Uwaga: Ten artykuł, pierwotnie opublikowany w 1998 roku, został zaktualizowany w 2006 roku dla wydania ebooka.
przegląd
kadm jest metalem przejściowym. Metale przejściowe są pierwiastkami znajdowanymi w rzędach od 4 do 7 między grupami 2 i 13 w układzie okresowym, na wykresie, który pokazuje, jak pierwiastki są ze sobą powiązane. Kadm został odkryty przez niemieckiego chemika Friedricha Stromeyera (1776-1835) w 1817 roku. Występuje najczęściej w Rudach cynku.
kadm jest miękkim metalem, który łatwo ciąć nożem., Przypomina cynk w wielu swoich właściwościach fizycznych i chemicznych. Jest jednak znacznie mniej obfity w skorupie ziemskiej niż cynk.
zdecydowanie najważniejszym zastosowaniem kadmu w Stanach Zjednoczonych jest produkcja nicad (niklowo-kadmowych), czyli akumulatorów. Jest również stosowany w pigmentach, powłokach i poszyciu, produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych i stopów. Stop jest wytwarzany przez topienie i mieszanie dwóch lub więcej metali. Mieszanina ma właściwości odmienne od właściwości poszczególnych metali.
SYMBOL
Cd
liczba atomowa
48
masa atomowa
112.,41
rodzina
Grupa 12 (IIB)
metale przejściowe
wymowa
CAD-mee-um
należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z kadmem i jego związkami, ponieważ są one toksyczne dla ludzi i zwierząt. Stanowią zagrożenie dla środowiska ze względu na swoje liczne zastosowania.
odkrywanie i nazewnictwo
oprócz tego, że był profesorem na Uniwersytecie w Getyndze, Stromeyer był urzędnikiem rządowym odpowiedzialnym za kontrolę aptek w Hanowerze w Niemczech., Podczas jednej wizyty kontrolnej odkrył, że wiele aptek przechowuje związek cynku zwany węglanem cynku (ZnCO3) zamiast zwykłego tlenku cynku (ZnO). Tlenek cynku jest nadal łatwo dostępny w aptekach dzisiaj.
Stromeyer został poinformowany, że dostawca miał problemy z wytwarzaniem tlenku cynku z węglanu cynku i zaproponował zastąpienie. Normalnym procesem było podgrzanie węglanu cynku w celu wytworzenia tlenku cynku:
dostawca wyjaśnił, że węglan cynku żółknie po podgrzaniu. Zwykle żółty kolor oznaczał, że żelazo było obecne jako zanieczyszczenie., Dostawca nie znalazł żelaza w węglanie cynku, ale nadal był żółty. Apteki nie kupują żółtego tlenku cynku, więc dostawca sprzedawał biały węglan cynku.
Stromeyer Odkrył nowy pierwiastek-kadm. Kadm spowodował, że węglan cynku żółknie po podgrzaniu. Nazwa pochodzi od starożytnego określenia tlenku cynku, cadmia. Tlenek cynku jest do dziś dostępny w aptekach. Jest sprzedawany pod nazwą Calamine lotion. Balsam Calamine jest popularnym lekarstwem na zatrzymanie swędzenia oparzeń słonecznych lub ukąszeń owadów.,
Właściwości fizyczne
kadm jest błyszczącym metalem z niebieskawym odlewem (odcieniem). Jest bardzo miękki i można go niemal podrapać paznokciem. Temperatura topnienia wynosi 321°C(610°F), a temperatura wrzenia wynosi 765°c (1410°f). Gęstość kadmu wynosi 8,65 gramów na centymetr sześcienny.
ciekawą właściwością kadmu jest jego działanie w stopach. W połączeniu z niektórymi metalami obniża temperaturę topnienia. Niektóre popularne stopy o niskiej temperaturze topnienia to Lichtenberg „s metal, Abel” s metal, Lipowitz „metal, Newton” s metal i drewno ” s metal.,
właściwości chemiczne
kadm reaguje powoli z tlenem w wilgotnym powietrzu w temperaturze pokojowej, tworząc tlenek kadmu:
kadm nie reaguje z wodą, choć reaguje z większością kwasów.
występowanie w przyrodzie
liczebność kadmu w skorupie ziemskiej szacuje się na około 0,1 do 0,2 części na milion. Zajmuje niższe 25 procent pierwiastków pod względem obfitości w ziemi.
jedyną ważną rudą kadmu jest greenokit, czyli siarczek kadmu (CdS). Większość kadmu otrzymuje się jako produkt uboczny rafinacji cynku.,
największymi producentami kadmu w 1996 r. były kanada, japonia, belgia, Stany Zjednoczone, Chiny, Kazachstan i Niemcy.
izotopy
istnieje osiem naturalnie występujących izotopów kadmu. Są to kadm-106, kadm-108, kadm-110,kadm-111, kadm-112, kadm-113, kadm-114 i kadm-116. Izotopy to dwie lub więcej postaci pierwiastka. Izotopy różnią się od siebie liczbą masową. Liczba zapisana po prawej stronie nazwy elementu jest liczbą masową., Liczba masowa oznacza liczbę protonów Plus neutronów w jądrze atomu pierwiastka. Liczba protonów określa pierwiastek, ale liczba neutronów w atomie dowolnego pierwiastka może być różna. Każda odmiana jest izotopem.
znanych jest także około 20 radioaktywnych izotopów kadmu. Radioaktywny izotop to taki, który rozpada się i wydziela jakąś formę promieniowania. Izotopy promieniotwórcze są wytwarzane, gdy bardzo małe cząstki są odpalane na Atomy. Cząstki te przyklejają się do atomów i sprawiają, że są radioaktywne.,
jeden izotop kadmu, kadm-109, jest czasami używany do analizy stopów metali. Umożliwia śledzenie stopów w magazynie i sortowanie od siebie różnych form złomu.
ekstrakcja
większość kadmu otrzymuje się jako produkt uboczny z rafinacji cynku. Kadm i cynk topią się w różnych temperaturach, zapewniając jeden sposób oddzielenia tych dwóch metali. Gdy ciekła mieszanina cynku i kadmu jest chłodzona, cynk staje się najpierw ciałem stałym. Można go usunąć z mieszaniny, pozostawiając ciekły kadm.,
kadm i zraszacze przeciwpożarowe
powszechnym stopem kadmu o niskiej temperaturze topnienia jest METAL drzewny. Stop ten topi się w temperaturze 70°C (158 ° F) i jest stosowany w systemach tryskaczy przeciwpożarowych jako wtyczka. Gdy temperatura wzrośnie powyżej 70°C (158°F), wtyczka topi się i wypada. Otwiera to linię wody i uruchamia zraszacz. Out spryskuje wodę!
obecnie około 70 procent kadmu produkowanego na całym świecie jest wykorzystywane w akumulatorach niklowo-kadmowych (nicad). Akumulatory Nicad można ładować.
zastosowania
kiedyś najważniejszym zastosowaniem kadmu było galwanizowanie stali., Galwanizacja jest procesem, w którym cienka warstwa jednego metalu osadza się na powierzchni drugiego metalu. Prąd elektryczny jest przepuszczany przez roztwór zawierający powłokę metalową. Metal jest elektrycznie osadzony na drugim metalu. Cienka warstwa kadmu chroni stal przed korozją (rdzewieniem).
w ciągu ostatnich 30 lat wykorzystanie kadmu do galwanizacji zmniejszyło się o około 70 procent z powodu problemów środowiskowych. Odrzucona Stal Galwanizowana wprowadza kadm do środowiska. Obecnie zwykle stosuje się alternatywne metody powlekania.,
obecnie około 70 procent kadmu produkowanego na całym świecie jest wykorzystywane w akumulatorach niklowo-kadmowych (nicad). Baterie Nicad mogą być używane w kółko. Gdy bateria nicad utraci część lub całość mocy, zostanie włożona do urządzenia podłączonego do gniazdka elektrycznego. Energia elektryczna z gniazdka doładowuje akumulator.
baterie Nicad są używane w wielu różnych urządzeniach, w tym odtwarzaczach płyt kompaktowych, telefonach komórkowych, rejestratorach kieszonkowych, elektronarzędziach ręcznych, telefonach bezprzewodowych, komputerach przenośnych, kamkorderach i radiach skanerów., Dwóch francuskich producentów samochodów bada możliwość zastosowania akumulatorów nicad w samochodach elektrycznych.
związki
popularne zastosowanie związków kadmu jest jako barwników. Dwa najczęściej stosowane związki to siarczek kadmu (CdS) i selenek kadmu (CdSe). Siarczek jest żółty, pomarańczowy lub brązowy, podczas gdy selen jest czerwony. Związki te są używane do barwienia farb i tworzyw sztucznych. Istnieje obawa, że stosowanie kadmu w tym celu może mieć wpływ na środowisko. Nie znaleziono jednak zadowalających substytutów.,
wpływ na zdrowie
głównymi źródłami kadmu u ludzi jest palenie papierosów, niektóre pokarmy (takie jak skorupiaki, wątroba i nerki), spalanie węgla i zanieczyszczona woda. Najbardziej narażone na wysokie spożycie kadmu są osoby pracujące bezpośrednio z metalem. Zakłady produkcyjne, w których produkowane są baterie, wykorzystują kadm jako drobny proszek, gdzie można go łatwo wdychać. Pracownicy muszą być ostrożni w obchodzeniu się z kadmem.
coraz większe obawy dotyczą zagrożeń związanych z kadmem w środowisku. Akumulatory wykonane są z kadmu i niklu., Kadm może uciec ze składowisk (gdzie są zakopane śmieci) i dostać się do ziemi i wód gruntowych. Stamtąd może stać się częścią żywności i wody, którą spożywają ludzie i zwierzęta.
niski poziom kadmu powoduje nudności, wymioty i biegunkę. Wdychany pył kadmu powoduje suchość gardła, zadławienie, ból głowy i objawy przypominające zapalenie płuc.
zakłady produkcyjne, w których produkowane są baterie, wykorzystują kadm jako drobny proszek, gdzie można go łatwo wdychać. Pracownicy muszą być ostrożni w obchodzeniu się z kadmem.,
skutki rozległej ekspozycji na kadm nie są znane, ale uważa się, że obejmują choroby serca i nerek, wysokie ciśnienie krwi i raka. Choroba zatrucia kadmem zwana itai-itai, po japońsku „ouch-ouch”, powoduje bóle kości i stawów. W latach siedemdziesiątych XX wieku w Japonii odnotowano szereg przypadków itai-itai, kiedy odpady z rafinerii cynku trafiały do publicznych wodociągów. Odpady te zawierały związki kadmu.