primele litere ale componentelor din aliajul Wood's formează abrevierea WAX.A fost inventată în 1860 de către nu foarte faimosul inginer englez B. Wood.Această invenție este adesea atribuită greșit omonimului său - faimosul fizician american Robert Williams Wood, care s-a născut doar opt ani mai târziu.Cadmiu cu punct de topire scăzut. aliajele sunt folosite ca material pentru turnări subțiri și complexe, în sistemele automate de stingere a incendiilor, pentru lipirea sticlă pe metal Lipiturile care conțin cadmiu sunt destul de rezistente la fluctuațiile de temperatură.

O creștere bruscă a cererii de cadmiu a început în anii 1940 și a fost asociată cu utilizarea cadmiului în industria nucleară - s-a dovedit că absoarbe neutroni și a început să producă tije de control și de urgență ale reactoarelor nucleare din el. Capacitatea cadmiului de a absorbi neutroni cu energii strict definite este utilizată în studiul spectrelor energetice ale fasciculelor de neutroni.

Compuși de cadmiu.

Cadmiul formează compuși binari, săruri și numeroși compuși complecși, inclusiv organometalici. În soluții, sunt asociate moleculele multor săruri, în special halogenuri. Soluțiile au un mediu slab acid datorită hidrolizei. Sub acțiunea soluțiilor alcaline, începând de la pH 7–8, precipită sărurile bazice.

Oxid de cadmiu CdO se obține prin interacțiunea unor substanțe simple sau prin calcinarea hidroxidului sau carbonatului de cadmiu. În funcție de „istoria termică”, acesta poate fi galben verzui, maro, roșu sau aproape negru. Acest lucru se datorează parțial dimensiunii particulelor, dar este în mare parte rezultatul defectelor rețelei. Peste 900 ° C, oxidul de cadmiu este volatil, iar la 1570 ° C se sublimează complet. Are proprietăți semiconductoare.

Oxidul de cadmiu este ușor solubil în acizi și slab în alcali; este ușor redus de hidrogen (la 900 ° C), monoxid de carbon (peste 350 ° C), carbon (peste 500 ° C).

Oxidul de cadmiu este utilizat ca material pentru electrozi. Face parte din uleiurile și amestecurile lubrifiante pentru obținerea paharelor speciale. Oxidul de cadmiu catalizează o serie de reacții de hidrogenare și dehidrogenare.

Hidroxid de cadmiu Cd (OH)2 precipită ca un precipitat alb din soluții apoase de săruri de cadmiu (II) la adăugarea de alcali. Când este expus la soluții alcaline foarte concentrate, este transformat în hidroxocadmate, cum ar fi Na2. Hidroxidul de cadmiu reacţionează cu amoniacul formând complecşi solubili:

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

În plus, hidroxidul de cadmiu intră în soluție sub acțiunea cianurilor alcaline. Peste 170 ° C, se descompune în oxid de cadmiu. Interacțiunea hidroxidului de cadmiu cu peroxidul de hidrogen într-o soluție apoasă duce la formarea de peroxizi de diferite compoziții.

Hidroxidul de cadmiu este utilizat pentru a obține alți compuși ai cadmiului, precum și un reactiv analitic. Face parte din electrozii de cadmiu din sursele de curent. În plus, hidroxidul de cadmiu este utilizat în paharele și emailurile decorative.

Fluorura de cadmiu CdF 2 este ușor solubil în apă (4,06% în greutate la 20 ° C), insolubil în etanol. Poate fi obținut prin acțiunea fluorului asupra unui metal sau a acidului fluorhidric asupra carbonatului de cadmiu.

Fluorura de cadmiu este folosită ca material optic. Este inclus în unele pahare și fosfor, precum și în electroliți solizi din sursele de curent chimic.

Clorura de cadmiu CdCl2 este ușor solubil în apă (53,2% în greutate la 20°C). Natura sa covalentă este responsabilă pentru un punct de topire relativ scăzut (568,5 ° C), precum și pentru solubilitatea în etanol (1,5% la 25 ° C).

Clorura de cadmiu se obține prin reacția cadmiului cu acid clorhidric concentrat sau prin clorurarea unui metal la 500 ° C.

Clorura de cadmiu este o componentă a electroliților din celulele galvanice cu cadmiu și a absorbanților în cromatografia în gaz. Face parte din unele soluții în fotografie, catalizatori în sinteza organică, fluxuri pentru creșterea cristalelor semiconductoare. Este folosit ca mordant pentru vopsirea și imprimarea țesăturilor. Compușii organici ai cadmiului sunt obținuți din clorură de cadmiu.

Bromură de cadmiu CdBr 2 formează cristale solzoase cu o strălucire sidefată. Este foarte higroscopic, foarte solubil în apă (52,9% în greutate la 25 ° C), metanol (13,9% în greutate la 20 ° C), etanol (23,3% în greutate la 20 ° C).

Bromura de cadmiu se obține prin bromurarea metalului sau prin acțiunea bromurii de hidrogen asupra carbonatului de cadmiu.

Bromura de cadmiu servește ca catalizator în sinteza organică, este un stabilizator pentru emulsii fotografice și o componentă a compozițiilor virulente în fotografie.

Iodură de cadmiu CdI 2 formează cristale strălucitoare, cu frunze, cu o structură cristalină stratificată (bidimensională). Sunt cunoscute până la 200 de politipuri de iodură de cadmiu, care diferă în succesiunea de aranjare a straturilor cu cea mai apropiată împachetare hexagonală și cubică.

Spre deosebire de alți halogeni, iodura de cadmiu nu este higroscopică. Se dizolvă bine în apă (46,4% din greutate la 25 ° C). Iodura de cadmiu se obține prin iodură de metal prin încălzire sau în prezența apei, precum și prin acțiunea iodurii de hidrogen asupra carbonatului sau oxidului de cadmiu.

Iodura de cadmiu servește ca catalizator în sinteza organică. Este o componentă a compozițiilor pirotehnice și a lubrifianților.

Sulfura de cadmiu CdS a fost probabil primul compus al acestui element de care industria a devenit interesată. Formează cristale de la galben lămâie la roșu portocaliu. Sulfura de cadmiu are proprietăți semiconductoare.

Acest compus este practic insolubil în apă. De asemenea, este rezistent la acțiunea soluțiilor de alcaline și a majorității acizilor.

Sulfura de cadmiu se obține prin interacțiunea vaporilor de cadmiu și sulf, precipitarea din soluții sub acțiunea hidrogenului sulfurat sau a sulfurei de sodiu, reacțiile dintre compușii de cadmiu și organosulfuri.

Sulfura de cadmiu este un colorant mineral important; anterior a fost numit galben de cadmiu.

În afacerea de pictură, galbenul de cadmiu a devenit mai târziu utilizat pe scară largă. În special, a fost folosită la vopsirea mașinilor de pasageri, deoarece, printre alte avantaje, această vopsea a rezistat bine la fumul locomotivei cu abur. Sulfura de cadmiu a fost folosită și ca colorant în industria textilă și a săpunului. Dispersiile coloidale corespunzătoare au fost utilizate pentru a obține pahare colorate transparente.

În ultimii ani, sulfura de cadmiu pură a fost înlocuită cu pigmenți mai ieftini - cadmopon și litopon zinc-cadmiu. Cadmopon este un amestec de sulfură de cadmiu și sulfat de bariu. Se obține prin amestecarea a două săruri solubile - sulfat de cadmiu și sulfură de bariu. Rezultatul este un precipitat care conține două săruri insolubile:

CdSO 4 + BaS = CdSЇ + BaSO 4 Ї

Litoponul de zinc-cadmiu conține și sulfură de zinc. La fabricarea acestui colorant, trei săruri precipită simultan. Lithopon este crem sau fildeș.

Prin adăugarea de seleniră de cadmiu, sulfură de zinc, sulfură de mercur și alți compuși, sulfura de cadmiu dă pigmenți stabili termic, cu o culoare strălucitoare de la galben pal la roșu închis.

Sulfura de cadmiu conferă flăcării o culoare albastră. Această proprietate este folosită în pirotehnică.

În plus, sulfura de cadmiu este utilizată ca mediu activ în laserele semiconductoare. Se întâmplă ca material pentru fabricarea de fotocelule, celule solare, fotodiode, LED-uri, fosfori.

Selenura de cadmiu CdSe formează cristale roșu închis. Nu se dizolvă în apă, se descompune cu acizi clorhidric, azotic și sulfuric. Selenura de cadmiu se obține prin topirea unor substanțe simple sau din cadmiu și seleniu gazos, precum și prin precipitarea dintr-o soluție de sulfat de cadmiu sub acțiunea seleniurei de hidrogen, reacția sulfurei de cadmiu cu acidul selenos și interacțiunea dintre compușii de cadmiu și organoseleniu. .

Selenura de cadmiu este un fosfor. Servește ca mediu activ în laserele semiconductoare, este un material pentru fabricarea de fotorezistoare, fotodiode, celule solare.

Selenura de cadmiu este un pigment pentru emailuri, glazuri și vopsele artistice. Sticla rubin este colorată cu seleniră de cadmiu. El a fost, și nu oxidul de crom, ca în rubinul însuși, cel care a făcut stelele de la Kremlinul din Moscova roșu-rubiniu.

Telurura de cadmiu CdTe poate fi de culoare gri închis până la maro închis. Nu se dizolvă în apă, ci se descompune cu acizi concentrați. Se obține prin interacțiunea dintre cadmiul lichid sau gazos și telurul.

Telurura de cadmiu, care are proprietăți semiconductoare, este folosită ca detector de raze X și de raze gamma, iar telurura de mercur-cadmiu a găsit o aplicație largă (în special în scopuri militare) în detectoarele cu infraroșu pentru imagistica termică.

În caz de încălcare a stoichiometriei sau introducerea de impurități (de exemplu, atomi de cupru și clor), telurura de cadmiu capătă proprietăți fotosensibile. Este folosit în electrofotografie.

Compuși organici ai cadmiului CdR2 și CdRX (R = CH3, C2H5, C6H5 și alți radicali hidrocarburi, X sunt halogeni, OR, SR etc.) sunt obținute de obicei din reactivii Grignard corespunzători. Ele sunt mai puțin stabile termic decât omologii lor din zinc, dar sunt în general mai puțin reactive (de obicei nu sunt inflamabile în aer). Cel mai important domeniu de aplicare al acestora este producerea de cetone din cloruri acide.

Rolul biologic al cadmiului.

Cadmiul se găsește în organismele aproape tuturor animalelor (la animalele terestre este de aproximativ 0,5 mg la 1 kg de greutate, iar la animalele marine - de la 0,15 la 3 mg / kg). În același timp, este clasificat drept unul dintre cele mai toxice metale grele.

Cadmiul este concentrat în organism în principal în rinichi și ficat, în timp ce conținutul de cadmiu din organism crește odată cu înaintarea în vârstă. Se acumulează sub formă de complexe cu proteine ​​care sunt implicate în procesele enzimatice. Intrând în organism din exterior, cadmiul are un efect inhibitor asupra unui număr de enzime, distrugându-le. Acțiunea sa se bazează pe legarea grupului –SH a reziduurilor de cisteină în proteine ​​și inhibarea enzimelor SH. De asemenea, poate inhiba acțiunea enzimelor care conțin zinc prin înlocuirea zincului. Datorită apropierii razelor ionice ale calciului și cadmiului, poate înlocui calciul în țesutul osos.

Oamenii sunt otrăviți cu cadmiu prin consumul de apă contaminată cu deșeuri care conțin cadmiu, precum și legume și cereale care cresc pe terenurile situate în apropierea rafinăriilor de petrol și a întreprinderilor metalurgice. Ciupercile au o capacitate specială de a acumula cadmiu. Potrivit unor rapoarte, conținutul de cadmiu din ciuperci poate ajunge la unități, zeci și chiar 100 sau mai multe miligrame per kg de greutate proprie. Compușii de cadmiu se numără printre substanțele nocive din fumul de tutun (o țigară conține 1-2 μg de cadmiu).

Un exemplu clasic de intoxicație cronică cu cadmiu este o boală descrisă pentru prima dată în Japonia în anii 1950 și numită itai-itai. Boala a fost însoțită de dureri severe în regiunea lombară, dureri musculare. Au existat, de asemenea, semne caracteristice de afectare ireversibilă a rinichilor. Au fost înregistrate sute de decese itai-itai. Boala s-a răspândit din cauza poluării mari a mediului din Japonia la acea vreme și a specificului dietei japoneze - în principal orez și fructe de mare (sunt capabile să acumuleze cadmiu în concentrații mari). Studiile au arătat că cei afectați de itai-itai consumau până la 600 mcg de cadmiu pe zi. Ulterior, ca urmare a măsurilor de protecție a mediului, frecvența și severitatea sindroamelor precum „itai-itai” au scăzut semnificativ.

În Statele Unite, s-a găsit o relație între cadmiul atmosferic și frecvența deceselor din cauza bolilor cardiovasculare.

Se crede că aproximativ 1 μg de cadmiu per 1 kg de greutate proprie poate pătrunde în corpul uman pe zi fără a dăuna sănătății. Apa de băut nu trebuie să conțină mai mult de 0,01 mg/l de cadmiu. Antidotul pentru otrăvirea cu cadmiu este seleniul, dar utilizarea alimentelor bogate în acest element duce la scăderea conținutului de sulf din organism, caz în care cadmiul devine din nou periculos.

Elena Savinkina