Opmerking: Dit artikel, oorspronkelijk gepubliceerd in 1998, is in 2006 bijgewerkt voor de eBook-editie.
overzicht
Cadmium is een overgangsmetaal. De overgangsmetalen zijn de elementen in de rijen 4 tot en met 7 tussen de groepen 2 en 13 in het periodiek systeem, een grafiek die laat zien hoe elementen gerelateerd zijn. Cadmium werd in 1817 ontdekt door de Duitse scheikundige Friedrich Stromeyer (1776-1835). Het wordt meestal gevonden in ertsen van zink.
Cadmium is een zacht metaal dat gemakkelijk met een mes kan worden gesneden., Het lijkt op zink in veel van zijn fysische en chemische eigenschappen. Het komt echter veel minder voor in de aardkorst dan zink.
verreweg het belangrijkste gebruik van cadmium in de Verenigde Staten is bij de productie van nicad (nikkel-cadmium) of oplaadbare batterijen. Het wordt ook gebruikt in pigmenten, coatings en plating, vervaardiging van plastic producten en legeringen. Een legering wordt gemaakt door het smelten en mengen van twee of meer metalen. Het mengsel heeft andere eigenschappen dan die van de afzonderlijke metalen.
symbool
Cd
atoomnummer
48
atoommassa
112.,41
familie
Groep 12 (IIB)
Transitiemetaal
uitspraak
CAD-mee-um
voorzichtigheid is geboden bij het hanteren van cadmium en cadmiumverbindingen, aangezien deze toxisch zijn voor mens en dier. Ze vormen een bedreiging voor het milieu vanwege hun vele toepassingen.naast professor aan de Universiteit van Göttingen was Stromeyer een overheidsambtenaar die verantwoordelijk was voor de inspectie van apotheken in de deelstaat Hannover, Duitsland., Tijdens een inspectiebezoek ontdekte hij dat veel apotheken zinkcarbonaat (ZnCO3) in voorraad hadden in plaats van zinkoxide (ZnO). Zinkoxide is nog steeds beschikbaar in apotheken vandaag.Stromeyer kreeg te horen dat de leverancier problemen had met het maken van zinkoxide uit zinkcarbonaat en de substitutie had aangeboden. Het normale proces was het verwarmen van zinkcarbonaat om zinkoxide te produceren:
de leverancier legde uit dat zinkcarbonaat bij verhitting geel werd. Normaal, een gele kleur betekende dat ijzer aanwezig was als een onzuiverheid., De leverancier vond geen ijzer in zijn zinkcarbonaat, maar het was wel geel. Apotheken zouden geen geel zinkoxide kopen, dus verkocht de leverancier in plaats daarvan wit zinkcarbonaat.
Stromeyer analyseerde de oneven gele zinkcarbonaat. Hij ontdekte een nieuw element: cadmium. Het cadmium zorgde ervoor dat het zinkcarbonaat geel werd bij verhitting. De naam komt van de oude term voor zinkoxide, cadmie. Zinkoxide is nog steeds beschikbaar in apotheken vandaag. Het wordt verkocht onder de naam calamine lotion. Calamine lotion is een populaire remedie voor het stoppen van de jeuk van zonnebrand of insectenbeten.,
fysische eigenschappen
Cadmium is een glanzend metaal met een blauwachtige kleur. Het is erg zacht en kan bijna worden gekrast met een vingernagel. Het smeltpunt is 321°c(610°F) en het kookpunt is 765°C (1.410°F). De dichtheid van cadmium is 8,65 gram per kubieke centimeter.een interessante eigenschap van cadmium is het effect ervan in legeringen. In combinatie met bepaalde metalen verlaagt het het smeltpunt. Enkele veel voorkomende laag-smeltpunt legeringen zijn Lichtenberg “s metaal, Abel” s metaal, Lipowitz “metaal, Newton” s metaal, en Hout”s metaal.,
chemische eigenschappen
Cadmium reageert langzaam met zuurstof in vochtige lucht bij kamertemperatuur, waardoor cadmiumoxide ontstaat:
Cadmium reageert niet met water, hoewel het wel met de meeste zuren reageert.
voorkomen in de natuur
de abundantie van cadmium in de aardkorst wordt geschat op ongeveer 0,1 tot 0,2 deeltjes per miljoen. Het behoort tot de lagere 25 procent van de elementen in termen van overvloed in de aarde.
het enige belangrijke erts van cadmium is greenockiet, of cadmiumsulfide (CdS). Het meeste cadmium wordt verkregen als bijproduct van zinkveredeling.,de grootste producenten van cadmium in 1996 waren Canada, Japan, België, de Verenigde Staten, China, Kazachstan en Duitsland.
isotopen
Er bestaan acht van nature voorkomende cadmiumisotopen. Het gaat om cadmium-106, cadmium-108, cadmium-110, cadmium-111,cadmium-112, cadmium-113, cadmium-114 en cadmium-116. Isotopen zijn twee of meer vormen van een element. Isotopen verschillen van elkaar afhankelijk van hun massa. Het getal rechts van de naam van het element is het massagetal., Het massagetal is het aantal protonen plus neutronen in de kern van een atoom van het element. Het aantal protonen bepaalt het element, maar het aantal neutronen in het atoom van een element kan variëren. Elke variatie is een isotoop.
ongeveer 20 radioactieve isotopen van cadmium zijn eveneens bekend. Een radioactieve isotoop is een isotoop die uiteenvalt en een vorm van straling afgeeft. Radioactieve isotopen ontstaan wanneer zeer kleine deeltjes op atomen worden afgevuurd. Deze deeltjes plakken in de atomen en maken ze radioactief.,
een cadmiumisotoop, cadmium-109, wordt soms gebruikt om metaallegeringen te analyseren. Het biedt een manier om bij te houden van de legeringen in voorraad en het sorteren van verschillende vormen van schroot van elkaar.
extractie
het grootste deel van cadmium wordt verkregen als bijproduct van zinkveredeling. Cadmium en zink smelten bij verschillende temperaturen, waardoor een manier is om de twee metalen te scheiden. Als een vloeibaar mengsel van zink en cadmium wordt gekoeld, zink wordt een vaste eerste. Het kan uit het mengsel worden verwijderd, waarbij vloeibaar cadmium achterblijft.,
Cadmium-en brandsproeiers
een gebruikelijke cadmiumlegering met een laag smeltpunt is houtmetaal. Deze legering smelt bij 70°C (158°F), en wordt gebruikt in brand sprinkler systemen als een stop. Wanneer de temperatuur boven de 70°C komt, smelt de plug en valt uit. Dit opent de waterleiding en activeert de sproeier. Uit spuit het water!tegenwoordig wordt ongeveer 70% van het wereldwijd geproduceerde cadmium gebruikt in nikkel-cadmium (nicad) batterijen. Nicad batterijen zijn oplaadbaar.
gebruik
vroeger was het belangrijkste gebruik van cadmium bij de galvanisatie van staal., Galvaniseren is een proces waarbij een dunne laag van een metaal wordt afgezet op het oppervlak van een tweede metaal. Een elektrische stroom wordt door een oplossing geleid die het coatingmetaal bevat. Het metaal wordt elektrisch afgezet op het tweede metaal. Een dunne laag cadmium beschermt staal tegen corrosie (roesten).
in de afgelopen 30 jaar is het gebruik van cadmium voor galvanotechniek met ongeveer 70% gedaald als gevolg van milieuoverwegingen. Afgedankt gegalvaniseerd staal brengt cadmium in het milieu. Meestal worden nu alternatieve coatingmethoden gebruikt.,tegenwoordig wordt ongeveer 70% van het wereldwijd geproduceerde cadmium gebruikt in nikkel-cadmium (nicad) batterijen. Nicad-batterijen kunnen steeds opnieuw worden gebruikt. Wanneer een nicad-batterij een deel of al zijn vermogen heeft verloren, wordt deze in een eenheid geplaatst die in een stopcontact wordt aangesloten. Elektriciteit uit het stopcontact laadt de batterij op.
Nicad-batterijen worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan apparaten, waaronder compact disc-spelers, cellulaire telefoons, zakrecorders, Handgereedschap, draadloze telefoons, laptopcomputers, camcorders en scannerradio ‘ s., Twee Franse autofabrikanten onderzoeken de mogelijkheid om nicad-batterijen in elektrische auto ‘ s te gebruiken.
verbindingen
een populair gebruik van cadmiumverbindingen is als kleurstof. De twee meest gebruikte verbindingen zijn cadmiumsulfide (CdS) en cadmiumselenide (CdSe). Het sulfide is geel, oranje of bruin, terwijl het selenide rood is. Deze verbindingen worden gebruikt om verf en kunststoffen te kleuren. Er bestaat bezorgdheid over de mogelijke milieueffecten van het gebruik van cadmium voor dit doel. Er zijn echter geen bevredigende vervangingsmiddelen gevonden.,
gezondheidseffecten
de belangrijkste bronnen van cadmium bij de mens zijn het roken van sigaretten, bepaalde voedingsmiddelen (zoals schaal-en schelpdieren, lever-en niervlees), het verbranden van kolen en verontreinigd water. Degenen die het grootste risico lopen op een hoge cadmiumopname zijn mensen die rechtstreeks met het metaal werken. Fabrieken waar batterijen worden gebruikt, gebruiken cadmium als fijn poeder waar het gemakkelijk kan worden ingeademd. Werknemers moeten zorgvuldig omgaan met cadmium.de bezorgdheid over de gevaren van cadmium in het milieu neemt toe. Oplaadbare batterijen zijn gemaakt met cadmium en nikkel., Cadmium kan ontsnappen uit stortplaatsen (waar afval wordt begraven) en in de grond en het grondwater komen. Van daaruit kan het deel worden van het voedsel en water dat mensen en dieren innemen.
lage cadmiumspiegels veroorzaken misselijkheid, braken en diarree. Ingeademd, veroorzaakt cadmiumstof droogheid van de keel, verstikking, hoofdpijn en longontsteking-achtige symptomen.
fabrieken waar batterijen worden gebruikt, gebruiken cadmium als fijn poeder waar het gemakkelijk kan worden ingeademd. Werknemers moeten zorgvuldig omgaan met cadmium.,
de effecten van uitgebreide cadmiumblootstelling zijn niet bekend, maar er wordt aangenomen dat ze hart-en nierziekten, hoge bloeddruk en kanker omvatten. Een cadmiumvergiftiging genaamd itai-itai, Japans voor “Au-Au”, veroorzaakt pijn en pijn in de botten en gewrichten. In de jaren zeventig werden in Japan een aantal gevallen van Itai-itai gemeld toen afval van een zinkraffinaderij in de openbare watervoorziening terechtkwam. Deze afvalstoffen bevatten cadmiumverbindingen.