Kadmium | ||||
---|---|---|---|---|
← Hopea | Intia → | ||||
| ||||
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | ||||
Alkuainekadmium | ||||
Atomin ominaisuudet | ||||
Nimi, symboli, numero | Kadmium / Kadmium (Cd), 48 | |||
Ryhmä , jakso , lohko |
12 (vanhentunut 2), 5, d-elementti |
|||
Atomimassa ( moolimassa ) |
112,411(8) [1] a. e. m ( g / mol ) | |||
Elektroninen konfigurointi | [Kr] 4p 10 5s 2 | |||
Atomin säde | klo 154 | |||
Kemiallisia ominaisuuksia | ||||
kovalenttinen säde | klo 148 | |||
Ionin säde | (+2e) 97 pm | |||
Elektronegatiivisuus | 1,69 (Pauling-asteikko) | |||
Elektrodin potentiaali | −0,403 [2] | |||
Hapetustilat | 0, +1, +2 | |||
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
867,2 (8,99) kJ / mol ( eV ) | |||
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | ||||
Tiheys ( n.a. ) | 8,65 g/cm³ | |||
Sulamislämpötila | 594,1 K (321 °C) | |||
Kiehumislämpötila | 1038K (764,85°C) | |||
Oud. sulamisen lämpöä | 6,11 kJ/mol | |||
Oud. haihtumislämpö | 59,1 kJ/mol | |||
Molaarinen lämpökapasiteetti | 26,0 [2] J/(K mol) | |||
Molaarinen tilavuus | 13,1 cm³ / mol | |||
Yksinkertaisen aineen kidehila | ||||
Hilarakenne | Kuusikulmainen | |||
Hilan parametrit | a = 2,979 c = 5,618 Å | |||
c / a suhde | 1,886 | |||
Debye lämpötila | 209 000 _ | |||
Muut ominaisuudet | ||||
Lämmönjohtokyky | (300 K) 96,9 W/(m K) | |||
CAS-numero | 7440-43-9 |
48 | Kadmium |
CD112.414 | |
4p 10 5s 2 |
Kadmium ( kemiallinen symboli - Cd , lat. Kadmium ) on 12. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - toisen ryhmän toissijainen alaryhmä, IIB), D. I :n jaksollisen kemiallisten alkuaineiden järjestelmän viides jakso . Mendelejev , atominumerolla 48.
Yksinkertainen aine kadmium ( normaaliolosuhteissa ) on pehmeä muovattava , sitkeä hopeavalkoinen metalli . Stabiili kuivassa ilmassa, kosteassa ilmassa sen pinnalle muodostuu oksidikalvo , joka estää metallin hapettumisen . Kadmium ja monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä .
Löysi saksalainen professori F. Stromeyer vuonna 1817 . Magdeburgin farmaseutit epäilivät sinkkioksidia ZnO: ta tutkiessaan, että siinä oli arseenin sekoitusta . Stromeyer eristi ruskean oksidin ZnO:sta, pelkisti sen vedyllä ja sai hopeanvalkoisen metallin, jota kutsuttiin kadmiumiksi.
Stromeyer nimesi kadmiumin sen malmin kreikkalaisen nimen mukaan, josta sinkkiä louhittiin Saksassa, καδμεία. Malmi puolestaan sai nimensä muinaisen kreikkalaisen mytologian sankarin Kadmuksen kunniaksi.
Keskimääräinen kadmiumin pitoisuus maankuoressa on 130 mg / t, merivedessä - 0,11 μg / l. Kadmium on yksi harvoista hivenaineista: sitä esiintyy isomorfisena epäpuhtautena monissa mineraaleissa ja aina sinkkimineraaleissa. Vain 6 kadmiummineraalia tunnetaan. Erittäin harvinaisia kadmiumimineraaleja ovat greenokkiitti CdS (77,8 % Cd), howliitti (sama), otaviitti CdCO 3 , monteponiitti CdO (87,5 % Cd), kadmoseliitti CdSe (47 % Cd), ksantokroiitti CdS (H 2 O) x (77,2 % ) CD). Suurin osa kadmiumista on dispergoitunut useisiin mineraaleihin (yli 50), pääasiassa sinkki-, lyijy-, kupari-, rauta-, mangaani- ja elohopeasulfideihin. Suurin pitoisuus havaittiin sinkkimineraaleissa ja ennen kaikkea sfaleriitissa (jopa 5 %). Useimmissa tapauksissa kadmiumin pitoisuus sfaleriitissa ei ylitä 0,4-0,6%. Muissa sulfideissa, esimerkiksi kehyksessä, kadmiumin pitoisuus on 0,003-0,2%, galeenissa - 0,005-0,02%, kalkopyriitissä - 0,006-0,12%; kadmiumia ei yleensä oteta talteen näistä sulfideista.
Kadmium ei muodosta itsenäisiä esiintymiä, vaan se on osa muiden metallien esiintymien malmeja. Kadmiumpitoisuus on suhteellisen korkea keskilämpötilaisten lyijy-sinkki- ja osittain kuparisulfidiesiintymien malmeissa.
Maaperä sisältää 0,06 mg/kg, savea - 0,3 mg/kg.
MPC kadmiumille vedessä SanPiN 2.1.4.1074-01 "Juomavesi. Keskitettyjen juomavesijärjestelmien vedenlaadun hygieniavaatimukset. Laadunvalvonta. Hygieniavaatimukset kuumavesijärjestelmien turvallisuuden varmistamiseksi - 1 µg / l
Fossiilinen kivihiili, puuhiili, PET-säiliöt, puupelletit (enintään 0,5 mg/kg), kala (0,2 mg/kg), kaakaojauhe (0,5 mg/kg), eläinten munuaiset (1 mg/kg). kg), riisi ( 0,06 mg/kg), savuke (0,002 mg/kg), vehnäleipä (0,03 mg/kg), margariini (0,042 mg/kg), naudanliha/sianliha (0,016 mg/kg), katkarapu (1,2 mg/kg) [3 ] .
Kadmiumatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2
Kadmium on hopeanvalkoinen pehmeä metalli , jossa on kuusikulmainen kidehila. Sulamispiste - 321 ° C, kiehumispiste - 770 ° C. Jos kadmiumtikku on taipunut, kuuluu pieni halkeama - nämä ovat metallisia mikrokiteitä, jotka hankaavat toisiaan vasten ( myös tinatanko halkeilee ); kaikki metallin epäpuhtaudet tuhoavat tämän vaikutuksen. Kadmium on kovempaa kuin tina, mutta pehmeämpi kuin sinkki - se voidaan leikata veitsellä. Yli 80 °C:een kuumennettaessa kadmium menettää kimmoisuutensa siinä määrin, että se voidaan jauhaa jauheeksi.
Kadmium sijaitsee samassa jaksollisen järjestelmän ryhmässä sinkin ja elohopean kanssa ja on niiden välissä, joten jotkut näiden alkuaineiden kemiallisista ominaisuuksista ovat samanlaisia. Ilmassa kadmium on vakaata eikä menetä metallista kiiltoaan. Reagoi hapen kanssa vain kuumennettaessa 350 °C:seen muodostaen kadmiumoksidia . Tämän alkuaineen sulfidi ja oksidi ovat käytännössä liukenemattomia veteen. Kadmium ei ole vuorovaikutuksessa hiilen kanssa eikä muodosta karbideja. Reagoi hapettamattomien happojen kanssa vapauttaen vetyä:
Kadmiumia käytetään kovien juotteiden (hopeaan, kupariin, sinkkipohjaisiin seoksiin) komponenttina niiden sulamispisteen alentamiseksi. Noin 10 % tuotetusta kadmiumista on korujen ja sulavien metalliseosten komponenttia . Kadmiumin ja kullan lejeeringillä on vihertävä väri [4] .
40 % tuotetusta kadmiumista käytetään metallien korroosionestopinnoitteisiin . Teräsosien kadmiumpinnoitus parantaa korroosionkestävyyttä erityisesti merivedessä.
Kadmiumpinnoitus on elektrolyyttinen menetelmä kadmiumpinnoitteiden levittämiseksi metallituotteiden pinnalle. Hiilipitoiset teräkset, työkaluteräkset ja ruostumattomat teräkset on päällystetty kadmiumilla ja ammoniumkloridi-kadmiumpinnoitus käytetään lujiin teräksiin.
Noin 20 % kadmiumista käytetään kadmiumelektrodien valmistukseen, joita käytetään akuissa ( nikkeli-kadmium ja hopea-kadmium ), normaaleissa Weston-kennoissa , vara-akuissa ( lyijy-kadmiumkenno , elohopea-kadmiumkenno ) jne. [5]
Noin 20 % kadmiumista käytetään epäorgaanisten väriaineiden (sulfidit ja selenidit, sekasuolat, esim. kadmiumsulfidi - kadmiumsitruuna ) valmistukseen.
Kadmiumin hinta elokuussa 2011 oli noin 3 dollaria kilolta [6] .
Vuonna 2016 hyväksyttiin Euraasian talousliiton tekniset määräykset "Vaarallisten aineiden käytön rajoittamisesta sähkö- ja radioelektroniikkatuotteissa" (TR EAEU 037/2016) [8] , joiden mukaan kadmiumpitoisuus sähkö- ja radioelektroniikassa tuotteissa ei saa ylittää 0,01 painoprosenttia homogeenista materiaalia (Liite nro 2). Euroopan unionilla on samanlainen RoHS -direktiivi , joka rajoittaa merkittävästi kadmiumin käyttöä.
Ainoa kadmiumin saamiseksi kiinnostava mineraali on greenokkiitti, niin kutsuttu "kadmiumin seos". Sitä louhitaan yhdessä sfaleriitin kanssa sinkkimalmien kehittämisessä. Prosessin aikana kadmium konsentroituu prosessin sivutuotteisiin, josta se sitten otetaan talteen. Tällä hetkellä (vuodesta 1987) kadmiumia tuotetaan noin 20 000 tonnia vuodessa [9] .
Kadmium ja monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä [10] (korkeina pitoisuuksina). Erityisen vaarallinen tapaus on sen oksidin (CdO) höyryjen hengittäminen [11] . Hengitys 1 minuutin ajan ilmaa, joka sisältää 2,5 g/m 3 kadmiumoksidia, tai 30 sekuntia pitoisuudella 5 g/m 3 on kohtalokasta [12] . Kadmium on syöpää aiheuttava aine [13] .
Akuutin kadmiummyrkytyksen ensiapuna suositellaan raitista ilmaa, täydellistä lepoa ja jäähtymisen estämistä. Hengitysteiden ärsytys - lämmin maito soodalla, hengittäminen 2-prosenttisella NaHCO 3 -liuoksella . Jatkuva yskä - kodeiini, dioniini, sinappilaastarit rinnassa - tarvitaan lääkärin apua. Kadmiumsuolojen nauttimisen aiheuttaman myrkytyksen vastalääke on albumiini ja natriumkarbonaatti [12] .
Akuutti myrkyllisyysKadmiumin höyryt ja monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä , mikä johtuu erityisesti sen kyvystä sitoa rikkiä sisältäviä entsyymejä ja aminohappoja .
Akuutin kadmiummyrkytyksen oireita ovat oksentelu ja kouristukset .
Krooninen myrkyllisyysKadmium on kumulatiivista myrkkyä (pystyy kerääntymään elimistöön).
Terveys- ja ympäristöstandarditJuomavedessä kadmiumin MPC on 0,001 mg/dm³ = 1 µg/dm³ (SanPiN 2.1.4.1074-01).
Kadmiumin myrkyllisen vaikutuksen mekanismi on ilmeisesti proteiinimolekyylien karboksyyli- , amiini- ja erityisesti sulfhydryyliryhmien sitoutumisessa, minkä seurauksena entsyymijärjestelmien aktiivisuus estyy [12] . Liukoiset kadmiumyhdisteet, kun ne ovat imeytyneet vereen, vaikuttavat keskushermostoon , maksaan ja munuaisiin ja häiritsevät kalsium-fosforiaineenvaihduntaa. Krooninen myrkytys johtaa anemiaan ja luuston tuhoutumiseen.
Kadmiumia on normaalisti pieniä määriä terveen ihmisen kehossa. Kadmium kerääntyy helposti nopeasti lisääntyviin soluihin (esimerkiksi kasvain- tai sukupuolisoluihin ). Se sitoutuu solujen sytoplasmiseen ja ydinmateriaaliin ja vahingoittaa niitä. Se muuttaa monien hormonien ja entsyymien toimintaa. Tämä johtuu sen kyvystä sitoa sulfhydryyliryhmiä (-SH).
Kadmiumin kahdeksasta luonnollisesta isotoopista kuusi on stabiileja ja kahdelle isotoopille on havaittu heikko radioaktiivisuus. Nämä ovat 113 Cd ( isotooppien runsaus 12,22 %, beetahajoaminen puoliintumisajalla 7,7⋅10 15 vuotta ) ja 116 Cd (isotooppien määrä 7,49 %, kaksinkertainen beetahajoaminen puoliintumisajalla 3,0⋅10 19 vuotta).
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
_ | Kadmiumyhdisteet|
---|---|
Kadmiumatsidi (Cd( N3 ) 2 ) Kadmiumamidi (Cd(NH 2 ) 2 ) Kadmiumantimonidi (CdSb) Kadmiumasetaatti (Cd(C 2 H 5 O 2 ) 2 ) Kadmiumbentsoaatti (Cd(C 7 H 5 O 2 ) 2 ) Kadmiumbromaatti (Cd( BrO3 ) 2 ) Kadmiumbromidi (CdBr 2 ) Dikadmiumtriarsenidibromidi (Cd 2 As 3 Br) Kadmiumvolframaatti (CdWO 4 ) Ammoniumheksakloorikadmoaatti ((NH 4 ) 2 [CdCl 6 ]) kaliumheksasyanokadmoaatti ((K 2 [Cd(CN) 6 ]) Kadmiumhydridi ((CdH 2 ) n ) Kadmiumhydroksidi (Cd(OH) 2 ) Kadmiumhydroksikloridi (Cd(OH)Cl) Kadmiumdiarsenidi (CdAs 2 ) Trikadmiumdiarsenidi (Cd 3 As 2 ) Kadmiumdivetyfosfaatti ( Cd ( H2PO4 ) 2 ) Kadmiumditisonaatti (Cd(С 13 H 11 N 4 S) 2 ) Difenyylikadmium ( Cd ( C6H5 ) 2 ) Kadmiumdifosfidi (CdP 2 ) Trikadmiumdifosfidi (Cd 3 P 2 ) Trikadmiumdikloridi-dioksidi (Cd 3 O 2 Cl 2 ) Dietyylikadmium (Cd(C 2 H 5 ) 2 ) Kadmiumjodaatti (Cd(IO 3 ) 2 ) Kadmiumjodidi (CdI 2 ) Kadmiumkarbonaatti (CdCO 3 ) Kadmiumlaktaatti ( Cd ( C3H5O3 ) 2 ) _ _ Kadmiummetasilikaatti (CdSiO 3 ) Kadmiummolybdaatti (CdMoO 4 ) Kadmiumniobaatti (Cd 2 Nb 2 O 7 ) Kadmiumnitraatti (Cd(NO 3 ) 2 ) Kadmiumnitridi (Cd 3 N 2 ) Kadmiumoksalaatti (CdC 2 O 4 ) Kadmium(I)oksidi (Cd 2 O) Kadmiumoksidi (CdO) Kadmiumoksinaatti (Cd (C 9 H 6 NO) 2 ) Kadmiumortosilikaatti (Cd 2 SiO 4 ) Kadmiumpermanganaatti (Cd(MnO 4 ) 2 ) Kadmiumperoksidi ( CdO 2 ) Kadmiumperkloraatti (Cd(ClO 4 ) 2 ) Kadmiumpyrofosfaatti (Cd 2 P 2 O 7 ) Kadmiumsalisylaatti (Cd(C 7 H 5 O 3 ) 2 ) Kadmiumselenaatti (CdSeO 4 ) Kadmiumselenidi (CdSe) Kadmiumstearaatti ( Cd ( C18H35O2 ) 2 ) _ _ Kadmiumsukkinaatti (CdC 4 H 4 O 4 ) Kadmiumsulfaatti (CdSO 4 ) Kadmiumsulfiitti (CdSO 3 ) Kadmiumsulfidi (CdS) Kadmiumtartraatti (CdC 4 H 4 O 6 ) Kadmiumtelluridi (CdTe) Kadmiumteluriitti (CdTeO 3 ) Kadmiumtetrafosfidi (CdP 4 ) Kadmiumtetrafluoriboraatti (Cd[BF 4 ] 2 ) Kadmium(I)tetrakloorialuminaatti (Cd 2 (AlCl 4 ) 2 ) kaliumtetrasyanokadmoaatti ((K 2 [Cd(CN) 4 ]) Kadmiumtiosyanaatti (Cd(SCN) 2 ) Kadmiumtitanaatti (CdTiO 3 ) Trikadmiumtrikloridifosfidi (Cd 3 PCl 3 ) Kadmiumformiaatti (Cd(HCO 2 ) 2 ) Kadmiumfosfaatti (Cd 3 (PO 4 ) 2 ) Kadmiumfluoridi (CdF 2 ) Kadmiumkloraatti (Cd(ClO 3 ) 2 ) Kadmiumkloridi (CdCl 2 ) Kadmiumkromaatti (CdCrO 4 ) Kadmiumsyanidi (Cd(CN) 2 ) |