Obs: den här artikeln, som ursprungligen publicerades 1998, uppdaterades 2006 för eBook-utgåvan.
översikt
kadmium är en övergångsmetall. Övergångsmetallerna är de element som finns i raderna 4 till 7 mellan grupperna 2 och 13 i periodiska systemet, ett diagram som visar hur element är relaterade. Kadmium upptäcktes av tysk kemist Friedrich Stromeyer (1776-1835) 1817. Det finns oftast i malmer av zink.
kadmium är en mjuk metall som enkelt skärs med en kniv., Det liknar zink i många av dess fysikaliska och kemiska egenskaper. Det är dock mycket mindre rikligt i jordskorpan än zink.
den överlägset viktigaste användningen av kadmium i USA är i produktionen av nicad (nickel-kadmium) eller uppladdningsbara batterier. Det används också i pigment, beläggningar och plätering, tillverkning av plastprodukter och legeringar. En legering görs genom smältning och blandning av två eller flera metaller. Blandningen har egenskaper som skiljer sig från de enskilda metallerna.
SYMBOL
Cd
atomnummer
48
atomvikt
112.,41
familj
Grupp 12 (IIB)
övergångsmetall
uttal
CAD-mee-um
försiktighet måste iakttas vid hantering av kadmium och dess föreningar, eftersom de är giftiga för människor och djur. De utgör ett hot mot miljön på grund av deras många tillämpningar.
upptäckt och namngivning
förutom att vara professor vid Göttingens universitet var Stromeyer en regeringstjänsteman med ansvar för att inspektera apotek i delstaten Hannover, Tyskland., På en inspektionsresa fann han att många apotek lagrade en förening av zink som kallas zinkkarbonat (ZnCO3) istället för den vanliga zinkoxiden (ZnO). Zinkoxid är fortfarande lätt tillgänglig på apotek idag.
Stromeyer fick veta att leverantören hade problem med att göra zinkoxid från zinkkarbonat och hade erbjudit substitutionen. Den normala processen var att värma zinkkarbonat för att producera zinkoxid:
leverantören förklarade att zinkkarbonat blev gult vid upphettning. Normalt innebar en gul färg att järn var närvarande som en förorening., Leverantören hittade inget järn i sitt zinkkarbonat, men det var fortfarande gult. Apotek skulle inte köpa gul zinkoxid, så leverantören sålde vit zinkkarbonat istället.
Stromeyer analyserade det udda gula zinkkarbonatet. Vad han upptäckte var ett nytt element-kadmium. Kadmium orsakade zinkkarbonatet att bli gult vid upphettning. Namnet kommer från den gamla termen för zinkoxid, cadmia. Zinkoxid är fortfarande tillgänglig på apotek idag. Det säljs under namnet calamine lotion. Calamine lotion är ett populärt botemedel för att stoppa klåda av solbränna eller buggbett.,
fysikaliska egenskaper
kadmium är en blank metall med en blåaktig gjuten (nyans) till den. Den är väldigt mjuk och kan nästan repas med en nagel. Smältpunkten är 321 ° C (610 ° F) och kokpunkten är 765°C(1 410°F). Kadmiums densitet är 8,65 gram per kubikcentimeter.
en intressant egenskap hos kadmium är dess effekt i legeringar. I kombination med vissa metaller sänker det smältpunkten. Några vanliga låg smältpunkt legeringar är Lichtenberg ”s metall, Abel” s metall, Lipowitz”metall, Newton”s metall, och trä” s metall.,
kemiska egenskaper
kadmium reagerar långsamt med syre i fuktig luft vid rumstemperatur och bildar kadmiumoxid:
kadmium reagerar inte med vatten, även om det reagerar med de flesta syror.
förekomst i naturen
mängden kadmium i jordskorpan beräknas vara cirka 0,1 till 0,2 delar per miljon. Det rankas i de lägre 25 procent av elementen när det gäller överflöd i jorden.
den enda viktiga malmen av kadmium är greenockit eller kadmiumsulfid (CdS). De flesta kadmium erhålls som en biprodukt av zinkförfining.,
de största kadmiumproducenterna 1996 var Kanada, Japan, Belgien, USA, Kina, Kazakstan och Tyskland.
isotoper
åtta naturligt förekommande isotoper av kadmium finns. De är kadmium-106, kadmium-108, kadmium-110,kadmium-111, kadmium-112, kadmium-113, kadmium-114 och kadmium-116. Isotoper är två eller flera former av ett element. Isotoper skiljer sig från varandra enligt deras massnummer. Numret som skrivs till höger om elementets namn är massnumret., Massnumret representerar antalet protoner plus neutroner i kärnan av en atom av elementet. Antalet protoner bestämmer elementet, men antalet neutroner i atomen av något element kan variera. Varje variant är en isotop.
cirka 20 radioaktiva isotoper av kadmium är också kända. En radioaktiv isotop är en som bryter ihop och avger någon form av strålning. Radioaktiva isotoper produceras när mycket små partiklar avfyras vid atomer. Dessa partiklar fastnar i atomerna och gör dem radioaktiva.,
en isotop av kadmium, kadmium-109, används ibland för att analysera metallegeringar. Det ger ett sätt att hålla reda på legeringarna i lager och sortera olika former av skrot från varandra.
extraktion
de flesta kadmium erhålls som en biprodukt från zinkförädling. Kadmium och zink smälter vid olika temperaturer, vilket ger ett sätt att separera de två metallerna. Som en flytande blandning av zink och kadmium kyls, blir zink en fast först. Det kan avlägsnas från blandningen och lämnar flytande kadmium bakom.,
kadmium-och brandsprinklers
en vanlig kadmiumlegering med låg smältpunkt är trämetall. Denna legering smälter vid 70 ° C (158 ° F), och används i brand sprinklersystem som en plugg. När temperaturen stiger över 70°C (158°F) smälter kontakten och faller ut. Detta öppnar vattenledningen och aktiverar sprinklern. Ut sprutar vattnet!
idag används cirka 70 procent av kadmium som produceras över hela världen i nickel-kadmium (nicad) batterier. Nicd batterier är laddningsbara.
använder
på en gång var den viktigaste användningen av kadmium i elektroplätering av stål., Elektroplätering är en process genom vilken ett tunt skikt av en metall deponeras på ytan av en andra metall. En elektrisk ström passerar genom en lösning som innehållerbeläggningsmetallen. Metallen är elektriskt avsatt på den andra metallen. Ett tunt lager av kadmium skyddar stål mot korrosion (rostning).
under de senaste 30 åren har användningen av kadmium för elektroplätering minskat med cirka 70 procent på grund av miljöhänsyn. Kasserat elektropläterat stål sätter kadmium i miljön. Alternativa beläggningsmetoder används vanligtvis nu.,
idag används cirka 70 procent av kadmium som produceras över hela världen i nickel-kadmium (nicad) batterier. Nicad batterier kan användas om och om igen. När ett nicad-batteri har förlorat en del eller all sin kraft, sätts det in i en enhet som ansluts till ett eluttag. El från uttaget laddar batteriet.
Nicad-batterier används i en mängd olika apparater, inklusive CD-spelare, mobiltelefoner, fickspelare, handhållna elverktyg, trådlösa telefoner, bärbara datorer, videokameror och skannerradioer., Två franska biltillverkare utforskar möjligheten att använda nicad-batterier i elbilar.
föreningar
en populär användning av kadmiumföreningar är som färgämnen. De två föreningar som oftast används är kadmiumsulfid (CD) och kadmiumselenid (CdSe). Sulfiden är gul, orange eller brun, medan seleniden är röd. Dessa föreningar används för att färga färger och plast. Det finns oro för eventuella miljöeffekter av att använda kadmium för detta ändamål. Inga tillfredsställande substitut har dock hittats.,
hälsoeffekter
de viktigaste källorna till kadmium hos människor är cigarettrökning, vissa livsmedel (såsom skaldjur, lever-och njurkött), kolförbränning och förorenat vatten. De som löper störst risk för högt intag av kadmium är människor som arbetar direkt med metallen. Tillverkningsanläggningar där batterier tillverkas använder kadmium som ett fint pulver där det lätt kan inandas. Arbetare måste vara försiktiga vid hantering av kadmium.
det finns växande oro över farorna med kadmium i miljön. Uppladdningsbara batterier med kadmium och nickel., Kadmium kan fly från deponier (där papperskorgen är begravd) och komma in i marken och grundvattnet. Därifrån kan det bli en del av maten och vattnet som människor och djur äter.
låga halter av kadmium orsakar illamående, kräkningar och diarré. Inhalerat, kadmiumdamm orsakar torrhet i halsen, kvävning, huvudvärk och lunginflammation-liknande symptom.
tillverkningsanläggningar där batterier tillverkas använder kadmium som ett fint pulver där det lätt kan inandas. Arbetare måste vara försiktiga vid hantering av kadmium.,
effekterna av omfattande kadmiumexponering är inte kända, men tros inkludera hjärt-och njursjukdom, högt blodtryck och cancer. En kadmiumförgiftning sjukdom som kallas itai-itai, japanska för ”ouch-ouch” orsakar värk och smärta i ben och leder. På 1970-talet rapporterades ett antal fall av itai-itai i Japan när avfall från ett zinkraffinaderi kom in i den offentliga vattenförsörjningen. Dessa avfall innehöll kadmiumföreningar.