Nota: Este artículo, publicado originalmente en 1998, se actualizó en 2006 para la edición electrónica.
Descripción general
El cadmio es un metal de Transición. Los metales de transición son los elementos que se encuentran en las filas 4 a 7 entre los grupos 2 y 13 en la Tabla periódica, un gráfico que muestra cómo se relacionan los elementos. El cadmio fue descubierto por el químico alemán Friedrich Stromeyer (1776-1835) en 1817. Se encuentra más comúnmente en minerales de zinc.
El cadmio es un metal blando que se corta fácilmente con un cuchillo., Se asemeja al zinc en muchas de sus propiedades físicas y químicas. Sin embargo, es mucho menos abundante en la corteza terrestre que el zinc.
Con mucho, el uso más importante del cadmio en los Estados Unidos es en la producción de nicad (níquel-cadmio), o baterías recargables. También se utiliza en pigmentos, recubrimientos y galjanoplastia, fabricación de productos plásticos y aleaciones. Una aleación se hace fundiendo y mezclando dos o más metales. La mezcla tiene propiedades diferentes de las de los metales.
símbolo
Cd
número atómico
48
masa atómica
112.,41
familia
Grupo 12 (IIB)
Metal de Transición
pronunciación
CAD-mee-um
Se debe tener precaución al manipular cadmio y sus compuestos, ya que son tóxicos para los seres humanos y los animales. Representan una amenaza para el medio ambiente debido a sus muchas aplicaciones.
descubrimiento y denominación
Además de ser profesor en la Universidad de Göttingen, Stromeyer era un funcionario del gobierno responsable de inspeccionar las farmacias en el estado de Hannover, Alemania., En un viaje de inspección, encontró que muchas farmacias estaban almacenando un compuesto de zinc llamado carbonato de zinc (ZnCO3) en lugar del óxido de zinc habitual (ZnO). El óxido de Zinc todavía está disponible en las farmacias hoy en día.
a Stromeyer se le dijo que el Proveedor tenía problemas para fabricar óxido de zinc a partir de carbonato de zinc y había ofrecido la sustitución. El proceso normal era calentar carbonato de zinc para producir óxido de zinc:
el proveedor explicó que el carbonato de zinc se volvía amarillo cuando se calentaba. Normalmente, un color amarillo significaba que el hierro estaba presente como una impureza., El proveedor no encontró hierro en su carbonato de zinc, pero seguía siendo amarillo. Las farmacias no compraban óxido de zinc amarillo, por lo que el proveedor vendió carbonato de zinc blanco en su lugar.
Stromeyer analizó el carbonato de zinc amarillo impar. Lo que descubrió fue un nuevo elemento—cadmio. El cadmio hizo que el carbonato de zinc se volviera amarillo cuando se calentaba. El nombre proviene del antiguo término para óxido de zinc, cadmia. El óxido de Zinc todavía está disponible en las farmacias hoy en día. Se vende bajo el nombre de loción de calamina. La loción de calamina es un remedio popular para detener la picazón de las quemaduras solares o las picaduras de insectos.,
propiedades físicas
El cadmio es un metal brillante con un tono azulado. Es muy suave y casi se puede rayar con una uña. Su punto de fusión es de 321 ° C(610°F) y su punto de ebullición es de 765°C (1,410°F). La densidad del cadmio es de 8,65 gramos por centímetro cúbico.
una propiedad interesante del cadmio es su efecto en aleaciones. En combinación con ciertos metales, reduce el punto de fusión. Algunas aleaciones comunes de bajo punto de fusión son el metal de Lichtenberg, el metal de Abel, el metal de Lipowitz, el metal de Newton y el metal de Wood.,
propiedades químicas
El cadmio reacciona lentamente con el oxígeno en el aire húmedo a temperatura ambiente, formando óxido de cadmio:
El cadmio no reacciona con el agua, aunque reacciona con la mayoría de los ácidos.
presencia en la naturaleza
la abundancia de cadmio en la corteza terrestre se estima entre 0,1 y 0,2 partes por millón. Se ubica en el 25 por ciento inferior de los elementos en términos de abundancia en la tierra.
el único mineral importante de cadmio es greenockite, o sulfuro de cadmio (CdS). La mayor parte del cadmio se obtiene como subproducto del refinamiento del zinc.,
los mayores productores de cadmio en 1996 fueron Canadá, Japón, Bélgica, Estados Unidos, China, Kazajstán y Alemania.
Isótopos
Ocho isótopos naturales de cadmio existen. Son cadmio-106, cadmio-108, cadmio-110, cadmio-111, cadmio-112, cadmio-113, cadmio-114 y cadmio-116. Los isótopos son dos o más formas de un elemento. Los isótopos difieren entre sí según su número de masa. El número escrito a la derecha del nombre del elemento es el número de masa., El número de masa representa el número de protones más neutrones en el núcleo de un átomo del elemento. El número de protones determina el elemento, pero el número de neutrones en el átomo de cualquier elemento puede variar. Cada variación es un isótopo.
también se conocen unos 20 isótopos radiactivos de cadmio. Un isótopo radiactivo es uno que se rompe y emite algún tipo de radiación. Los isótopos radiactivos se producen cuando se disparan partículas muy pequeñas a los átomos. Estas partículas se adhieren a los átomos y los hacen radiactivos.,
un isótopo de cadmio, cadmio-109, se utiliza a veces para analizar aleaciones metálicas. Proporciona una forma de realizar un seguimiento de las aleaciones en stock y clasificar diferentes formas de chatarra entre sí.
extracción
La mayor parte del cadmio se obtiene como subproducto del refinamiento del zinc. El cadmio y el zinc se funden a diferentes temperaturas, proporcionando una forma de separar los dos metales. A medida que se enfría una mezcla líquida de zinc y cadmio, el zinc se convierte en un sólido primero. Se puede eliminar de la mezcla, dejando atrás el cadmio líquido.,
cadmio y aspersores contra incendios
una aleación común de cadmio de bajo punto de fusión es el metal de la madera. Esta aleación se funde a 70 ° C (158°F), y se utiliza en sistemas de rociadores contra incendios como un tapón. Cuando la temperatura se eleva por encima de 70°C (158°F), el tapón se derrite y se cae. Esto abre la línea de agua y activa el aspersor. Fuera rocía el agua!
hoy en día, alrededor del 70 por ciento del cadmio producido en todo el mundo se utiliza en baterías de níquel-cadmio (nicad). Las baterías Nicad son recargables.
usos
en un momento dado, el uso más importante del cadmio fue en la galvanoplastia del acero., La galvanoplastia es un proceso por el cual una capa delgada de un metal se deposita en la superficie de un segundo metal. Una corriente eléctrica se pasa a través de una solución que contiene el metal de recubrimiento. El metal se deposita eléctricamente en el segundo metal. Una fina capa de cadmio protege el acero de la corrosión (oxidación).
en los últimos 30 años, el uso de cadmio para galvanoplastia ha disminuido en aproximadamente un 70 por ciento debido a preocupaciones ambientales. El acero electrochapado desechado pone cadmio en el medio ambiente. Actualmente se utilizan métodos alternativos de recubrimiento.,
hoy en día, alrededor del 70 por ciento del cadmio producido en todo el mundo se utiliza en baterías de níquel-cadmio (nicad). Las baterías Nicad se pueden usar una y otra vez. Cuando una batería nicad ha perdido parte o toda su potencia, se inserta en una unidad que se conecta a una toma de corriente eléctrica. La electricidad de la toma de corriente recarga la batería.
Las baterías Nicad se utilizan en una gran variedad de dispositivos, incluidos reproductores de disco compacto, teléfonos celulares, grabadoras de bolsillo, herramientas eléctricas de mano, teléfonos inalámbricos, computadoras portátiles, videocámaras y radios de escáner., Dos fabricantes de automóviles franceses están explorando la posibilidad de utilizar baterías nicad en automóviles eléctricos.
compuestos
un uso popular de los compuestos de cadmio es como agentes colorantes. Los dos compuestos más comúnmente utilizados son el sulfuro de cadmio (CdS) y el seleniuro de cadmio (CdSe). El sulfuro es amarillo, naranja o marrón, mientras que el selenuro es Rojo. Estos compuestos se utilizan para colorear pinturas y plásticos. Existe preocupación por los posibles efectos ambientales del uso del cadmio con este fin. Sin embargo, no se han encontrado sustitutos satisfactorios.,
efectos en la salud
Las principales fuentes de cadmio en los seres humanos son el consumo de cigarrillos, ciertos alimentos (como mariscos, carnes de hígado y riñón), la quema de carbón y el agua contaminada. Las personas con mayor riesgo de consumo elevado de cadmio son las que trabajan directamente con el metal. Las plantas de fabricación donde se utilizan baterías utilizan cadmio como un polvo fino donde se puede inhalar fácilmente. Los trabajadores deben tener cuidado al manipular el cadmio.
existe una creciente preocupación por los peligros del cadmio en el medio ambiente. Las baterías recargables están hechas con cadmio y níquel., El cadmio puede escapar de los vertederos (donde se entierra la basura) y entrar en el suelo y las aguas subterráneas. A partir de ahí, puede convertirse en parte de la comida y el agua que los seres humanos y los animales ingieren.
los niveles bajos de cadmio causan náuseas, vómitos y diarrea. El polvo de cadmio inhalado causa sequedad en la garganta, asfixia, dolor de cabeza y síntomas similares a la neumonía.
Las plantas de fabricación donde se fabrican baterías utilizan cadmio como polvo fino donde se puede inhalar fácilmente. Los trabajadores deben tener cuidado al manipular el cadmio.,
Se desconocen los efectos de la exposición extensa al cadmio, pero se cree que incluyen enfermedades cardíacas y renales, presión arterial alta y cáncer. Una enfermedad por envenenamiento por cadmio llamada itai-itai, que en japonés significa «ouch-ouch», causa dolores y molestias en los huesos y las articulaciones. En la década de 1970, se reportaron varios casos de itai-itai en Japón cuando los desechos de una refinería de zinc ingresaron al suministro público de agua. Esos desechos contenían compuestos de cadmio.