Poznámka: Tento článek, původně publikovaný v roce 1998, byl aktualizován v roce 2006 pro vydání eBook.
přehled
kadmium je přechodový kov. Přechodové kovy jsou prvky nalezené v řádcích 4 až 7 mezi skupinami 2 a 13 v periodické tabulce, graf, který ukazuje, jak jsou prvky příbuzné. Kadmium objevil německý chemik Friedrich Stromeyer (1776-1835) v roce 1817. Nejčastěji se vyskytuje v rudách zinku.
kadmium je měkký kov, který lze snadno řezat nožem., Připomíná zinek v mnoha jeho fyzikálních a chemických vlastnostech. Nicméně, to je mnohem méně hojné v zemské kůře než zinek.
zdaleka nejdůležitější použití kadmia ve Spojených státech je při výrobě nicad (nikl-kadmium) nebo dobíjecích baterií. Používá se také v pigmentech, nátěrech a pokovování, výrobě plastových výrobků a slitin. Slitina se vyrábí tavením a smícháním dvou nebo více kovů. Směs má vlastnosti odlišné od vlastností jednotlivých kovů.
SYMBOL
Cd
atomové číslo
48
atomová hmotnost
112.,41
RODINY
Skupina 12 (IIB)
Přechodné kovy
VÝSLOVNOST
CAD-mee-um
Upozornění musí být použita při manipulaci kadmium a jeho sloučeniny, jako jsou toxické pro lidi a zvířata. Představují hrozbu pro životní prostředí kvůli jejich mnoha aplikacím.
Objev a pojmenování
kromě toho, že profesor na Univerzitě v Göttingen, Stromeyer byl vládní úředník odpovědný za kontrolu lékárny ve státě, Hannover, Německo., Při jedné inspekční cestě zjistil, že mnoho lékáren skladuje sloučeninu zinku zvanou uhličitan zinečnatý (ZnCO3) místo obvyklého oxidu zinečnatého (ZnO). Oxid zinečnatý je dnes stále snadno dostupný v lékárnách.
Stromeyerovi bylo řečeno, že dodavatel měl problémy s výrobou oxidu zinečnatého z uhličitanu zinečnatého a nabídl substituci. Normálním procesem bylo zahřívání uhličitanu zinečnatého za vzniku oxidu zinečnatého:
dodavatel vysvětlil, že uhličitan zinečnatý při zahřátí zžloutl. Obvykle žlutá barva znamenala, že železo bylo přítomno jako nečistota., Dodavatel nenašel ve svém uhličitanu zinečnatém žádné železo, ale byl stále žlutý. Lékárny by nekupovaly žlutý oxid zinečnatý, takže dodavatel místo toho prodal bílý uhličitan zinečnatý.
Stromeyer analyzoval lichý žlutý uhličitan zinečnatý. Objevil nový prvek-kadmium. Kadmium způsobilo, že uhličitan zinečnatý při zahřátí zžloutl. Název pochází ze starověkého termínu pro oxid zinečnatý, kadmii. Oxid zinečnatý je dnes k dispozici v lékárnách. Prodává se pod názvem Calamine lotion. Calamine lotion je populární lék na zastavení svědění spáleniny nebo kousnutí chyb.,
Fyzikální vlastnosti
Kadmium je lesklý kov s modravým obsazení (odstín). Je velmi měkký a může být téměř poškrábán nehtem. Jeho teplota tání je 321°C (610 ° F) a jeho teplota varu je 765°C(1 410°F). Hustota kadmia je 8,65 gramů na krychlový centimetr.
zajímavou vlastností kadmia je jeho účinek ve slitinách. V kombinaci s určitými kovy snižuje teplotu tání. Některé běžné slitiny s nízkým bodem tání jsou lichtenbergův kov, Abelův kov,Lipowitz “ kov, Newtonův kov, a dřevo kov.,
Chemické vlastnosti
Kadmium pomalu reaguje s kyslíkem ve vlhkém vzduchu při pokojové teplotě, tvořící oxid kademnatý:
Kadmium nereaguje s vodou, i když to reaguje s většinou kyselin.
výskyt v přírodě
množství kadmia v zemské kůře se odhaduje na přibližně 0,1 až 0,2 dílů na milion. Řadí se do nižších 25 procent prvků, pokud jde o hojnost na zemi.
jedinou důležitou rudou kadmia je greenockit nebo sulfid kadmia (CdS). Většina kadmia se získává jako vedlejší produkt rafinace zinku.,
největšími producenty kadmia v roce 1996 byly Kanada, Japonsko, Belgie, Spojené státy, Čína, Kazachstán a Německo.
izotopy
existuje osm přirozeně se vyskytujících izotopů kadmia. Jsou kadmium-106, kadmium-108, kadmium-110, kadmium-111,kadmium-112, kadmium-113, kadmium-114 a kadmia-116. Izotopy jsou dvě nebo více forem prvku. Izotopy se od sebe liší podle jejich hmotnostního počtu. Číslo zapsané napravo od názvu prvku je hmotnostní číslo., Hmotnostní číslo představuje počet protonů plus neutronů v jádru atomu prvku. Počet protonů určuje prvek, ale počet neutronů v atomu kteréhokoli prvku se může lišit. Každá varianta je izotop.
je také známo asi 20 radioaktivních izotopů kadmia. Radioaktivní izotop je ten, který se rozpadá a vydává nějakou formu záření. Radioaktivní izotopy se vyrábějí, když jsou na atomy vypáleny velmi malé částice. Tyto částice se drží v atomech a činí je radioaktivními.,
jeden izotop kadmia, kadmium-109, se někdy používá k analýze kovových slitin. Poskytuje způsob sledování slitin na skladě a třídění různých forem kovového šrotu od sebe navzájem.
extrakce
většina kadmia se získává jako vedlejší produkt z rafinace zinku. Kadmium a zinek se taví při různých teplotách a poskytují jeden způsob oddělení obou kovů. Jako kapalná směs zinku a kadmia se ochladí, zinek se nejprve stává pevným. Může být odstraněn ze směsi a zanechává kapalné kadmium za sebou.,
kadmium a požární postřikovače
běžná kadmiová slitina s nízkým bodem tání je kov ze dřeva. Tato slitina se taví při 70°C (158 ° F) a používá se v hasicích sprinklerových systémech jako zátka. Když teplota stoupne nad 70°C (158 ° F), zátka se roztaví a vypadne. Tím se otevře vodovodní potrubí a aktivuje se postřikovač. Ven stříká vodu!
dnes se v bateriích nikl-kadmium (nicad) používá asi 70 procent kadmia vyrobeného po celém světě. Nicad baterie jsou dobíjecí.
používá
najednou bylo nejdůležitější použití kadmia při galvanizaci oceli., Galvanické pokovování je proces, při kterém je na povrchu druhého kovu nanesena tenká vrstva jednoho kovu. Elektrický proud prochází roztokem obsahujícímpovrchový kov. Kov je elektricky uložen na druhém kovu. Tenká vrstva kadmia chrání ocel před korozí (rezivění).
za posledních 30 let se používání kadmia pro galvanické pokovování snížilo asi o 70 procent kvůli obavám o životní prostředí. Vyřazená galvanická ocel přivádí kadmium do životního prostředí. Alternativní metody nátěru se obvykle používají nyní.,
dnes se v bateriích nikl-kadmium (nicad) používá asi 70 procent kadmia vyrobeného po celém světě. Nicad baterie lze použít znovu a znovu. Když nicd baterie ztratila některé nebo všechny jeho síly, je vložen do jednotky, která se zapojuje do elektrické zásuvky. Elektřina ze zásuvky dobíjí baterii.
Nicd baterie jsou používány v mnoha různých zařízení, včetně přehrávačů kompaktních disků, mobilní telefony, kapesní přehrávače, ruční nářadí, bezdrátové telefony, přenosné počítače, videokamery, skeneru s rádiem., Dva francouzští výrobci automobilů zkoumají možnost použití baterií nicad v elektrických automobilech.
sloučeniny
populární použití sloučenin kadmia je jako barviva. Dvě nejčastěji používané sloučeniny jsou sulfid kadmia (CdS) a selenid kadmia (CdSe). Sulfid je žlutý, oranžový nebo hnědý, zatímco selenid je červený. Tyto sloučeniny se používají k barvení barev a plastů. Existuje obava z možných environmentálních účinků používání kadmia pro tento účel. Nebyly však nalezeny žádné uspokojivé náhražky.,
účinky na zdraví
hlavními zdroji kadmia u lidí jsou kouření cigaret, určité potraviny (jako jsou měkkýši, játra a ledviny), spalování uhlí a kontaminovaná voda. Ti, kteří jsou nejvíce ohroženi vysokým příjmem kadmia, jsou lidé, kteří pracují přímo s kovem. Výrobní závody, kde se vyrábějí baterie, používají kadmium jako jemný prášek, kde lze snadno vdechnout. Pracovníci musí být opatrní při manipulaci s kadmiem.
roste obava z nebezpečí kadmia v životním prostředí. Dobíjecí baterie jsou vyrobeny z kadmia a niklu., Kadmium může uniknout ze skládek (kde je pohřben odpad) a dostat se do země a podzemní vody. Odtud se může stát součástí jídla a vody, které lidé a zvířata požívají.
nízké hladiny kadmia způsobují nevolnost, zvracení a průjem. Vdechovaný, kadmiový prach způsobuje suchost krku, udušení, bolesti hlavy a příznaky podobné pneumonii.
výrobní závody, kde se vyrábějí baterie, používají kadmium jako jemný prášek, kde lze snadno vdechnout. Pracovníci musí být opatrní při manipulaci s kadmiem.,
účinky rozsáhlé expozice kadmia nejsou známy, ale předpokládá se, že zahrnují onemocnění srdce a ledvin, vysoký krevní tlak a rakovinu. Nemoc otravy kadmiem nazývaná itai-itai, japonsky „ouch-ouch“, způsobuje bolesti v kostech a kloubech. V sedmdesátých letech bylo v Japonsku hlášeno několik případů itai-itai, kdy se odpad z rafinerie zinku dostal do veřejného zásobování vodou. Tyto odpady obsahovaly sloučeniny kadmia.