Note: Cet article, initialement publié en 1998, a été mis à jour en 2006 pour l’édition du livre électronique.
Présentation
le Cadmium est un métal de transition. Les métaux de transition sont les éléments trouvés dans les lignes 4 à 7 entre les Groupes 2 et 13 dans le tableau périodique, un graphique qui montre comment les éléments sont liés. Le Cadmium a été découvert par le chimiste allemand Friedrich Stromeyer (1776-1835) en 1817. On le trouve plus souvent dans les minerais de zinc.
le Cadmium est un métal mou qui se coupe facilement avec un couteau., Il ressemble au zinc dans beaucoup de ses propriétés physiques et chimiques. Cependant, il est beaucoup moins abondant dans la croûte terrestre que le zinc.
l’utilisation de cadmium aux États-Unis est de loin la plus importante dans la production de nicad (nickel-cadmium), ou batteries rechargeables. Il est également utilisé dans les pigments, les revêtements et le placage, la fabrication de produits en plastique et les alliages. Un alliage est fabriqué en fondant et en mélangeant deux métaux ou plus. Le mélange a des propriétés différentes de celles des métaux.
SYMBOLE
Cd
NUMÉRO ATOMIQUE
48
MASSE ATOMIQUE
112.,41
famille
groupe 12 (IIB)
métal de Transition
prononciation
CAD-mee-um
Il faut faire preuve de prudence lors de la manipulation du cadmium et de ses composés, car ils sont toxiques pour les humains et les animaux. Elles présentent une menace pour l’environnement en raison de leurs nombreuses applications.
découverte et dénomination
en plus d’être professeur à L’Université de Göttingen, Stromeyer était un fonctionnaire du gouvernement responsable de l’inspection des pharmacies dans L’État de Hanovre, en Allemagne., Lors d’un voyage d’inspection, il a constaté que de nombreuses pharmacies stockaient un composé de zinc appelé carbonate de zinc (ZnCO3) au lieu de l’oxyde de zinc habituel (ZnO). L’oxyde de Zinc est encore facilement disponible dans les pharmacies aujourd’hui.
Stromeyer a été informé que le fournisseur avait des problèmes pour fabriquer de l’oxyde de zinc à partir de carbonate de zinc et avait offert la substitution. Le processus normal consistait à chauffer le carbonate de zinc pour produire de l’oxyde de zinc:
le fournisseur a expliqué que le carbonate de zinc jaunissait lorsqu’il était chauffé. Normalement, une couleur jaune signifiait que le fer était présent comme une impureté., Le fournisseur n’a pas trouvé de fer dans son carbonate de zinc, mais il était toujours jaune. Les Pharmacies n’achèteraient pas d’oxyde de zinc jaune, le fournisseur a donc vendu du carbonate de zinc blanc à la place.
Stromeyer a analysé le carbonate de zinc jaune Impair. Ce qu’il a découvert était un nouvel élément—le cadmium. Le cadmium a fait jaunir le carbonate de zinc lorsqu’il est chauffé. Le nom vient de l’ancien terme pour l’oxyde de zinc, cadmia. L’oxyde de Zinc est toujours disponible dans les pharmacies aujourd’hui. Il est vendu sous le nom de lotion calamine. La lotion Calamine est un remède populaire pour arrêter les démangeaisons des coups de soleil ou des piqûres d’insectes.,
propriétés physiques
le Cadmium est un métal brillant avec une teinte bleutée. Il est très doux et peut presque être rayé avec un ongle. Son point de fusion est de 321°C (610°F) et son point d’ébullition est de 765°C(1 410°F). La densité du cadmium est de 8,65 grammes par centimètre cube.
une propriété intéressante du cadmium est son effet dans les alliages. En combinaison avec certains métaux, il abaisse le point de fusion. Certains alliages courants à bas point de fusion sont le métal de Lichtenberg, le métal d »Abel, le métal de Lipowitz, le métal de Newton et le métal de bois.,
propriétés chimiques
le Cadmium réagit lentement avec l’oxygène dans l’air humide à température ambiante, formant de l’oxyde de cadmium:
Le Cadmium ne réagit pas avec l’eau, bien qu’il réagisse avec la plupart des acides.
Occurrence dans la nature
l’abondance de cadmium dans la croûte terrestre est estimée à environ 0,1 à 0,2 partie par million. Il se classe dans le 25 pour cent inférieur des éléments en termes d’abondance dans la terre.
le seul minerai important de cadmium est la greenockite, ou sulfure de cadmium (CDs). La plupart du cadmium est obtenu comme sous – produit du raffinage du zinc.,
en 1996, les plus grands producteurs de cadmium étaient le Canada, Le Japon, La Belgique, les États-Unis, La Chine, le Kazakhstan et l’Allemagne.
Isotopes
Il existe huit isotopes naturels du cadmium. Ils sont cadmium-106, le cadmium-108, cadmium-110, le cadmium-111,le cadmium, le 112, le cadmium-113, le cadmium-114, et de cadmium-116. Les Isotopes sont deux ou plusieurs formes d’un élément. Les Isotopes diffèrent les uns des autres en fonction de leur nombre de masse. Le nombre écrit à droite du nom de l »élément est le nombre de masse., Le nombre de masse représente le nombre de protons et de neutrons dans le noyau d’un atome de l’élément. Le nombre de protons détermine l’élément, mais le nombre de neutrons de l’atome d’un élément peut varier. Chaque variation est un isotope.
Environ 20 isotopes radioactifs du cadmium sont également connus. Un isotope radioactif est celui qui se brise et dégage une certaine forme de rayonnement. Les isotopes radioactifs sont produits lorsque de très petites particules sont tirées sur des atomes. Ces particules collent dans les atomes et les rendent radioactifs.,
Un isotope de cadmium, le cadmium 109, est parfois utilisé pour analyser les alliages métalliques. Il fournit un moyen de garder une trace des alliages en stock et de trier les différentes formes de ferraille les unes des autres.
Extraction
la Plupart du cadmium est obtenu comme sous-produit de zinc de raffinement. Le Cadmium et le zinc fondent à différentes températures, fournissant un moyen de séparer les deux métaux. Comme un mélange liquide de zinc et de cadmium est refroidi, le zinc devient un solide premier. Il peut être retiré du mélange, laissant derrière lui du cadmium liquide.,
Cadmium et gicleurs de feu
Un alliage de cadmium à bas point de fusion commun est le métal du bois. Cet alliage fond à 70°C (158°F) et est utilisé dans les systèmes d’arrosage incendie comme bouchon. Lorsque la température dépasse 70°C (158°F), le bouchon fond et tombe. Cela ouvre la conduite d’eau et active l’arroseur. Out pulvérise l’eau!
Aujourd’hui, environ 70% du cadmium produit dans le monde est utilisé dans les batteries au nickel-cadmium (nicad). Les piles Nicad sont rechargeables.
utilisations
à un moment donné, l’utilisation la plus importante du cadmium était dans la galvanoplastie de l’acier., La galvanoplastie est un processus par lequel une couche mince d’un métal est déposé sur la surface d’un deuxième métal. Un courant électrique est passé à travers une solution contenantle métal de revêtement. Le métal est déposé électriquement sur le second métal. Une fine couche de cadmium protège l’acier de la corrosion (rouille).
au cours des 30 dernières années, l’utilisation du cadmium pour la galvanoplastie a chuté d’environ 70% en raison de préoccupations environnementales. L’acier électrolytique mis au rebut met du cadmium dans l’environnement. Des méthodes de revêtement alternatives sont généralement utilisées maintenant.,
Aujourd’hui, environ 70% du cadmium produit dans le monde est utilisé dans les batteries au nickel-cadmium (nicad). Les batteries Nicad peuvent être utilisées encore et encore. Lorsqu’une batterie nicad a perdu tout ou partie de son alimentation, elle est insérée dans un appareil qui se branche sur une prise électrique. L’électricité de la prise recharge la batterie.
Les batteries Nicad sont utilisées dans une grande variété d’appareils, y compris les lecteurs de disques compacts, les téléphones cellulaires, les enregistreurs de poche, les outils électriques portatifs, les téléphones sans fil, les ordinateurs portables, les caméscopes et les radios scanners., Deux constructeurs automobiles français étudient la possibilité d’utiliser des batteries nicad dans les voitures électriques.
composés
une utilisation populaire des composés de cadmium est comme agents colorants. Les deux composés les plus couramment utilisés sont le sulfure de cadmium (CdS) et le séléniure de cadmium (CdSe). Le sulfure est jaune, orange ou brun, tandis que le séléniure est Rouge. Ces composés sont utilisés pour colorer les peintures et les plastiques. On s’inquiète des effets environnementaux possibles de l’utilisation du cadmium à cette fin. Cependant, aucun substitut satisfaisant n’a été trouvé.,
effets sur la santé
Les principales sources de cadmium chez les humains sont le tabagisme, certains aliments (comme les crustacés, les viandes du foie et des reins), la combustion du charbon et l’eau contaminée. Les personnes les plus à risque pour une consommation élevée de cadmium sont les personnes qui travaillent directement avec le métal. Les usines de fabrication où les batteries sont fabriquées utilisent le cadmium comme poudre fine où il peut facilement être inhalé. Les travailleurs doivent être prudents dans la manipulation du cadmium.
Les dangers du cadmium dans l’environnement suscitent de plus en plus d’inquiétudes. Les batteries rechargeables sont fabriquées avec du cadmium et du nickel., Le Cadmium peut s’échapper des décharges (où les déchets sont enterrés) et pénétrer dans le sol et les eaux souterraines. De là, il peut faire partie de la nourriture et de l’eau que les humains et les animaux ingèrent.
de faibles niveaux de cadmium provoquent des nausées, des vomissements et de la diarrhée. Inhalée, la poussière de cadmium provoque une sécheresse de la gorge, un étouffement, des maux de tête et des symptômes ressemblant à une pneumonie.
Les usines de fabrication où les batteries sont fabriquées utilisent le cadmium comme poudre fine où il peut facilement être inhalé. Les travailleurs doivent être prudents dans la manipulation du cadmium.,
Les effets d’une exposition étendue au cadmium ne sont pas connus, mais on pense qu’ils comprennent les maladies cardiaques et rénales, l’hypertension artérielle et le cancer. Une maladie d’empoisonnement au cadmium appelée itai-itai, en japonais pour « aïe-aïe », provoque des douleurs dans les os et les articulations. Dans les années 1970, un certain nombre de cas d’itai-itai ont été signalés au Japon lorsque les déchets d’une raffinerie de zinc se sont introduits dans l’approvisionnement en eau public. Ces déchets contenaient des composés de cadmium.